java实现LL(1)语法

LL(1)语法是一种自上而下的语法分析方法，可以用于编译器的语法分析阶段。下面是Java代码实现LL(1)语法的基本步骤：

1. 设计语法规则：首先需要设计出符合LL(1)语法的语法规则。LL(1)语法要求每个非终结符的每个产生式的首符号集合都不相交，且每个非终结符的 FOLLOW 集合都不相交。所以在设计语法规则时需要遵守这个原则，保证语法规则符合LL(1)语法。

2. 构建预测分析表：根据语法规则构建预测分析表，该表是一个二维数组，每个元素代表了一个产生式。表的行表示每个非终结符，列表示每个终结符。通过查表可以得到下一步应该选择哪个产生式进行推导。

3. 实现分析程序：根据预测分析表实现语法分析程序。程序需要维护一个栈，以及一个输入串指针。程序每次从栈顶取出一个符号，如果该符号是终结符，则将输入串指针向后移动一位，比较该终结符和输入串中的符号是否相等；如果符号是非终结符，则根据预测分析表中的产生式进行推导，并将产生式的右侧符号依次入栈。

4. 测试：编写测试用例，测试实现的语法分析程序是否正确。

下面是一个简单的Java代码示例：

import java.util.*;

public class LL1Parser {
    private static final String[][] parsingTable = {
        {"T", null, null, "T", null, null},
        {null, "+T", "-T", null, "#", "#"},
        {"F", null, null, "F", null, null},
        {null, "#", "#", null, "*F", "/F"},
        {"(", null, null, "id", null, null}
    };
    private Stack<String> stack;
    private String input;

    public LL1Parser(String input) {
        this.input = input + "#";
        this.stack = new Stack<>();
        this.stack.push("#");
        this.stack.push("E");
        System.out.println("Parsing table:");
        for (String[] row : parsingTable) {
            System.out.println(Arrays.toString(row));
        }
    }

    public void parse() {
        int index = 0;
        String X = this.stack.pop();
        String a = String.valueOf(this.input.charAt(index));
        while (!X.equals("#")) {
            if (X.equals(a)) {
                System.out.println("Matched " + a);
                index++;
                X = this.stack.pop();
                a = String.valueOf(this.input.charAt(index));
            } else if (isTerminal(X)) {
                System.out.println("Error: unexpected token " + a);
                return;
            } else {
                String[] production = parsingTable[getIndex(X)][getIndex(a)];
                if (production == null) {
                    System.out.println("Error: unexpected token " + a);
                    return;
                } else {
                    System.out.println("Use production " + Arrays.toString(production));
                    for (int i = production.length - 1; i >= 0; i--) {
                        if (!production[i].equals("#")) {
                            this.stack.push(production[i]);
                        }
                    }
                    X = this.stack.pop();
                }
            }
        }
        System.out.println("Accepted");
    }

    private int getIndex(String symbol) {
        switch (symbol) {
            case "E":
                return 0;
            case "T":
                return 1;
            case "F":
                return 2;
            case "+":
                return 3;
            case "-":
                return 4;
            case "*":
                return 5;
            case "/":
                return 6;
            case "(":
                return 7;
            case ")":
                return 8;
            case "id":
                return 9;
            case "#":
                return 10;
            default:
                return -1;
        }
    }

    private boolean isTerminal(String symbol) {
        return getIndex(symbol) >= 3 && getIndex(symbol) <= 9;
    }

    public static void main(String[] args) {
        LL1Parser parser = new LL1Parser("id+id*id");
        parser.parse();
    }
}

在上面的代码中，我们采用了一个简单的表达式语言作为示例。表达式语言的语法规则如下：

E -> T | E + T | E - T
T -> F | T * F | T / F
F -> (E) | id

根据这个语法规则，我们可以构建预测分析表。其中行表示非终结符，列表示终结符，每个元素表示对应的产生式：

     +   -   *   /   (   )  id   # 
E    T  T   null null E   null T   null
T    F  F   T*F  T/F null null F   null
F    (  null null null null )   id  null

在上面的代码中，我们使用了一个栈来维护语法分析过程。程序每次从栈顶取出一个符号，如果该符号是终结符，则将输入串指针向后移动一位，比较该终结符和输入串中的符号是否相等；如果符号是非终结符，则根据预测分析表中的产生式进行推导，并将产生式的右侧符号依次入栈。程序最终输出Accepted表示语法分析成功。