LL（1）语法分析

【实验目的】

通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区别和联系。使了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方法，训练掌握开发应用程序的基本方法。

【实验内容】

u 根据某一文法编制调试 LL （ 1 ）分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。

u 构造预测分析表，并利用分析表和一个栈来实现对上述程序设计语言的分析程序。

u 分析法的功能是利用LL（1）控制程序根据显示栈顶内容、向前看符号以及LL（1）分析表，对输入符号串自上而下的分析过程。 

【设计思想】

（1）定义部分：定义常量、变量、数据结构。

（2）初始化：设立LL(1)分析表、初始化变量空间（包括堆栈、结构体、数组、临时变量等）；

（3）控制部分：从键盘输入一个表达式符号串；

（4）利用LL(1)分析算法进行表达式处理：根据LL(1)分析表对表达式符号串进行堆栈（或其他）操作，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。

 

【实验要求】

（1）编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。

（2）如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息。 

代码：

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
#include<vector>
#include<stack>
#include<set>
#include<cstring>
using namespace std;
map<char, int>getnum;
char text[100]; //获得对应字符
vector<string>proce;
int table[100][100]; //预测分析表
int num = 0; int numvt = 0; //numvt是终结符集合，0是'#'，numvt表空字
string first[100];

string follow[200];
void readin()
{
	memset(table, -1, sizeof(table));
	getnum['#'] = 0;
	text[0] = '#';
	cout << "请输入所有的终结符：" << endl;
	char x;
	do
	{
		cin >> x;
		getnum[x] = ++num;
		text[num] = x;
	} while (cin.peek() != '
');
	numvt = ++num;
	getnum['@'] = numvt; //kong zi
	text[num] = ('@');
	cout << "请输入所有非终结符：" << endl;
	do
	{
		cin >> x;
		getnum[x] = ++num;
		text[num] = x;
	} while (cin.peek() != '
');
	cout << "输入产生式集合（空用'@'表示）,以'end'结束:" << endl;
	string pro;
	while (cin >> pro&&pro != "end")
	{
		string ss;
		ss += pro[0];
		for (int i = 3; i<pro.size(); i++)
		{
			if (pro[i] == '|')
			{
				proce.push_back(ss);
				ss.clear(); ss += pro[0];
			}
			else
			{
				ss += pro[i];
			}
		}
		proce.push_back(ss);
	}
}

void jiaoji(string &a, string b) //a=a or b 取a,b交集赋值给a
{
	set<char>se;
	for (int i = 0; i<a.size(); i++)
		se.insert(a[i]);
	for (int i = 0; i<b.size(); i++)
		se.insert(b[i]);
	string ans;
	set<char>::iterator it;
	for (it = se.begin(); it != se.end(); it++)
		ans += *it;
	a = ans;
}

string get_f(int vn, int & has_0) //dfs:vn能推出的不含空字的vt集合，并且判断vn能否推出空字
{
	if (vn == numvt)has_0 = 1;
	if (vn<numvt)return first[vn];
	string ans;
	for (int i = 0; i<proce.size(); i++)
	{
		if (getnum[proce[i][0]] == vn)
			ans += get_f(getnum[proce[i][1]], has_0);
	}
	return ans;
}

void getfirst()
{
	for (int i = 1; i <= numvt; i++) //终结符，first集是其本身。
	{
		first[i] += ('0' + i);
	}
	for (int j = 0; j<proce.size(); j++) //扫描所有产生式
	{
		int k = 0; int has_0 = 0; //k扫瞄该产生式
		do{
			has_0 = 0;
			k++;
			if (k == proce[j].size()) //推到最后一个了，则附加空字
			{
				first[getnum[proce[j][0]]] += ('0' + numvt);
				break;
			} //合并之
			jiaoji(first[getnum[proce[j][0]]], get_f(getnum[proce[j][k]], has_0));
		} while (has_0); //到无法推出空字为止
	}
}

void print_first()
{
	cout << "first集:" << endl;
	for (int i = 1; i <= num; i++)
	{
		cout << "first [" << text[i] << "]: ";
		for (int j = 0; j<first[i].size(); j++)
			cout << text[first[i][j] - '0'] << " ";
		cout << endl;
	}
	cout << endl;
}

void getfollow()
{
	jiaoji(follow[getnum[proce[0][0]]], "0"); //先添加'#'；
	for (int j = 0; j<proce.size(); j++) //扫所有产生式
	{
		for (int jj = 1; jj<proce[j].size(); jj++) //每个非终结符的follow集
		{
			if (getnum[proce[j][jj]] <= numvt)continue; //vt无follow集
			int k = jj; int has_0;
			do
			{
				has_0 = 0;
				k++;
				if (k == proce[j].size()) //都能推出空字，follow集=产生式左边的vn，
				{
					jiaoji(follow[getnum[proce[j][jj]]], follow[getnum[proce[j][0]]]);
					break;
				}
				jiaoji(follow[getnum[proce[j][jj]]], get_f(getnum[proce[j][k]], has_0));
			} while (has_0);
		}
	}
}

void gettable() //得预测分析表
{
	for (int i = 0; i<proce.size(); i++) //扫所有产生式
	{
		if (proce[i][1] == '@') //直接推出空字的，特判下（follow集=产生式左边的vn中元素填）
		{
			string flw = follow[getnum[proce[i][0]]];
			for (int k = 0; k<flw.size(); k++)
			{
				table[getnum[proce[i][0]]][flw[k] - '0'] = i;
			}
		}
		string temps = first[getnum[proce[i][1]]];
		for (int j = 0; j<temps.size(); j++) //考察first集
		{
			if (temps[j] != ('0' + numvt))
			{
				table[getnum[proce[i][0]]][temps[j] - '0'] = i;
			}
			else //有空字的，考察follw集
			{
				string flw = follow[getnum[proce[i][1]]];
				for (int k = 0; k<flw.size(); k++)
				{
					table[getnum[proce[i][0]]][flw[k] - '0'] = i;
				}
			}
		}
	}
}

string get_proce(int i) //由对应下标获得对应产生式。
{
	if (i<0)return " "; //无该产生式
	string ans;
	ans += proce[i][0];
	ans += "->";
	for (int j = 1; j<proce[i].size(); j++)
		ans += proce[i][j];
	return ans;
}

void print_table()
{
	cout << "预测分析表：" << endl;
	for (int i = 0; i<numvt; i++)
		cout << '	' << text[i];
	cout << endl;
	for (int i = numvt + 1; i <= num; i++)
	{
		cout << text[i];
		for (int j = 0; j<numvt; j++)
		{
			cout << '	' << get_proce(table[i][j]);
		}
		cout << endl;
	}
	cout << endl;
}

void print_follow()
{
	cout << "follow集：" << endl;
	for (int i = numvt + 1; i <= num; i++)
	{
		cout << "follow [" << text[i] << "]: ";
		for (int j = 0; j<follow[i].size(); j++)
			cout << text[follow[i][j] - '0'] << " ";
		cout << endl;
	}
	cout << endl;
}
string word;

bool analyze() //总控，分析字word的合法性，若合法，输出所有产生式。
{
	stack<char>sta;
	sta.push('#'); sta.push(proce[0][0]);
	int i = 0;
	while (!sta.empty())
	{
		int cur = sta.top();
		sta.pop();
		if (cur == word[i]) //是终结符，推进
		{
			i++;
		}
		else if (cur == '#') //成功，结束
		{
			return 1;
		}
		else if (table[getnum[cur]][getnum[word[i]]] != -1) //查表
		{
			int k = table[getnum[cur]][getnum[word[i]]];
			cout << proce[k][0] << "->";
			for (int j = 1; j<proce[k].size(); j++)
				cout << proce[k][j];
			cout << endl;
			for (int j = proce[k].size() - 1; j>0; j--) //逆序入栈
			{
				if (proce[k][j] != '@')
					sta.push(proce[k][j]);
			}
		}
		else //失败！
		{
			return 0;
		}
	}
	return 1;
}

int main()
{
	readin();
	getfirst();
	getfollow();
	getfollow();
	gettable();
	print_first();
	print_follow();
	print_table();
	cout << "请输入字：" << endl;
	cin >> word;
	if (analyze())
		cout << "succeed!该字有效，所用产生式如上。" << endl;
	else cout << "error!" << endl;
	return 0;
}

　　运行截图：

代码：