LL(1)预测分析法实验报告

编译原理实验报告

一、实验目的及要求

1.通过本次实验，加深对LL(1)预测分析法原理的认识和理解。

2.构造LR(1)分析程序，利用它进行语法分析，判断给出的符号

串是否为该文法识别的句子。

3.了解LR（K）分析方法是严格的从左向右扫描，和自底向上的

语法分析方法。

二、运行环境：

硬件：windows xp

软件：visual c++6.0

三、实验内容

1、分析使用LR(1)的优点：

(1)LR分析器能够构造来识别所有能用上下文无关文法写的

程序设计语言的结构。

(2)LR分析方法是已知的最一般的无回溯移进-归约方法，它

能够和其他移进-归约方法一样有效地实现。

(3)LR方法能分析的文法类是预测分析法能分析的文法类的

真超集。

(4)LR分析器能及时察觉语法错误,快到自左向右扫描输入的

最大可能。

为了使一个文法是LR的，只要保证当句柄出现在栈顶时，自左向右扫描的移进-归约分析器能够及时识别它便足够了。当句柄出现在栈顶时，LR分析器必须要扫描整个栈就可以知道这一点，栈顶的状态符号包含了所需要的一切信息。如果仅知道栈内的文法符号就能确定栈顶是什么句柄。LR分析表的转移函数本质上就是这样的有限自动机。不过，这个有限自动机不需要根据每步动作读栈，因为，如果这个识别句柄的有限自动机自底向上读栈中的文法符号的话，它达到的状态正是这时栈顶的状态符号所表示的状态，所以，LR分析器可以从栈顶的状态确定它需要从栈中了解的一切。

2、LR分析器由三个部分组成：

(1)总控程序，也可以称为驱动程序。对所有的LR分析器总控

程序都是相同的。

(2)分析表或分析函数，不同的文法分析表将不同，同一个文

法采用的LR分析器不同时，分析表将不同，分析表又可以分为动作表（ACTION）和状态转换（GOTO）表两个部分，它们都可用二维数组表示。

(3)分析栈，包括文法符号栈和相应的状态栈，它们均是先进

后出栈。

分析器的动作就是由栈顶状态和当前输入符号所决定。

四、程序源代码：

//edge.h

#ifndef HEAD_EDGE

#define HEAD_EDGE

#include

using namespace std;

extern int SUM;

extern string NODE,ENODE;

class edge

{

public:

edge();

string getlf();

string getrg();

string getfirst();

string getfollow();

string getselect();

string getro();

int getrlen();

void newfirst(string w);

void newfollow(string w);

void newselect(string w);

void delfirst();

private:

string left,right,first,follow,select;

int rlen;

};

#endif

///////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////

//edge.cpp

#include

#include "edge.h"

using namespace std;

edge::edge()

{

cin>>left>>right;

rlen=right.length();

if(NODE.find(left)>NODE.length()) NODE+=left;

}

string edge::getlf()

{

return left;

}

string edge::getrg()

{

return right;

}

string edge::getfirst()

{

return first;

}

string edge::getfollow()

{

return follow;

}

string edge::getselect()

{

return select;

}

string edge::getro()

{

string str;

str+=right[0];

return str;

}

int edge::getrlen()

{

return right.length();

}

void edge::newfirst(string w)

{

int i;

for(i=0;i

if(first.find(w[i])>first.length())

first+=w[i];

}

void edge::newfollow(string w)

{

int i;

for(i=0;i

if(follow.find(w[i])>follow.length()&&w[i]!='*') follow+=w[i];

}

void edge::newselect(string w)

{

int i;

for(i=0;i

if(select.find(w[i])>select.length()&&w[i]!='*') select+=w[i];

}

void edge::delfirst()

{

int i=first.find('*');

first.erase(i,1);

}

//LL1.cpp

#include

#include

#include "edge.h"

using namespace std;

int SUM;

string NODE,ENODE;

//计算first

void first(edge ni,edge *n,int x)

{

int i,j;

for(j=0;j

{

if(ni.getlf()==n[j].getlf())

{

if(NODE.find(n[j].getro())

{

for(i=0;i

if(n[i].getlf()==n[j].getro())

first(n[i],n,x);

}

else

n[x].newfirst(n[j].getro());

}

}

}

//计算follow

void follow(edge ni,edge *n,int x)

{

int i,j,k,s;

string str;

for(i=0;i

{

s=NODE.find(ni.getrg()[i]);

if(s-1) //是非终结符

if(i

for(j=0;j

if(n[j].getlf().find(ni.getrg()[i])==0)

{

if(NODE.find(ni.getrg()[i+1])

{

for(k=0;k

if(n[k].getlf().find(ni.getrg()[i+1])==0)

{

n[j].newfollow(n[k].getfirst());

if(n[k].getfirst().find("*")

n[j].newfollow(ni.getfollow());

}

}

else

{

str.erase();

str+=ni.getrg()[i+1];

n[j].newfollow(str);

}

}

}

}

//计算select

void select(edge &ni,edge *n)

{

int i,j;

if(ENODE.find(ni.getro())

{

ni.newselect(ni.getro());

if(ni.getro()=="*")

ni.newselect(ni.getfollow());

}

else

for(i=0;i

for(j=0;j

if(ni.getrg()[i]==n[j].getlf()[0])

{

ni.newselect(n[j].getfirst());

if(n[j].getfirst().find('*')>n[j].getfirst().length())

return;

}

}

//输出集合

void out(string p)

{

int i;

if(p.length()==0)

return;

cout<<"{";

for(i=0;i

{

cout<

}

cout<

}

//连续输出符号

void outfu(int a,string c)

{

for(i=0;i

cout<

}

//输出预测分析表

void outgraph(edge *n,string (*yc)[50])

{

int i,j,k;

bool flag;

for(i=0;i

{

if(ENODE[i]!='*')

{

outfu(10," ");

cout<

}

}

outfu(10," ");

cout<<"#"<

int x;

for(i=0;i

{

outfu(4," ");

cout<

outfu(5," ");

for(k=0;k

{

flag=1;

for(j=0;j

{

if(NODE[i]==n[j].getlf()[0])

{

x=n[j].getselect().find(ENODE[k]);

if(x-1)

{

cout<<"->"<

yc[i][k]=n[j].getrg();

outfu(9-n[j].getrlen()," ");

flag=0;

}

x=n[j].getselect().find('#');

if(k==ENODE.length()-1&&x-1)

cout<<"->"<

yc[i][j]=n[j].getrg();

}

}

}

if(flag&&ENODE[k]!='*')

outfu(11," ");

}

cout<

}

}

//分析符号串

int pipei(string &chuan,string &fenxi,string (*yc)[50],int &b) {

char ch,a;

int x,i,j,k;

b++;

cout<

if(b>9)

outfu(8," ");

else

outfu(9," ");

cout<

outfu(26-chuan.length()-fenxi.length()," ");

cout<

outfu(10," ");

a=chuan[0];

ch=fenxi[fenxi.length()-1];

x=ENODE.find(ch);

if(x-1)

{

if(ch==a)

{

fenxi.erase(fenxi.length()-1,1);

chuan.erase(0,1);

cout<<"'"<

if(pipei(chuan,fenxi,yc,b))

return 1;

else

return 0;

}

return 0;

}

else

{

if(ch=='#')

{

if(ch==a)

{

cout<<"分析成功"<

return 1;

}

else

return 0;

}

else

if(ch=='*')

{

fenxi.erase(fenxi.length()-1,1);

if(pipei(chuan,fenxi,yc,b))

return 1;

else

return 0;

}

else

{

i=NODE.find(ch);

if(a=='#')

{

x=ENODE.find('*');

if(x-1)

j=ENODE.length()-1;

else

j=ENODE.length();

}

else

j=ENODE.find(a);

if(yc[i][j].length())

{

cout<"<

fenxi.erase(fenxi.length()-1,1);

for(k=yc[i][j].length()-1;k>-1;k--)

if(yc[i][j][k]!='*')

fenxi+=yc[i][j][k];

if(pipei(chuan,fenxi,yc,b))

return 1;

else

return 0;

}

else

return 0;

}

}

}

void main()

{

edge *n;

string str,(*yc)[50];

int i,j,k;

bool flag=0;

cout<<"请输入上下文无关文法的总规则数："<

cin>>SUM;

cout<<"请输入具体规则（格式：左部右部，*为空）："<

n=new edge[SUM];

for(i=0;i

for(j=0;j

{

str=n[i].getrg();

if(NODE.find(str[j])>NODE.length()&&ENODE.find(str[j])>ENODE.lengt h())

ENODE+=str[j];

}

//计算first集合

for(i=0;i

{

first(n[i],n,i);

/*

cout<<"First("<

out(n[i].getfirst());

cout<

*/

}

//outfu(10,"~*~");cout<

for(i=0;i

if(n[i].getfirst().find("*")

{

if(NODE.find(n[i].getro())

{

for(k=1;k

{

if(NODE.find(n[i].getrg()[k])

{

for(j=0;j

{

if(n[i].getrg()[k]==n[j].getlf()[0])

{

n[i].newfirst(n[j].getfirst());

break;

}

}

if(n[j].getfirst().find("*")>n[j].getfirst().length())

{

n[i].delfirst();

break;

}

}

}

}

}

/*

for(i=0;i

{

cout<<"First("<

out(n[i].getfirst());

cout<

}

outfu(10,"~*~");cout<

*/

//计算follow集合

for(k=0;k

{

for(i=0;i

{

if(n[i].getlf()==n[0].getlf())

n[i].newfollow("#");

follow(n[i],n,i);

}

for(i=0;i

{

for(j=0;j

if(n[j].getrg().find(n[i].getlf())==n[j].getrlen()-1)

n[i].newfollow(n[j].getfollow());

/*

cout<<"Follow("<

out(n[i].getfollow());

cout<

*/

}

}

//outfu(10,"~*~");cout<

//计算select集合

for(i=0;i

{

select(n[i],n);

/*

cout<<"Select("<"<

out(n[i].getselect());

cout<

*/

}

for(i=0;i

{

str.erase();

for(j=0;j

if(n[j].getlf()[0]==NODE[i])

{

if(!str.length())

str=n[j].getselect();

else

{

for(k=0;k

if(str.find(n[j].getselect()[k])

{

flag=1;

break;

}

}

}

}

/*

for(i=0;i

{

cout<<"Select("<"<

out(n[i].getselect());

cout<

}

*/

//输出

cout<

outfu(SUM," ");

cout<<"First";

outfu(SUM," ");

cout<<"Follow"<

outfu(5+SUM,"-*-");

cout<

for(i=0;i

{

for(j=0;j

if(NODE[i]==n[j].getlf()[0])

{

outfu(3," ");

cout<

outfu(SUM+4," ");

out(n[j].getfirst());

outfu(SUM+4-2*n[j].getfirst().length()," ");

out(n[j].getfollow());

cout<

break;

}

}

outfu(5+SUM,"-*-");

cout<

if(flag)

{

cout<<"该文法不是LL(1)文法!"<

return;

}

else

{

cout<<"该文法是LL(1)文法!"<

}

//输出预测分析表

cout<

yc=new string[NODE.length()][50];

outgraph(n,yc);

/*

for(i=0;i

{

for(j=0;j

if(yc[i][j].length())

cout<

else outfu(10," ");

cout<

}*/

string chuan,fenxi,fchuan;

cout<

cin>>chuan;

fchuan=chuan;

fenxi="#";

fenxi+=NODE[0];

//cout<<"chuan="<

//分析符号串

i=0;

cout<

cout<<"步骤";

outfu(8," ");

cout<<"分析栈";

outfu(10," ");

cout<<"剩余输入串";

outfu(10," ");

cout<<"动作";

if(pipei(chuan,fenxi,yc,i))

cout<

else

cout<

}

五、解析结果：

测试数据一：

S→a︳^︳(T)

T→SF

F→,SF

F→ε

实验截图

输入（a，（a））#后测试结果为

测试数据二：

S →AB

S→bC

A →*

A →b

B →*

B →aD

C →AD

C →b

D →aS

D →c

实验结果截图

六、实验总结分析

通过本次上机实验，我加深了对预测分析LL（1）分析法的理解，同时体验到了编译原理中一些算法的巧妙。由于LL

（1）分析法程序是一个相当复杂的程序，它需要利用到大量

的编译原理，编程技巧和数据结构。由于先前掌握的知识不够

牢固深刻使之在实验过程中出现了大量的问题。由于课前的充

分准备，加上同学和老师的帮助，最后顺利完成了实验。

编译原理的在整个计算机体系课程中有着重要的地位，我现在

才刚刚入门，所以，我会在以后的课程和实验中继续努力，学

好编译原理课程，为以后的学习打下基础。