LR(0)分析法: 运用java语言 构造识别活前缀的DFA (即LR(0)项目集规范族的构造) (1)LR(0) 项目集的闭包CLOSURE, GO 函数,

时间: 2023-10-26 22:27:50 浏览: 55
LR(0)分析法是一种语法分析方法,它通过构建DFA来识别输入符号串是否符合给定的文法规则。下面是使用Java语言构造识别活前缀的DFA的步骤: 1. 定义LR(0)项目的结构体,包含产生式左部、产生式右部、点的位置和向前看符号等信息。 ```java class LR0Item { String left; // 产生式左部 String[] right; // 产生式右部 int dot; // 点的位置 Set<String> lookahead; // 向前看符号 // 构造函数 public LR0Item(String left, String[] right, int dot, Set<String> lookahead) { this.left = left; this.right = right; this.dot = dot; this.lookahead = lookahead; } // 判断是否为归约项 public boolean isReduceItem() { return dot == right.length; } // 获取下一个符号 public String getNextSymbol() { return right[dot]; } // 获取产生式 public String getProduction() { return left + " -> " + String.join(" ", right); } // 获取项目集 public String getItemSet() { return getProduction() + ", " + lookahead.toString(); } // 判断两个项目是否相等 public boolean equals(LR0Item item) { return left.equals(item.left) && Arrays.equals(right, item.right) && dot == item.dot && lookahead.equals(item.lookahead); } } ``` 2. 定义DFA节点的结构体,包含项目集和转移函数等信息。 ```java class DFANode { Set<LR0Item> items; // 项目集 Map<String, DFANode> transition; // 转移函数 // 构造函数 public DFANode(Set<LR0Item> items) { this.items = items; this.transition = new HashMap<>(); } // 判断是否为接受状态 public boolean isAcceptState() { for (LR0Item item : items) { if (item.isReduceItem() && item.left.equals("S'")) { return true; } } return false; } // 根据符号进行转移 public DFANode transition(String symbol) { return transition.get(symbol); } // 添加转移 public void addTransition(String symbol, DFANode node) { transition.put(symbol, node); } // 获取项目集 public String getItemSet() { StringBuilder builder = new StringBuilder(); for (LR0Item item : items) { builder.append(item.getItemSet()).append("\n"); } return builder.toString(); } // 获取转移表 public String getTransitionTable() { StringBuilder builder = new StringBuilder(); for (String symbol : transition.keySet()) { builder.append(String.format("%-10s -> %s\n", symbol, transition.get(symbol).getItemSet())); } return builder.toString(); } } ``` 3. 构造LR(0)项目集族,包括CLOSURE和GO函数。CLOSURE函数用于计算项目集的闭包,GO函数用于计算项目集的转移。 ```java class LR0ItemSetFamily { List<Set<LR0Item>> itemSets; // 项目集族 // 构造LR(0)项目集族 public LR0ItemSetFamily(Grammar grammar) { itemSets = new ArrayList<>(); Set<LR0Item> startSet = new HashSet<>(); startSet.add(new LR0Item("S'", new String[]{"S"}, 0, grammar.getTerminals())); itemSets.add(closure(startSet, grammar)); int i = 0; while (i < itemSets.size()) { Set<LR0Item> itemSet = itemSets.get(i); Map<String, Set<LR0Item>> go = go(itemSet, grammar); for (String symbol : go.keySet()) { Set<LR0Item> nextSet = closure(go.get(symbol), grammar); if (!itemSets.contains(nextSet)) { itemSets.add(nextSet); } DFANode node = getNode(itemSet); node.addTransition(symbol, getNode(nextSet)); } i++; } } // 计算项目集的闭包 private Set<LR0Item> closure(Set<LR0Item> items, Grammar grammar) { Set<LR0Item> closure = new HashSet<>(items); while (true) { boolean changed = false; for (LR0Item item : closure) { if (!item.isReduceItem()) { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); Set<String> lookahead = lookahead(closure, item); Set<LR0Item> productions = grammar.getProductions(nextSymbol); for (LR0Item production : productions) { LR0Item newItem = new LR0Item(production.left, production.right, 0, lookahead); if (!closure.contains(newItem)) { closure.add(newItem); changed = true; } } } } if (!changed) { break; } } return closure; } // 计算项目集的转移 private Map<String, Set<LR0Item>> go(Set<LR0Item> items, Grammar grammar) { Map<String, Set<LR0Item>> go = new HashMap<>(); for (LR0Item item : items) { if (!item.isReduceItem()) { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); Set<LR0Item> productions = grammar.getProductions(nextSymbol); for (LR0Item production : productions) { LR0Item newItem = new LR0Item(production.left, production.right, 0, item.lookahead); if (!go.containsKey(nextSymbol)) { go.put(nextSymbol, new HashSet<>()); } go.get(nextSymbol).add(newItem); } } } return go; } // 计算LR(0)项目的向前看符号 private Set<String> lookahead(Set<LR0Item> items, LR0Item item) { Set<String> lookahead = new HashSet<>(); if (item.isReduceItem()) { lookahead.addAll(item.lookahead); } else { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); for (LR0Item i : items) { if (!i.equals(item) && !i.isReduceItem() && i.getNextSymbol().equals(nextSymbol)) { lookahead.addAll(i.lookahead); } } } return lookahead; } // 获取DFA节点 private DFANode getNode(Set<LR0Item> items) { for (DFANode node : nodes) { if (node.items.equals(items)) { return node; } } DFANode node = new DFANode(items); nodes.add(node); return node; } // 获取DFA节点集合 public List<DFANode> getNodes() { return nodes; } // 获取DFA表 public String getDFATable() { StringBuilder builder = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < nodes.size(); i++) { builder.append(String.format("State %d:\n%s%s\n", i, nodes.get(i).getItemSet(), nodes.get(i).getTransitionTable())); } return builder.toString(); } } ``` 4. 根据输入符号串进行LR(0)分析。分析过程中,使用栈来保存状态和符号。 ```java class LR0Parser { private List<DFANode> nodes; // DFA节点集合 private Map<String, Integer> actionTable; // ACTION表 private Map<String, Integer> gotoTable; // GOTO表 // 构造函数 public LR0Parser(Grammar grammar) { LR0ItemSetFamily itemSetFamily = new LR0ItemSetFamily(grammar); nodes = itemSetFamily.getNodes(); actionTable = new HashMap<>(); gotoTable = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < nodes.size(); i++) { DFANode node = nodes.get(i); for (String symbol : node.transition.keySet()) { if (grammar.isTerminal(symbol)) { actionTable.put(String.format("%d %s", i, symbol), nodes.indexOf(node.transition(symbol))); } else { gotoTable.put(String.format("%d %s", i, symbol), nodes.indexOf(node.transition(symbol))); } } for (LR0Item item : node.items) { if (item.isReduceItem()) { for (String lookahead : item.lookahead) { actionTable.put(String.format("%d %s", i, lookahead), -grammar.getProductionIndex(item.left, item.right)); } } } } } // 分析输入符号串 public boolean parse(List<String> input) { Stack<Integer> stateStack = new Stack<>(); Stack<String> symbolStack = new Stack<>(); stateStack.push(0); int index = 0; while (true) { int state = stateStack.peek(); String symbol = index < input.size() ? input.get(index) : "$"; if (actionTable.containsKey(String.format("%d %s", state, symbol))) { int next = actionTable.get(String.format("%d %s", state, symbol)); if (next >= 0) { // shift stateStack.push(next); symbolStack.push(symbol); index++; } else { // reduce int productionIndex = -next; Production production = grammar.getProduction(productionIndex); for (int i = 0; i < production.right.length; i++) { stateStack.pop(); symbolStack.pop(); } state = stateStack.peek(); symbolStack.push(production.left); stateStack.push(gotoTable.get(String.format("%d %s", state, production.left))); } } else { return false; } if (stateStack.size() == 1 && symbolStack.peek().equals("S'")) { return true; } } } } ``` LR(0)分析法是一种强大的语法分析方法,可以处理大部分上下文无关文法。使用Java语言实现LR(0)分析法需要注意代码的结构和数据结构的选择,以便更好地组织和管理LR(0)项目集族、DFA和分析表等信息。

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