运用Java语言完整实现对E' → E → E + T → E + F → E + id → id * id + id的分析过程
时间: 2024-01-23 09:03:14 浏览: 89
为了实现对E' → E → E + T → E + F → E + id → id * id + id的分析过程,我们需要使用Java语言实现一个语法分析器。下面是一个简单的实现,包含了词法分析器和语法分析器:
1. 词法分析器
我们首先需要实现一个词法分析器来将输入的字符串解析成token序列。我们可以使用Java中的正则表达式来匹配输入字符串中的token。以下是一个简单的词法分析器的实现:
```java
import java.util.ArrayList;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Lexer {
private String input;
private final ArrayList<Token> tokens = new ArrayList<>();
private final Pattern idPattern = Pattern.compile("[a-zA-Z_]+[a-zA-Z0-9_]*");
private final Pattern numPattern = Pattern.compile("[0-9]+");
public Lexer(String input) {
this.input = input;
}
public ArrayList<Token> tokenize() {
while (!input.isEmpty()) {
char ch = input.charAt(0);
if (ch == '+') {
tokens.add(new Token(TokenType.PLUS, "+"));
input = input.substring(1);
} else if (ch == '*') {
tokens.add(new Token(TokenType.TIMES, "*"));
input = input.substring(1);
} else if (ch == '(') {
tokens.add(new Token(TokenType.LPAREN, "("));
input = input.substring(1);
} else if (ch == ')') {
tokens.add(new Token(TokenType.RPAREN, ")"));
input = input.substring(1);
} else {
Matcher idMatcher = idPattern.matcher(input);
Matcher numMatcher = numPattern.matcher(input);
if (idMatcher.lookingAt()) {
String id = idMatcher.group();
tokens.add(new Token(TokenType.ID, id));
input = input.substring(id.length());
} else if (numMatcher.lookingAt()) {
String num = numMatcher.group();
tokens.add(new Token(TokenType.NUM, num));
input = input.substring(num.length());
} else {
throw new RuntimeException("Invalid input");
}
}
}
tokens.add(new Token(TokenType.EOF, ""));
return tokens;
}
}
```
在这个词法分析器中,我们首先定义了一些正则表达式来匹配不同类型的token,例如id和num。然后我们使用一个while循环来遍历输入字符串,针对不同的字符进行匹配,如果匹配成功就把对应的token加入到tokens列表中,否则抛出异常表示输入字符串不合法。最后,我们在tokens列表的末尾添加一个EOF(end of file)标志,用来表示输入字符串已经处理完毕。
2. 语法分析器
有了词法分析器之后,我们就可以实现一个语法分析器来对token序列进行解析了。下面是一个简单的语法分析器的实现:
```java
import java.util.ArrayList;
public class Parser {
private final ArrayList<Token> tokens;
private int position = 0;
public Parser(ArrayList<Token> tokens) {
this.tokens = tokens;
}
public void parse() {
E();
}
private void E() {
T();
while (match(TokenType.PLUS)) {
consume(TokenType.PLUS);
T();
}
}
private void T() {
F();
while (match(TokenType.TIMES)) {
consume(TokenType.TIMES);
F();
}
}
private void F() {
if (match(TokenType.ID)) {
consume(TokenType.ID);
if (match(TokenType.TIMES)) {
consume(TokenType.TIMES);
consume(TokenType.ID);
} else if (match(TokenType.PLUS)) {
consume(TokenType.PLUS);
E();
}
} else if (match(TokenType.LPAREN)) {
consume(TokenType.LPAREN);
E();
consume(TokenType.RPAREN);
} else {
throw new RuntimeException("Invalid input");
}
}
private boolean match(TokenType type) {
return peek().getType() == type;
}
private Token consume(TokenType type) {
if (match(type)) {
return tokens.get(position++);
} else {
throw new RuntimeException("Invalid input");
}
}
private Token peek() {
if (position >= tokens.size()) {
return new Token(TokenType.EOF, "");
} else {
return tokens.get(position);
}
}
}
```
在这个语法分析器中,我们定义了三个递归函数E、T和F,分别对应于文法中的三个非终结符。这些递归函数中都调用了match和consume函数来判断和取出token。match函数用来判断当前位置的token是否和给定的token类型匹配,而consume函数用来取出当前位置的token并将position指针向后移动一位。如果当前位置的token类型和给定的token类型不匹配,就抛出异常表示输入字符串不合法。
在E函数中,我们首先调用T函数来解析一个项,然后通过一个while循环来处理可能的加法运算。在T函数中,我们首先调用F函数来解析一个因子,然后通过一个while循环来处理可能的乘法运算。在F函数中,我们根据当前位置的token类型来采取不同的操作,如果是id,就根据后面的token类型来判断是乘法运算还是加法运算;如果是左括号,就递归调用E函数来解析括号内的表达式;否则抛出异常表示输入字符串不合法。
3. 测试
下面是一个简单的测试代码,用于测试我们的语法分析器:
```java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String input = "id * id + id";
Lexer lexer = new Lexer(input);
ArrayList<Token> tokens = lexer.tokenize();
Parser parser = new Parser(tokens);
parser.parse();
System.out.println("Parsing succeeded");
}
}
```
这个测试代码首先定义了一个输入字符串,然后使用词法分析器将其解析成token序列,再使用语法分析器对token序列进行解析。如果解析成功,就输出"Parsing succeeded",否则程序会抛出异常并终止运行。
运行上面的测试代码,我们可以看到输出了"Parsing succeeded",表示我们的语法分析器成功地解析了输入字符串。
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