第1关：递归分析法设计与实现

递归分析法是一种常见的语法分析方法，常用于编译器的设计与实现中。它的基本思路是将待分析的语句或表达式递归地划分成更小的单元，直到每个单元都能表示为一条简单的语法结构，并且可以被识别为合法的语句或表达式。

在实现递归分析法时，可以使用递归函数来处理语法结构的划分和识别。通常情况下，递归函数的输入参数是待分析的语句或表达式，输出结果是分析后得到的语法结构树。

递归分析法的实现需要注意的一些问题包括：处理优先级和结合性、处理错误的语句或表达式、处理歧义的语句或表达式等。

相关问题

递归下降子程序法实现PL0语法分析器java

PL0语法分析器的递归下降子程序法实现主要包括以下步骤：

1. 根据PL0语法规则定义语法分析函数，每个函数对应一个非终结符号。
2. 读入PL0源代码，将其转换为token序列。
3. 从token序列中读入第一个token，并调用语法分析的入口函数，开始语法分析。
4. 在语法分析过程中，递归调用语法分析函数，根据当前token和语法规则进行判断和处理。
5. 如果当前token与语法规则不匹配，则回溯到上一级语法分析函数，直到找到匹配的语法规则进行处理。
6. 在语法分析过程中，根据语法规则生成语法树，同时进行语义分析和错误检查。
7. 如果语法分析成功，则输出语法树，否则输出错误信息提示。

下面是一个简单的PL0语法分析器的代码实现（基于Java语言）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PL0Parser {
    private List<Token> tokens;     // token序列
    private Token currentToken;     // 当前token
    private int index;              // 当前token在序列中的索引

    public PL0Parser(List<Token> tokens) {
        this.tokens = tokens;
        this.currentToken = tokens.get(0);
        this.index = 0;
    }

    public void parse() {
        program();      // 从program开始语法分析
    }

    // program -> block '.'
    private void program() {
        block();
        match(TokenType.PERIOD);   // 匹配'.'
    }

    // block -> [constDeclarations] [varDeclarations] {procedureDeclaration} statement
    private void block() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.CONST) {
            constDeclarations();
        }
        if (currentToken.getType() == TokenType.VAR) {
            varDeclarations();
        }
        while (currentToken.getType() == TokenType.PROCEDURE) {
            procedureDeclaration();
        }
        statement();
    }

    // constDeclarations -> const constDeclaration {',' constDeclaration} ';'
    private void constDeclarations() {
        match(TokenType.CONST);
        constDeclaration();
        while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA) {
            match(TokenType.COMMA);
            constDeclaration();
        }
        match(TokenType.SEMICOLON);
    }

    // constDeclaration -> ident '=' number
    private void constDeclaration() {
        match(TokenType.IDENT);
        match(TokenType.EQ);
        match(TokenType.NUMBER);
    }

    // varDeclarations -> var ident {',' ident} ';'
    private void varDeclarations() {
        match(TokenType.VAR);
        match(TokenType.IDENT);
        while (currentToken.getType() == TokenType.COMMA) {
            match(TokenType.COMMA);
            match(TokenType.IDENT);
        }
        match(TokenType.SEMICOLON);
    }

    // procedureDeclaration -> 'procedure' ident ';' block ';'
    private void procedureDeclaration() {
        match(TokenType.PROCEDURE);
        match(TokenType.IDENT);
        match(TokenType.SEMICOLON);
        block();
        match(TokenType.SEMICOLON);
    }

    // statement -> [ident ':=' expression | callStatement | compoundStatement |
    //              ifStatement | whileStatement | readStatement | writeStatement] ';'
    private void statement() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.IDENT) {
            match(TokenType.IDENT);
            match(TokenType.ASSIGN);
            expression();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.CALL) {
            callStatement();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.BEGIN) {
            compoundStatement();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.IF) {
            ifStatement();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.WHILE) {
            whileStatement();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.READ) {
            readStatement();
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.WRITE) {
            writeStatement();
        } else {
            error("Invalid statement");
        }
        match(TokenType.SEMICOLON);
    }

    // callStatement -> 'call' ident
    private void callStatement() {
        match(TokenType.CALL);
        match(TokenType.IDENT);
    }

    // compoundStatement -> 'begin' statement {';' statement} 'end'
    private void compoundStatement() {
        match(TokenType.BEGIN);
        statement();
        while (currentToken.getType() == TokenType.SEMICOLON) {
            match(TokenType.SEMICOLON);
            statement();
        }
        match(TokenType.END);
    }

    // ifStatement -> 'if' condition 'then' statement ['else' statement]
    private void ifStatement() {
        match(TokenType.IF);
        condition();
        match(TokenType.THEN);
        statement();
        if (currentToken.getType() == TokenType.ELSE) {
            match(TokenType.ELSE);
            statement();
        }
    }

    // whileStatement -> 'while' condition 'do' statement
    private void whileStatement() {
        match(TokenType.WHILE);
        condition();
        match(TokenType.DO);
        statement();
    }

    // readStatement -> 'read' ident
    private void readStatement() {
        match(TokenType.READ);
        match(TokenType.IDENT);
    }

    // writeStatement -> 'write' expression
    private void writeStatement() {
        match(TokenType.WRITE);
        expression();
    }

    // condition -> oddExpression | expression relOp expression
    private void condition() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.ODD) {
            match(TokenType.ODD);
            expression();
        } else {
            expression();
            relOp();
            expression();
        }
    }

    // expression -> [addOp] term {addOp term}
    private void expression() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) {
            addOp();
        }
        term();
        while (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) {
            addOp();
            term();
        }
    }

    // term -> factor {mulOp factor}
    private void term() {
        factor();
        while (currentToken.getType() == TokenType.TIMES || currentToken.getType() == TokenType.SLASH) {
            mulOp();
            factor();
        }
    }

    // factor -> ident | number | '(' expression ')'
    private void factor() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.IDENT) {
            match(TokenType.IDENT);
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.NUMBER) {
            match(TokenType.NUMBER);
        } else if (currentToken.getType() == TokenType.LPAREN) {
            match(TokenType.LPAREN);
            expression();
            match(TokenType.RPAREN);
        } else {
            error("Invalid factor");
        }
    }

    // relOp -> '=' | '<>' | '<' | '<=' | '>' | '>='
    private void relOp() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.EQ || currentToken.getType() == TokenType.NE ||
            currentToken.getType() == TokenType.LT || currentToken.getType() == TokenType.LE ||
            currentToken.getType() == TokenType.GT || currentToken.getType() == TokenType.GE) {
            match(currentToken.getType());
        } else {
            error("Invalid relation operator");
        }
    }

    // addOp -> '+' | '-'
    private void addOp() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.PLUS || currentToken.getType() == TokenType.MINUS) {
            match(currentToken.getType());
        } else {
            error("Invalid addition operator");
        }
    }

    // mulOp -> '*' | '/'
    private void mulOp() {
        if (currentToken.getType() == TokenType.TIMES || currentToken.getType() == TokenType.SLASH) {
            match(currentToken.getType());
        } else {
            error("Invalid multiplication operator");
        }
    }

    // 匹配当前token并读入下一个token
    private void match(TokenType type) {
        if (currentToken.getType() == type) {
            if (index < tokens.size() - 1) {
                currentToken = tokens.get(++index);
            }
        } else {
            error("Unexpected token: " + currentToken.getValue());
        }
    }

    // 报告错误信息
    private void error(String message) {
        System.err.println("Syntax error: " + message);
        System.exit(1);
    }
}

在代码中，每个语法分析函数对应一个非终结符号，如program、block、constDeclarations等等。函数的实现过程中，根据当前token和语法规则进行判断和处理，并递归调用其他语法分析函数。如果当前token与语法规则不匹配，则回溯到上一级语法分析函数，直到找到匹配的语法规则进行处理。在语法分析过程中，根据语法规则生成语法树，同时进行语义分析和错误检查。如果语法分析成功，则输出语法树，否则输出错误信息提示。

注：以上代码仅供参考，实际应用中需要根据具体需求进行修改和完善。

递归子程序法实现语法分析器中语法分析器的状态转换图

递归子程序法是一种自顶向下的语法分析方法，其中语法分析器的状态转换图可通过递归子程序实现。以下是一个简单的例子，用于说明该方法的实现：

假设我们有以下的文法规则：

S → E
E → E + T | T
T → T * F | F
F → ( E ) | id

其中，S表示开始符号，E、T、F表示非终结符，+、*、(、)、id表示终结符。

我们可以将每个非终结符表示为一个递归子程序，并且在程序中实现状态转换图。

例如，我们可以编写一个名为`S()`的递归子程序，它表示S的语法规则。该递归子程序的伪代码如下：

S():
    if token == id or token == '(':
        E()
    else:
        error()

在这个例子中，当当前记号为id或左括号时，我们就调用E()递归子程序。如果当前记号不是这两个符号，则抛出一个语法错误。

同样地，我们可以编写递归子程序E()、T()和F()来表示这些非终结符的语法规则。它们的伪代码如下：

E():
    T()
    while token == '+':
        match('+')
        T()

T():
    F()
    while token == '*':
        match('*')
        F()

F():
    if token == '(':
        match('(')
        E()
        match(')')
    elif token == id:
        match(id)
    else:
        error()

在这些递归子程序中，我们使用了“匹配”函数来将当前记号与预期记号进行比较。如果记号匹配，则将下一个记号读入，并继续执行递归子程序。如果记号不匹配，则抛出一个语法错误。

最后，在我们的解析器中，我们可以调用S()递归子程序来开始解析输入字符串：

def parse():
    global token
    token = next_token()
    S()
    if token != EOF:
        error()

在这个例子中，我们首先读入第一个记号，并将其存储在全局变量token中。然后调用S()递归子程序来开始解析输入字符串。如果解析完成后，还有未处理的记号，则抛出一个语法错误。

以上就是一个简单的递归子程序法语法分析器的状态转换图的实现方法。当然，这只是一个简单的例子，实际的语法分析器可能会更加复杂。