给出自底向上的语法分析程序的实验代码

时间: 2024-05-01 17:20:44 浏览: 138
下面是一个简单的自底向上的语法分析程序的实验代码,使用了C++语言和STL库: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <stack> #include <map> #include <string> #include <algorithm> using namespace std; // 定义文法符号类型 enum SymbolType { TERMINAL, // 终结符 NONTERMINAL // 非终结符 }; // 定义文法符号结构体 struct Symbol { SymbolType type; // 符号类型 string name; // 符号名称 }; // 定义产生式结构体 struct Production { Symbol left; // 产生式左部 vector<Symbol> right; // 产生式右部 bool operator==(const Production &p) const { return left.name == p.left.name && left.type == p.left.type && right == p.right; } }; // 定义状态结构体 struct State { int id; // 状态编号 vector<Production> items; // 项目集 map<Symbol, int> gotos; // GOTO函数 map<Symbol, int> actions; // ACTION函数 }; // 定义语法分析表类型 typedef vector<State> Table; // 定义终结符集合 const vector<string> TERMINALS = {"id", "+", "-", "*", "/", "(", ")", "$"}; // 定义非终结符集合 const vector<string> NONTERMINALS = {"E", "T", "F"}; // 定义文法产生式集合 const vector<Production> PRODUCTIONS = { {{"E", NONTERMINAL}, {{"T", NONTERMINAL}, {"E'", NONTERMINAL}}}, {{"E'", NONTERMINAL}, {{"+", TERMINAL}, {"T", NONTERMINAL}, {"E'", NONTERMINAL}}}, {{"E'", NONTERMINAL}, {{"-", TERMINAL}, {"T", NONTERMINAL}, {"E'", NONTERMINAL}}}, {{"E'", NONTERMINAL}, {}}, {{"T", NONTERMINAL}, {{"F", NONTERMINAL}, {"T'", NONTERMINAL}}}, {{"T'", NONTERMINAL}, {{"*", TERMINAL}, {"F", NONTERMINAL}, {"T'", NONTERMINAL}}}, {{"T'", NONTERMINAL}, {{"/", TERMINAL}, {"F", NONTERMINAL}, {"T'", NONTERMINAL}}}, {{"T'", NONTERMINAL}, {}}, {{"F", NONTERMINAL}, {{"(", TERMINAL}, {"E", NONTERMINAL}, {")", TERMINAL}}}, {{"F", NONTERMINAL}, {{"id", TERMINAL}}} }; // 获取文法符号类型 SymbolType getSymbolType(const string &symbolName) { if (find(TERMINALS.begin(), TERMINALS.end(), symbolName) != TERMINALS.end()) { return TERMINAL; } else if (find(NONTERMINALS.begin(), NONTERMINALS.end(), symbolName) != NONTERMINALS.end()) { return NONTERMINAL; } else { return NONTERMINAL; // 默认为非终结符 } } // 获取文法符号 Symbol getSymbol(const string &symbolName) { return {getSymbolType(symbolName), symbolName}; } // 获取所有文法符号 vector<Symbol> getAllSymbols() { vector<Symbol> symbols; for (const auto &symbolName : TERMINALS) { symbols.push_back(getSymbol(symbolName)); } for (const auto &symbolName : NONTERMINALS) { symbols.push_back(getSymbol(symbolName)); } return symbols; } // 获取所有文法产生式左部符号 vector<Symbol> getAllProductionLefts() { vector<Symbol> lefts; for (const auto &production : PRODUCTIONS) { lefts.push_back(production.left); } return lefts; } // 获取所有文法产生式右部符号 vector<Symbol> getAllProductionRights() { vector<Symbol> rights; for (const auto &production : PRODUCTIONS) { for (const auto &symbol : production.right) { rights.push_back(symbol); } } return rights; } // 获取所有项目集 vector<vector<Production>> getAllItemSets() { // 计算所有产生式 vector<Production> allProductions(PRODUCTIONS); for (const auto &left : getAllProductionLefts()) { allProductions.push_back({left, {Symbol{"$", TERMINAL}}}); } // 计算所有项目集 vector<vector<Production>> itemSets; for (const auto &production : allProductions) { for (size_t i = 0; i <= production.right.size(); i++) { vector<Symbol> lookaheads; if (i < production.right.size()) { lookaheads.push_back(production.right[i]); } else { lookaheads.push_back(Symbol{"$", TERMINAL}); } Production item = {production.left, {production.right.begin(), production.right.begin() + i}}; item.right.push_back(Symbol{"·", NONTERMINAL}); item.right.insert(item.right.end(), production.right.begin() + i, production.right.end()); itemSets.push_back({item}); } } return itemSets; } // 计算CLOSURE函数 vector<Production> closure(const vector<Production> &items) { vector<Production> closureItems = items; bool flag = true; while (flag) { flag = false; for (const auto &item : closureItems) { auto dotPos = find(item.right.begin(), item.right.end(), Symbol{"·", NONTERMINAL}); if (dotPos != item.right.end() - 1) { Symbol nextSymbol = *(dotPos + 1); if (nextSymbol.type == NONTERMINAL) { for (const auto &production : PRODUCTIONS) { if (production.left.name == nextSymbol.name) { Production newItem = {production.left, {Symbol{"·", NONTERMINAL}}}; newItem.right.insert(newItem.right.end(), production.right.begin(), production.right.end()); if (find(closureItems.begin(), closureItems.end(), newItem) == closureItems.end()) { closureItems.push_back(newItem); flag = true; } } } } } } } return closureItems; } // 计算GOTO函数 vector<Production> goTo(const vector<Production> &items, const Symbol &symbol) { vector<Production> resultItems; for (const auto &item : items) { auto dotPos = find(item.right.begin(), item.right.end(), Symbol{"·", NONTERMINAL}); if (dotPos != item.right.end() - 1 && *(dotPos + 1) == symbol) { Production newItem = {item.left, item.right}; swap(newItem.right[dotPos - item.right.begin()], newItem.right[dotPos - item.right.begin() + 1]); resultItems.push_back(newItem); } } return closure(resultItems); } // 计算文法的LR(0)自动机 Table buildLR0Table() { vector<vector<Production>> itemSets = getAllItemSets(); Table table; int id = 0; stack<int> stateStack; stateStack.push(0); while (!stateStack.empty()) { int stateId = stateStack.top(); stateStack.pop(); if (stateId >= table.size()) { table.resize(stateId + 1); } auto &state = table[stateId]; state.id = stateId; state.items = itemSets[stateId]; for (const auto &symbol : getAllSymbols()) { if (symbol.type == TERMINAL) { auto it = find(TERMINALS.begin(), TERMINALS.end(), symbol.name); if (it == TERMINALS.end()) { continue; } } auto itemSet = goTo(state.items, symbol); if (!itemSet.empty()) { auto it = find(itemSets.begin(), itemSets.end(), itemSet); int nextStateId; if (it != itemSets.end()) { nextStateId = it - itemSets.begin(); } else { nextStateId = itemSets.size(); itemSets.push_back(itemSet); stateStack.push(nextStateId); } if (symbol.type == TERMINAL) { state.actions[symbol] = nextStateId; } else { state.gotos[symbol] = nextStateId; } } } } return table; } // 输出文法 void printGrammar() { cout << "Grammar:" << endl; for (const auto &production : PRODUCTIONS) { cout << production.left.name << " ->"; for (const auto &symbol : production.right) { cout << " " << symbol.name; } cout << endl; } } // 输出所有项目集 void printItemSets(const vector<vector<Production>> &itemSets) { cout << "Item sets:" << endl; for (size_t i = 0; i < itemSets.size(); i++) { cout << "I" << i << ":" << endl; for (const auto &item : itemSets[i]) { cout << " " << item.left.name << " ->"; for (const auto &symbol : item.right) { cout << " " << symbol.name; } cout << endl; } } } // 输出LR(0)自动机 void printLR0Table(const Table &table) { cout << "LR(0) table:" << endl; cout << "State\t"; for (const auto &symbol : getAllSymbols()) { cout << symbol.name << "\t"; } cout << endl; for (const auto &state : table) { cout << state.id << "\t"; for (const auto &symbol : getAllSymbols()) { if (symbol.type == TERMINAL) { auto it = state.actions.find(symbol); if (it != state.actions.end()) { cout << "s" << it->second << "\t"; } else { cout << "\t"; } } else { auto it = state.gotos.find(symbol); if (it != state.gotos.end()) { cout << it->second << "\t"; } else { cout << "\t"; } } } cout << endl; } } // 分析输入串 bool analyzeInput(const string &input, const Table &table) { stack<int> stateStack; stateStack.push(0); size_t i = 0; while (true) { int stateId = stateStack.top(); auto &state = table[stateId]; auto it = find(TERMINALS.begin(), TERMINALS.end(), state.actions.begin()->first.name); if (it == TERMINALS.end()) { break; } if (state.actions.empty() || i > input.size()) { return false; } auto action = state.actions.begin()->second; if (action > 0) { stateStack.push(action); i++; } else if (action < 0) { auto production = PRODUCTIONS[-action - 1]; for (size_t j = 0; j < production.right.size(); j++) { stateStack.pop(); } stateId = stateStack.top(); auto &newState = table[stateId]; auto gotoIt = newState.gotos.find(production.left); if (gotoIt == newState.gotos.end()) { return false; } stateStack.push(gotoIt->second); cout << production.left.name << " ->"; for (const auto &symbol : production.right) { cout << " " << symbol.name; } cout << endl; } else { return i == input.size(); } } return false; } // 测试 void test() { printGrammar(); auto itemSets = getAllItemSets(); printItemSets(itemSets); auto table = buildLR0Table(); printLR0Table(table); string input; cout << "Input a string to analyze: "; cin >> input; if (analyzeInput(input, table)) { cout << "The input string can be recognized." << endl; } else { cout << "The input string cannot be recognized." << endl; } } int main() { test(); return 0; } ``` 该程序实现了一个LR(0)语法分析器,使用了自底向上的语法分析方法,包括以下功能: - 定义文法符号和文法产生式类型; - 定义LR(0)自动机状态类型; - 定义语法分析表类型; - 定义终结符集合、非终结符集合和文法产生式集合; - 计算所有项目集和GOTO函数; - 计算CLOSURE函数; - 计算LR(0)自动机; - 对输入串进行语法分析。 需要注意的是,该程序只适用于简单的算术表达式文法,对于其他文法需要进行相应的修改。
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