用Java语言实现预测分析法,设计与实现的算法和方法说明、源代码,对运行结果进行必要在分析与说明。首先判断任一给定文法是否为LL(1)文法,然后构造其预测分析表和预测分析程序。 输入:一个文法、一个字符串。 输出:预测分析表、判定结果: (1)是LL1文法,则同时输出分析结果。 (2)不是LL1文法。

时间: 2024-03-12 09:44:45 浏览: 121
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LL(1)文法预测分析法 实现及演示

以下是一个简单的Java算法实现,实现了LL(1)文法的判断、预测分析表的构造和预测分析程序的实现。值得注意的是,这个实现只考虑了非终结符和终结符都是单个字符的情况,如果需要考虑复杂的符号串,需要进行相应的修改。 ```java import java.util.*; public class LL1Parser { // 文法,使用Map存储 private Map<Character, List<String>> productions; // 非终结符集合 private Set<Character> nonTerminals; // 终结符集合 private Set<Character> terminals; // 预测分析表,使用Map存储 private Map<Character, Map<Character, String>> predictionTable; public LL1Parser(Map<Character, List<String>> productions) { this.productions = productions; // 初始化非终结符和终结符集合 this.nonTerminals = new HashSet<>(); this.terminals = new HashSet<>(); for (Character nonTerminal : productions.keySet()) { nonTerminals.add(nonTerminal); for (String production : productions.get(nonTerminal)) { for (char symbol : production.toCharArray()) { if (!nonTerminals.contains(symbol)) { terminals.add(symbol); } } } } terminals.remove('ε'); } // 判断是否是LL(1)文法 public boolean isLL1Grammar() { // 遍历所有非终结符 for (Character nonTerminal : productions.keySet()) { // 获取该非终结符的所有产生式 List<String> productionList = productions.get(nonTerminal); // 构造FIRST集合 Set<Character> firstSet = new HashSet<>(); for (String production : productionList) { // 如果产生式以终结符开头,将该终结符加入FIRST集合 if (terminals.contains(production.charAt(0))) { firstSet.add(production.charAt(0)); } // 如果产生式以非终结符开头,将该非终结符的FIRST集合加入FIRST集合 else { Set<Character> subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(0)); // 如果FIRST集合包含ε,则将后续的FIRST集合也加入集合中 if (subFirstSet.contains('ε')) { subFirstSet.remove('ε'); firstSet.addAll(subFirstSet); // 如果后续的FIRST集合还包含ε,则将ε也加入集合中 if (production.length() > 1) { subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(1)); if (subFirstSet.contains('ε')) { firstSet.add('ε'); } } } // 如果FIRST集合不包含ε,则将后续的FIRST集合也加入集合中 else { firstSet.addAll(subFirstSet); } } } // 如果两个产生式的FIRST集合有交集,则不是LL(1)文法 int productionCount = productionList.size(); for (int i = 0; i < productionCount; i++) { for (int j = i + 1; j < productionCount; j++) { Set<Character> firstSet1 = getFirstSetOfProduction(productionList.get(i)); Set<Character> firstSet2 = getFirstSetOfProduction(productionList.get(j)); if (!Collections.disjoint(firstSet1, firstSet2)) { return false; } } } // 构造FOLLOW集合 Set<Character> followSet = new HashSet<>(); for (Character tempNonTerminal : productions.keySet()) { for (String production : productions.get(tempNonTerminal)) { int index = production.indexOf(nonTerminal); if (index >= 0 && index < production.length() - 1) { Set<Character> subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(index + 1)); if (subFirstSet.contains('ε')) { subFirstSet.remove('ε'); followSet.addAll(getFollowSet(tempNonTerminal)); } followSet.addAll(subFirstSet); } else if (index == production.length() - 1) { followSet.addAll(getFollowSet(tempNonTerminal)); } } } // 如果产生式的FIRST集合包含ε,则将FOLLOW集合加入集合中 if (firstSet.contains('ε')) { firstSet.remove('ε'); followSet.addAll(getFollowSet(nonTerminal)); } // 如果FOLLOW集合与其他非终结符的FIRST集合有交集,则不是LL(1)文法 for (Character tempNonTerminal : productions.keySet()) { if (tempNonTerminal.equals(nonTerminal)) { continue; } for (String production : productions.get(tempNonTerminal)) { if (getFirstSetOfProduction(production).containsAll(followSet)) { return false; } } } } return true; } // 构造预测分析表 public void constructPredictionTable() { predictionTable = new HashMap<>(); for (Character nonTerminal : productions.keySet()) { predictionTable.put(nonTerminal, new HashMap<>()); for (String production : productions.get(nonTerminal)) { Set<Character> firstSet = getFirstSetOfProduction(production); for (Character terminal : firstSet) { if (terminal == 'ε') { for (Character followTerminal : getFollowSet(nonTerminal)) { predictionTable.get(nonTerminal).put(followTerminal, production); } } else { predictionTable.get(nonTerminal).put(terminal, production); } } } } } // 预测分析程序 public boolean parse(String input) { Stack<Character> stack = new Stack<>(); stack.push('$'); stack.push(getStartSymbol()); int index = 0; while (!stack.isEmpty() && index < input.length()) { char symbol = stack.pop(); if (symbol == '$') { return input.charAt(index) == '$'; } if (symbol == input.charAt(index)) { index++; } else if (terminals.contains(symbol)) { return false; } else { String production = predictionTable.get(symbol).get(input.charAt(index)); if (production == null) { return false; } for (int i = production.length() - 1; i >= 0; i--) { if (production.charAt(i) != 'ε') { stack.push(production.charAt(i)); } } } } return stack.isEmpty() && index == input.length(); } // 获取给定符号的FIRST集合 private Set<Character> getFirstSetOfSymbol(char symbol) { Set<Character> firstSet = new HashSet<>(); if (terminals.contains(symbol)) { firstSet.add(symbol); } else { for (String production : productions.get(symbol)) { Set<Character> subFirstSet = getFirstSetOfProduction(production); if (subFirstSet.contains('ε')) { subFirstSet.remove('ε'); firstSet.addAll(subFirstSet); if (production.length() > 1) { subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(1)); if (subFirstSet.contains('ε')) { firstSet.add('ε'); } } } else { firstSet.addAll(subFirstSet); } } } return firstSet; } // 获取给定产生式的FIRST集合 private Set<Character> getFirstSetOfProduction(String production) { Set<Character> firstSet = new HashSet<>(); for (char symbol : production.toCharArray()) { Set<Character> subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(symbol); if (subFirstSet.contains('ε')) { subFirstSet.remove('ε'); firstSet.addAll(subFirstSet); if (production.length() > 1) { subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(1)); if (subFirstSet.contains('ε')) { firstSet.add('ε'); } } } else { firstSet.addAll(subFirstSet); break; } } return firstSet; } // 获取给定非终结符的FOLLOW集合 private Set<Character> getFollowSet(char nonTerminal) { Set<Character> followSet = new HashSet<>(); if (nonTerminal == getStartSymbol()) { followSet.add('$'); } for (Character tempNonTerminal : productions.keySet()) { for (String production : productions.get(tempNonTerminal)) { int index = production.indexOf(nonTerminal); while (index >= 0) { if (index < production.length() - 1) { Set<Character> subFirstSet = getFirstSetOfSymbol(production.charAt(index + 1)); followSet.addAll(subFirstSet); if (subFirstSet.contains('ε')) { index = production.indexOf(nonTerminal, index + 1); } else { break; } } else { followSet.addAll(getFollowSet(tempNonTerminal)); break; } } } } return followSet; } // 获取开始符号 private char getStartSymbol() { return productions.keySet().iterator().next(); } public static void main(String[] args) { Map<Character, List<String>> productions = new HashMap<>(); productions.put('S', Arrays.asList("aBa", "bAb", "ε")); productions.put('A', Arrays.asList("a", "b")); productions.put('B', Arrays.asList("c", "d")); LL1Parser parser = new LL1Parser(productions); if (parser.isLL1Grammar()) { parser.constructPredictionTable(); System.out.println("预测分析表:"); System.out.print(" "); for (char terminal : parser.terminals) { System.out.print(terminal + " "); } System.out.println("$"); for (char nonTerminal : parser.nonTerminals) { System.out.print(nonTerminal + " "); for (char terminal : parser.terminals) { String production = parser.predictionTable.get(nonTerminal).get(terminal); System.out.print((production == null ? " " : production) + " "); } String production = parser.predictionTable.get(nonTerminal).get('$'); System.out.println((production == null ? " " : production) + " "); } String input = "abdc$"; System.out.println("输入串:" + input); if (parser.parse(input)) { System.out.println("属于该文法"); } else { System.out.println("不属于该文法"); } } else { System.out.println("不是LL1文法"); } } } ``` 以上代码实现了一个简单的LL(1)文法预测分析器,可以判断一个文法是否为LL(1)文法,构造其预测分析表,并使用预测分析程序对输入的字符串进行判断。
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