请生成LR(0)语法分析,可以输入压缩了的上下文无关文法,符号串以#结束,可以输出相应的LR(0)分析表,然后输出识别符号串的过程,并输出符号串是否是所输入文法的句子,含主函数,用Python实现

时间: 2024-03-18 09:38:47 浏览: 63
好的,下面是实现的代码,使用了Python的ply库来实现LR(0)语法分析器: ```python import ply.yacc as yacc import ply.lex as lex # 定义文法规则 grammar = """ S : E E : E '+' T | T T : T '*' F | F F : '(' E ')' | 'id' """ # 定义压缩的文法字符串 compressed_grammar = 'S:E;E:E+T|T;T:T*F|F;F:(E)|id' # 定义词法分析器的词汇表 tokens = ['ID', 'PLUS', 'TIMES', 'LPAREN', 'RPAREN'] # 定义词法分析器的正则表达式规则 t_PLUS = r'\+' t_TIMES = r'\*' t_LPAREN = r'\(' t_RPAREN = r'\)' t_ignore = ' \t\n' # ID的规则为字母或下划线开头,后面可以跟字母、下划线或数字 def t_ID(t): r'[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*' return t # 定义错误处理函数 def t_error(t): print("Illegal character '%s'" % t.value[0]) t.lexer.skip(1) # 构建词法分析器 lexer = lex.lex() # 解析压缩的文法字符串,生成LR分析表 def build_parser(grammar): # 构建语法分析器 parser = yacc.yacc(method='SLR') # 解析文法规则,生成语法树 grammar_tree = parser.parse(grammar) # 生成LR(0)分析表 lr_table = parser.lr_table return lr_table, grammar_tree # 解析压缩的文法字符串,生成LR分析表和语法树 lr_table, grammar_tree = build_parser(compressed_grammar) # 定义LR分析器的状态类 class LRState: def __init__(self, state_num, items): self.state_num = state_num self.items = items def __hash__(self): return hash(str(self.items)) def __eq__(self, other): return str(self.items) == str(other.items) def __str__(self): return f"I{self.state_num}: {str(self.items)}" # 定义LR分析器的项类 class LRItem: def __init__(self, production, dot_pos): self.production = production self.dot_pos = dot_pos def __eq__(self, other): return self.production == other.production and self.dot_pos == other.dot_pos def __str__(self): prod = self.production.copy() prod.insert(self.dot_pos, ".") return f"{prod}" # 定义LR分析器的项集类 class LRItemSet: def __init__(self, items): self.items = items def __iter__(self): return iter(self.items) def __len__(self): return len(self.items) def __hash__(self): return hash(str(self.items)) def __eq__(self, other): return str(self.items) == str(other.items) def __str__(self): return f"{str(item)}" for item in self.items # 定义LR分析器的文法类 class LRGrammar: def __init__(self, productions): self.productions = productions def __str__(self): return "\n".join(str(p) for p in self.productions) # 获取文法的终结符和非终结符集合 def get_symbols(self): nonterminals = set() terminals = set() for production in self.productions: nonterminals.add(production[0]) for symbol in production[1]: if symbol.islower(): terminals.add(symbol) return nonterminals, terminals # 获取文法的开始符号 def get_start_symbol(self): return self.productions[0][0] # 获取某个符号的FIRST集合 def get_first(self, symbol, nonterminals, terminals): first = set() if symbol in terminals: first.add(symbol) elif symbol in nonterminals: for production in self.productions: if production[0] == symbol: if len(production[1]) == 0: first.add("") elif production[1][0] in terminals: first.add(production[1][0]) else: first.update(self.get_first(production[1][0], nonterminals, terminals)) i = 1 while "" in first and i < len(production[1]): first.remove("") if production[1][i] in terminals: first.add(production[1][i]) break else: first.update(self.get_first(production[1][i], nonterminals, terminals)) i += 1 if "" in first: first.remove("") first.add("") return first # 获取某个符号串的FIRST集合 def get_first_set(self, symbol_str, nonterminals, terminals): first_set = set() i = 0 while i < len(symbol_str): if symbol_str[i] in terminals: first_set.add(symbol_str[i]) break elif symbol_str[i] in nonterminals: first = self.get_first(symbol_str[i], nonterminals, terminals) if "" not in first: first_set.update(first) break else: first_set.update(first - {""}) i += 1 else: break if i == len(symbol_str): first_set.add("") return first_set # 获取某个符号的FOLLOW集合 def get_follow(self, symbol, nonterminals, terminals, first_sets, follow_sets): follow_set = set() if symbol == self.get_start_symbol(): follow_set.add("#") for production in self.productions: for i in range(len(production[1])): if production[1][i] == symbol: if i == len(production[1]) - 1: if symbol != production[0]: if production[0] in follow_sets: follow_set.update(follow_sets[production[0]]) else: follow_set.update(self.get_follow(production[0], nonterminals, terminals, first_sets, follow_sets)) else: first = self.get_first_set(production[1][i+1:], nonterminals, terminals) if "" in first: if symbol != production[0]: if production[0] in follow_sets: follow_set.update(follow_sets[production[0]]) else: follow_set.update(self.get_follow(production[0], nonterminals, terminals, first_sets, follow_sets)) follow_set.update(first - {""}) else: follow_set.update(first) return follow_set # 获取所有符号的FOLLOW集合 def get_follow_sets(self, nonterminals, terminals, first_sets): follow_sets = {} for nonterminal in nonterminals: follow_sets[nonterminal] = set() follow_sets[self.get_start_symbol()].add("#") while True: follow_sets_new = follow_sets.copy() for production in self.productions: for i in range(len(production[1])): if production[1][i] in nonterminals: first = self.get_first_set(production[1][i+1:], nonterminals, terminals) follow = follow_sets[production[1][i]] if "" in first: follow_sets_new[production[1][i]].update(follow) follow_sets_new[production[1][i]].update(first - {""}) if follow_sets_new == follow_sets: break follow_sets = follow_sets_new return follow_sets # 获取某个状态的闭包 def get_closure(self, item_set): closure = item_set.copy() while True: closure_new = closure.copy() for item in closure: if item.dot_pos < len(item.production[1]) and item.production[1][item.dot_pos] in nonterminals: for production in self.productions: if production[0] == item.production[1][item.dot_pos]: closure_new.add(LRItem(production, 0)) if closure_new == closure: break closure = closure_new return closure # 获取某个状态的GOTO集合 def get_goto(self, item_set, symbol): goto = set() for item in item_set: if item.dot_pos < len(item.production[1]) and item.production[1][item.dot_pos] == symbol: goto.add(LRItem(item.production, item.dot_pos+1)) return self.get_closure(goto) # 获取所有状态和GOTO集合 def get_states(self): states = [] start_item = LRItem(self.productions[0], 0) start_state = LRState(0, self.get_closure({start_item})) states.append(start_state) i = 0 while i < len(states): state = states[i] i += 1 for symbol in all_symbols: goto = self.get_goto(state.items, symbol) if len(goto) > 0 and goto not in [s.items for s in states]: new_state = LRState(len(states), goto) states.append(new_state) lr_table[new_state.state_num] = {} for s in goto: if s.dot_pos == len(s.production[1]): if s.production == self.productions[0]: lr_table[state.state_num][s.production[0]] = ("acc", None) else: for j in range(len(self.productions)): if self.productions[j] == s.production: lr_table[state.state_num][s.production[0]] = ("r", j) break elif s.production[1][s.dot_pos] in terminals: next_state = self.get_goto(goto, s.production[1][s.dot_pos]) for j in range(len(states)): if states[j].items == next_state: lr_table[state.state_num][s.production[1][s.dot_pos]] = ("s", j) break elif s.production[1][s.dot_pos] in nonterminals: next_state = self.get_goto(goto, s.production[1][s.dot_pos]) for j in range(len(states)): if states[j].items == next_state: lr_table[state.state_num][s.production[1][s.dot_pos]] = ("g", j) break return states # 解析输入的符号串,输出语法分析过程和是否是该文法的句子 def parse(self, input_str): input_str += "#" stack = [0] input_pos = 0 output = [] while True: state = stack[-1] symbol = input_str[input_pos] if symbol not in lr_table[state]: output.append("Error") break action = lr_table[state][symbol] if action[0] == "s": stack.append(symbol) stack.append(action[1]) input_pos += 1 output.append(f"Shift {symbol} and go to state {action[1]}") elif action[0] == "r": production = self.productions[action[1]] for i in range(2 * len(production[1])): stack.pop() state = stack[-1] stack.append(production[0]) stack.append(lr_table[state][production[0]][1]) output.append(f"Reduce using {production[0]} -> {' '.join(production[1])}") elif action[0] == "g": stack.append(symbol) stack.append(action[1]) output.append(f"Go to state {action[1]}") elif action[0] == "acc": output.append("Accept") break return output, output[-1] == "Accept" # 解压缩文法字符串,生成文法规则列表 productions = [] for rule in compressed_grammar.split(";"): head, body = rule.split(":") productions.append((head, body.split("|"))) # 创建文法实例 grammar = LRGrammar(productions) # 获取文法的终结符和非终结符集合 nonterminals, terminals = grammar.get_symbols() all_symbols = nonterminals | terminals # 获取所有符号的FIRST集合和FOLLOW集合 first_sets = {} for symbol in all_symbols: first_sets[symbol] = grammar.get_first(symbol, nonterminals, terminals) follow_sets = grammar.get_follow_sets(nonterminals, terminals, first_sets) # 获取所有状态和GOTO集合 states = grammar.get_states() # 测试语法分析器 input_str = "id + id * id" output, is_valid = grammar.parse(input_str) print(f"Input string: {input_str}") print("".join(f"{s}\n" for s in output)) print(f"Is valid: {is_valid}")
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