实验3 算符优先分析算法的设计与实现

实验三算符优先分析算法的设计与实现

（8学时）

一、实验目的

根据算符优先分析法，对表达式进行语法分析，使其能够判断一个表达式是否正确。通过算符优先分析方法的实现，加深对自下而上语法分析方法的理解。

二、实验要求

1、输入文法。可以是如下算术表达式的文法（你可以根据需要适当改变）：

E→E+T|E-T|T

T→T*F|T/F|F

F→（E）|i

2、对给定表达式进行分析，输出表达式正确与否的判断。

程序输入/输出示例：

输入：1+2;

输出：正确

输入：(1+2)/3+4-(5+6/7);

输出：正确

输入：((1-2)/3+4

输出：错误

输入：1+2-3+(*4/5)

输出：错误

三、实验步骤

1、参考数据结构

char *VN=0,*VT=0;//非终结符和终结符数组

char firstvt[N][N],lastvt[N][N],table[N][N];

typedef struct //符号对(P,a)

{

char Vn;

char Vt;

} VN_VT;

typedef struct //栈

{

VN_VT *top;

VN_VT *bollow;

int size;

}stack;

2、根据文法求FIRSTVT集和LASTVT集

给定一个上下文无关文法，根据算法设计一个程序，求文法中每个非终结符的FirstVT 集和LastVT 集。

算符描述如下：

/*求 FirstVT 集的算法*/

PROCEDURE insert(P,a);

IF not F[P,a] then

begin

F[P,a] = true; //(P,a)进栈

end;

Procedure FirstVT;

Begin

for 对每个非终结符 P和终结符 a do

F[P,a] = false

for 对每个形如 P a…或 P→Qa…的产生式 do

Insert(P,a)

while stack 非空

begin

栈顶项出栈，记为(Q,a)

for 对每条形如 P→Q…的产生式 do

insert(P,a)

end;

end.

同理，可构造计算LASTVT的算法。

3、构造算符优先分析表

依据文法和求出的相应FirstVT和 LastVT 集生成算符优先分析表。

算法描述如下：

for 每个形如 P->X1X2…X n的产生式 do

for i =1 to n-1 do

begin

if X i和X i+1都是终结符 then

X i = X i+1

if i<= n-2, X i和X i+2 是终结符, 但X i+1 为非终结符 then X i = X i+2

if X i为终结符, X i+1为非终结符 then

for FirstVT 中的每个元素 a do

X i < a ;

if X i为非终结符, X i+1为终结符 then

for LastVT 中的每个元素 a do

a > X i+1 ;

end

4、构造总控程序

算法描述如下：

stack S;

k = 1; //符号栈S的使用深度

S[k] = ‘#’

REPEAT

把下一个输入符号读进a中；

If S[k] ∈ VT then j = k else j = k-1;

While S[j] > a do

Begin

Repeat

Q = S[j];

if S[j-1] ∈ VT then j = j-1 else j = j-2 until S[j] < Q;

把S[j+1]…S[k]归约为某个N，并输出归约为哪个符号；

K = j+1;

S[k] = N;

end of while

if S[j] < a or S[j]= a then

begin k = k+1; S[k] = a end

else error //调用出错诊察程序

until a = ‘#’

5、对给定的表达式，给出准确与否的分析过程

6、给出表达式的计算结果。（本步骤可选作）

四、实验报告要求

1.写出编程思路、源代码（或流程图）；

2.写出上机调试时发现的问题，以及解决的过程；

3.写出你所使用的测试数据及结果；

4.谈谈你的体会。

5.上机8小时，完成实验报告2小时。

程序代码:

#include

#include

#include

char data[20][20]; //算符优先关系

char s[100]; //模拟符号栈s

char lable[20]; //文法终结符集

char input[100]; //文法输入符号串

char string[20][10]; //用于输入串的分析

int k;

char a;

int j;

char q;

int r; //文法规则个数

int r1; //转化后文法规则个数

char st[10][30]; //用来存储文法规则

char first[10][10]; //文法非终结符FIRSTVT集

char last[10][10]; //文法非终结符LASTVT集

int fflag[10]={0}; //标志第i个非终结符的FIRSTVT集是否

已求出

int lflag[10]={0}; //标志第i个非终结符的LASTVT集是否已

求出

int deal(); //对输入串的分析

int zhongjie(char c); //判断字符c是否是终结符

int xiabiao(char c); //求字符c在算符优先关系表中的下标

void out(int j,int k,char *s); //打印s栈

void firstvt(char c); //求非终结符c的FIRSTVT集

void lastvt(char c); //求非终结符c的LASTVT集

void table(); //创建文法优先关系表

int main()

{

int i,j,k=0;

printf("请输入文法规则数：");

scanf("%d",&r);

printf("请输入文法规则：\n");

for(i=0;i

{

scanf("%s",st[i]); //存储文法规则，初始化FIRSTVT集和LASTVT集*/ first[i][0]=0; /*first[i][0]和last[i][0]分别表示st[i][0]

非终结

符的FIRSTVT集和LASTVT集中元素的个数*/

last[i][0]=0;

}

for(i=0;i

for(j=0;st[i][j]!='\0';j++)

{

if(st[i][0]<'A'||st[i][0]>'Z')

{

printf("不是算符文法!\n");

exit(-1);

}

if(st[i][j]>='A'&&st[i][j]<='Z')

{

if(st[i][j+1]>='A'&&st[i][j+1]<='Z')

{

printf("不是算符文法!\n");

exit(-1);

}

}

}

}

for(i=0;i

{

for(j=0;st[i][j]!='\0';j++)

{

if((st[i][j]<'A'||st[i][j]>'Z')&&st[i][j]!='-'&&st[i][j]!='>'&&st [i][j]!='|')

lable[k++]=st[i][j];

}

}

lable[k]='#';

lable[k+1]='\0';

table();

printf("每个非终结符的FIRSTVT集为：\n"); //输出每个非终结符的FIRSTVT 集

for(i=0;i

{

printf("%c: ",st[i][0]);

for(j=0;j

{

printf("%c ",first[i][j+1]);

}

printf("\n");

}

printf("每个非终结符的LASTVT集为：\n"); //输出每个非终结符的LASTVT集for(i=0;i

printf("%c: ",st[i][0]);

for(j=0;j

{

printf("%c ",last[i][j+1]);

}

printf("\n");

}

printf("算符优先分析表如下:\n");

for(i=0;lable[i]!='\0';i++) printf("\t%c",lable[i]);

printf("\n"); for(i=0;i

{

printf("%c\t",lable[i]);

for(j=0;j

{

printf("%c\t",data[i][j]);

}

printf("\n");

}

printf("请输入文法输入符号串以#结束:");

scanf("%s",input);

getchar(); deal();system("pause");

}

void table()

{

char text[20][10];

int i,j,k,t,l,x=0,y=0;

int m,n;

x=0;

for(i=0;i

{

firstvt(st[i][0]);

lastvt(st[i][0]);

}

for(i=0;i

{

text[x][y]=st[i][0];

y++;

for(j=1;st[i][j]!='\0';j++)

{

if(st[i][j]=='|')

text[x][y]='\0';

x++;

y=0;

text[x][y]=st[i][0];

y++;

text[x][y++]='-';

text[x][y++]='>';

}

else

{

text[x][y]=st[i][j];

y++;

}

}

text[x][y]='\0';

x++;

y=0;

}

r1=x;

printf("转化后的文法为:\n");

for(i=0;i

printf("%s\n",text[i]);

}

for(i=0;i" 后的转化文法，用于最后的规约)*/

{

string[i][0]=text[i][0];

for(j=3,l=1;text[i][j]!='\0';j++,l++)

string[i][l]=text[i][j];

string[i][l]='\0';

}

for(i=0;i

{

for(j=1;text[i][j+1]!='\0';j++)

{

if(zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+1]))

{

m=xiabiao(text[i][j]);

n=xiabiao(text[i][j+1]);

data[m][n]='=';

}

if(text[i][j+2]!='\0'&&zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+2 ])&&!zhongjie(text[i][j+1]))

{

m=xiabiao(text[i][j]);

n=xiabiao(text[i][j+2]);

data[m][n]='=';

}

if(zhongjie(text[i][j])&&!zhongjie(text[i][j+1]))

{

for(k=0;k

{

if(st[k][0]==text[i][j+1])

break;

}

m=xiabiao(text[i][j]);

for(t=0;t

{

n=xiabiao(first[k][t+1]);

data[m][n]='<';

}

}

if(!zhongjie(text[i][j])&&zhongjie(text[i][j+1]))

{

for(k=0;k

{

if(st[k][0]==text[i][j])

break;

}

n=xiabiao(text[i][j+1]);

for(t=0;t

{

m=xiabiao(last[k][t+1]);

data[m][n]='>';

}

}

}

}

m=xiabiao('#');

for(t=0;t

{

n=xiabiao(first[0][t+1]);

data[m][n]='<';

}

n=xiabiao('#');

for(t=0;t

{

m=xiabiao(last[0][t+1]);

data[m][n]='>';

}

data[n][n]='=';

}

/*********求FIRSTVT集*************/ void firstvt(char c) {

int i,j,k,m,n;

for(i=0;i

{

if(st[i][0]==c)

break;

}

if(fflag[i]==0)

{

n=first[i][0]+1;

m=0;

do

{

if(m==2||st[i][m]=='|')

{

if(zhongjie(st[i][m+1]))

{

first[i][n]=st[i][m+1];

n++;

}

else

{

if(zhongjie(st[i][m+2]))

{

first[i][n]=st[i][m+2];

n++;

}

if(st[i][m+1]!=c)

{

firstvt(st[i][m+1]);

for(j=0;j

{

if(st[j][0]==st[i][m+1])

break;

}

for(k=0;k

{

int t;

for(t=0;t

{

if(first[i][t]==first[j][k+1])

break;

}

if(t==n)

{

first[i][n]=first[j][k+1];

n++;

}

}

}

}

}

m++;

}while(st[i][m]!='\0');

first[i][n]='\0';

first[i][0]=--n;

fflag[i]=1;

}

}

/*********求LASTVT集*********/

void lastvt(char c)

{

int i,j,k,m,n;

for(i=0;i

{

if(st[i][0]==c)

break;

}

if(lflag[i]==0)

{

n=last[i][0]+1;

m=0;

do

{

if(st[i][m+1]=='\0'||st[i][m+1]=='|') {

if(zhongjie(st[i][m]))

{

last[i][n]=st[i][m];

n++;

}

else

{

if(zhongjie(st[i][m-1]))

{

last[i][n]=st[i][m-1];

n++;

}

if(st[i][m]!=c)

{

lastvt(st[i][m]);

for(j=0;j

{

if(st[j][0]==st[i][m])

break;

}

for(k=0;k

{

int t;

for(t=0;t

{

if(last[i][t]==last[j][k+1]) break;

}

if(t==n)

{

last[i][n]=last[j][k+1];

n++;

}

}

}

}

}

m++;

}while(st[i][m]!='\0');

last[i][n]='\0';

last[i][0]=--n;

lflag[i]=1;

}

}

int deal()

{

int i,j;

int x,y;

int z; //输入串的长度

k=1;

s[k]='#'; //栈置初值

for(i=0;input[i]!='\0';i++); //计算输入串的长度 z=i--;

i=0;

while((a=input[i])!='\0')

{

if(zhongjie(s[k]))

j=k;

else

j=k-1;

x=xiabiao(s[j]);

y=xiabiao(a);

if(data[x][y]=='>')

{

out(1,k,s);

printf("%c",a);

out(i+1,z,input);

printf("规约\n");

do

{

q=s[j];

if(zhongjie(s[j-1]))

j=j-1;

else j=j-2;

x=xiabiao(s[j]);

y=xiabiao(q);

}while(data[x][y]!='<');

int m,n,N;

for(m=j+1;m<=k;m++)

{

for(N=0;N

for(n=1;string[N][n]!='\0';n++)

{

if(!zhongjie(s[m])&&!zhongjie(string[N][n])) {

if(zhongjie(s[m+1])&&zhongjie(string[N][n+1])

&&s[m+1]==string[N][n+1])

{

s[j+1]=string[N][0];

break;

}

}

else

if(zhongjie(s[m]))

if(s[m]==string[N][n])

{

s[j+1]=string[N][0];

break;

}

}

}

k=j+1;

if(k==2&&a=='#')

{

out(1,k,s);

printf("%c",a);

out(i+1,z,input);

printf("结束\n");

printf("输入串符合文法的定义！\n");

return 1; //输入串符合文法的定义

}

}

else

if(data[x][y]=='<'||data[x][y]=='=')

{ //移进

out(1,k,s);

printf("%c",a);

out(i+1,z,input);

printf("移进\n");

k++;

s[k]=a;

i++;

}

else

{

return 0;

}

}

printf("\nflase");system("pause");

return 0;

}

void out(int j,int k,char *s) //从栈中输出j到k的元素

{

int n=0;

int i;

for(i=j;i<=k;i++)

{

printf("%c",s[i]);

n++;

}

for(;n<15;n++)

{

printf(" ");

}

}

int xiabiao(char c) //求字符c在算符优先关系表中的下标

{

int i;

for(i=0;lable[i]!='\0';i++)

{

if(c==lable[i])

return i;

}

return -1;

}

int zhongjie(char c) //判断字符c是否是终结符{

int i;

for(i=0;lable[i]!='\0';i++)

{

if(c==lable[i])

return 1;

}

return 0;

}

运行结果演示: