编译原理：算符优先分析实验_算符优先分析法实验

什么是算符优先分析法
算符优先分析法是一种简单、直观的自下而上分析法
算符优先分析法就是仿照算术表达式的四则运算过程而设计的一种语法分析方法。
这种分析方法首先要规定运算符之间（确切地说终结符之间）的优先关系和结合性质，然后借助这种关系，比较相邻运算符的优先级来确定句型的可归约串并进行归约。

分析步骤为：
1、扩展文法
S’ →#S#

2、求FIRSTVT()和LASTVT()集合
firstvt(S)={ a,^,( }
firstvt(T)={ , } ∪ firstvt(S) = {, ,a,^,( }
lastvt(S)= { a,^,) }
lastvt(T) = { , } ∪ lastvt(S) = { , ,a,^,) }

3、求优先关系
3.1 首先找 等于关系(两个vt之间只隔一个vn)
3.2 低于关系(vt在右，vn在左)
3.3 高于关系(vn在左，vt在右)
4、构造优先关系表
5、算符优先分析过程

一、实验目的

运用算符优先语法分析的基本原理实现对于句子的语法分析

二、实验要求

1、文法及待分析符号串由用户输入
2、数据结构可自行设计

三、实验内容

1、任意输入一个文法，判断它是否为简单优先文法
2、如果是，请构造该文法对应的简单优先分析表
3、输入一个字符串，判断它是否为该文法的一个句子。

四、实验代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <stack>
#include <iomanip>
#include <cstdlib>

using namespace std;

string V[100][2]; //存储拆分后的文法
int vi = 0; //存储拆分后有多少行
int t = 0;
int s = 0;
int l;
int r;

string FIRSTVT[20][2]; //存储firstvt集
string LASTVT[20][2]; //存储lastvt集
string str; //存储输入文法
string str_a = "#"; // 下堆栈
string str_b; // 剩余输入串
string analysis_table[100][5]; // 文法分析过程

char table[100][100]; // 算符优先关系表

void init_string(string &a) // 删除字符串的第一个元素
{
	for (int i = 1; i <= a.length(); ++i)
	{
		a[i - 1] = a[i];
	}
}

bool is_CHAR(char c) // 判断是否为大写字母
{
	if (c >= 'A' && c <= 'Z')
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

bool is_in(int i, string x) // 判断从字符串x从最好一个开始算起连续的i个字符是否含有非大写字母
{
	bool flag = false;
	for (int j = 0; j < i; j++)
	{
		if (!is_CHAR(x[x.length() - j - 1]))
		{
			flag = true;
		}
	}
	return flag;
}

void split(string a) // 拆分文法，使其不含有｜
{
	for (int i = 3; i < a.length(); ++i)
	{
		V[vi][0] = a[0];
		while (a[i] != '|' && i < a.length())
		{
			V[vi][1] += a[i];
			i++;
		}
		vi++;
	}
}

void read_file(string file_path) //按行读取文件
{
	fstream f;
	f.open(file_path.c_str());
	vector<string> words;
	string line;
	while (getline(f, line))
	{
		words.push_back(line);
	}
	cout << "输入文法:" << endl;
	for (int i = 0; i < words.size(); i++)
	{
		cout << words[i] << endl;
		split(words[i]);
	}
}

int find_index(char a) //寻找字符a在firstvt或者lastvt中的位置
{
	for (int i = 0; i < t; ++i)
	{
		if (FIRSTVT[i][0][0] == a)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

int find_table_index(char a) //寻找字符a在算符优先关系表中的位置
{
	for (int i = 0; i <= s; ++i)
	{
		if (table[i][0] == a)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

void get_start() //获取非终结符
{
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		bool flag = true;
		for (int j = 0; j < t; ++j)
		{
			if (FIRSTVT[j][0] == V[i][0])
			{
				flag = false;
			}
		}
		if (flag)
		{
			FIRSTVT[t][0] = V[i][0];
			LASTVT[t][0] = V[i][0];
			t++;
		}
	}
}

void add_firstvt(string b, int a) //判断字符串b是否在序号为a的firstvt中，没有则加入
{
	for (int s = 0; s < b.length(); ++s)
	{
		bool flag = true;
		char c = b[s];
		if (c <= 'Z' && c >= 'A')
		{
			continue;
		}
		for (int i = 0; i < FIRSTVT[a][1].length(); ++i)
		{
			if (c == FIRSTVT[a][1][i])
			{
				flag = false;
			}
		}
		if (flag)
		{
			FIRSTVT[a][1] += c;
		}
	}
}

void add_firstvt(char c, int a) //判断字符c是否在序号为a的firstvt中，没有则加入
{
	bool flag = true;
	for (int i = 0; i < FIRSTVT[a][1].length(); ++i)
	{
		if (c <= 'Z' && c >= 'A')
		{
			continue;
		}
		if (c == FIRSTVT[a][1][i])
		{
			flag = false;
		}
	}
	if (flag)
	{
		FIRSTVT[a][1] += c;
	}
}

void add_lastvt(string b, int a) //判断字符串b是否在序号为a的lastvt中，没有则加入
{
	for (int s = 0; s < b.length(); ++s)
	{
		bool flag = true;
		char c = b[s];
		if (c <= 'Z' && c >= 'A')
		{
			continue;
		}
		for (int i = 0; i < LASTVT[a][1].length(); ++i)
		{
			if (c == LASTVT[a][1][i])
			{
				flag = false;
			}
		}
		if (flag)
		{
			LASTVT[a][1] += c;
		}
	}
}

void add_lastvt(char c, int a) //判断字符串c是否在序号为a的lastvt中，没有则加入
{
	bool flag = true;
	for (int i = 0; i < LASTVT[a][1].length(); ++i)
	{
		if (c <= 'Z' && c >= 'A')
		{
			continue;
		}
		if (c == LASTVT[a][1][i])
		{
			flag = false;
		}
	}
	if (flag)
	{
		LASTVT[a][1] += c;
	}
}

string get_cur_firstvt(char c, int a) //获取当前字符的firstvt，并放入序号为a的firstvt中
{
	string temp;
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		if (c == V[i][0][0])
		{
			if (!(V[i][1][0] <= 'Z' && V[i][1][0] >= 'A'))
			{
				add_firstvt(V[i][1][0], a);
			}
			else
			{
				if (c != V[i][1][0])
				{
					temp = get_cur_firstvt(V[i][1][0], find_index(V[i][1][0]));
					add_firstvt(temp, a);
				}
				if (V[i][1].length() > 2)
				{
					if (!(V[i][1][1] <= 'Z' && V[i][1][1] >= 'A'))
					{
						add_firstvt(V[i][1][1], a);
					}
				}
			}
		}
	}
	return FIRSTVT[a][1];
}

string get_cur_lastvt(char c, int a) //获取当前字符的lastvt，并放入序号为a的lastvt中
{
	string temp;
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		int s = V[i][1].length();
		if (c == V[i][0][0])
		{
			if (!(V[i][1][s - 1] <= 'Z' && V[i][1][s - 1] >= 'A'))
			{
				add_lastvt(V[i][1][s - 1], a);
			}
			else
			{
				if (c != V[i][1][s - 1])
				{
					temp = get_cur_lastvt(V[i][1][s - 1], find_index(V[i][1][0]));
					add_lastvt(temp, a);
				}
				if (V[i][1].length() > 2)
				{
					if (!(V[i][1][s - 2] <= 'Z' && V[i][1][s - 2] >= 'A'))
					{
						add_lastvt(V[i][1][s - 2], a);
					}
				}
			}
		}
	}
	return LASTVT[a][1];
}


void get_firstvt() //获取所有文法的firstvt
{
	for (int i = 0; i < t; i++)
	{
		get_cur_firstvt(FIRSTVT[i][0][0], i);
	}
}

void get_lastvt() //获取所有文法的lastvt
{
	for (int i = 0; i < t; i++)
	{
		get_cur_lastvt(LASTVT[i][0][0], i);
	}
}

void print_firstvt(string t, string a) //打印非终极符为t的firstvt
{
	cout << "FIRSTVT(" << t << ") = {";
	for (int i = 0; i < a.length(); ++i)
	{
		if (i == a.length() - 1)
		{
			cout << "\"" << a[i] << "\"";
		}
		else
		{
			cout << "\"" << a[i] << "\"" << ", ";
		}
	}
	cout << "}" << endl;
}

void print_lastvt(string t, string a) //打印非终结符为t的lastvt
{
	cout << "LASTVT(" << t << ") = {";
	for (int i = 0; i < a.length(); ++i)
	{
		if (i == a.length() - 1)
		{
			cout << "\"" << a[i] << "\"";
		}
		else
		{
			cout << "\"" << a[i] << "\"" << ", ";
		}
	}
	cout << "}" << endl;
}

void init_table() //初始化算符优先关系表
{
	table[0][0] = '\\';
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < V[i][1].length(); ++j)
		{
			bool flag = true;
			for (int k = 0; k < s + 1; ++k)
			{
				if (table[k + 1][0] == V[i][1][j] || (V[i][1][j] <= 'Z' && V[i][1][j] >= 'A'))
				{
					flag = false;
				}
			}
			if (flag)
			{
				table[s + 1][0] = V[i][1][j];
				table[0][s + 1] = V[i][1][j];
				s++;
			}
		}
	}
	for (int l = 1; l < s + 1; ++l)
	{
		for (int i = 1; i < s + 1; ++i)
		{
			table[l][i] = ' ';
		}
	}
}

void get_table() //生成算符优先关系表
{
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < V[i][1].length(); ++j)
		{
			//ab
			if (!(V[i][1][j] <= 'Z' && V[i][1][j] >= 'A') && !(V[i][1][j + 1] <= 'Z' && V[i][1][j + 1] >= 'A') &&
				j + 1 < V[i][1].length())
			{
				table[find_table_index(V[i][1][j])][find_table_index(V[i][1][j + 1])] = '=';
			}
			//aQb
			if ((!(V[i][1][j] <= 'Z' && V[i][1][j] >= 'A')) && (V[i][1][j + 1] <= 'Z' && V[i][1][j + 1] >= 'A') &&
				(!(V[i][1][j + 2] <= 'Z' && V[i][1][j + 2] >= 'A')) && j + 2 < V[i][1].length())
			{
				table[find_table_index(V[i][1][j])][find_table_index(V[i][1][j + 2])] = '=';
			}
			//aQ
			if ((!(V[i][1][j] <= 'Z' && V[i][1][j] >= 'A')) && (V[i][1][j + 1] <= 'Z' && V[i][1][j + 1] >= 'A') &&
				j + 1 < V[i][1].length())
			{
				for (int k = 0; k < FIRSTVT[find_index(V[i][1][j + 1])][1].length(); ++k)
				{
					table[find_table_index(V[i][1][j])][find_table_index(
							FIRSTVT[find_index(V[i][1][j + 1])][1][k])] = '<';
				}
			}
			//Qa
			if ((V[i][1][j] <= 'Z' && V[i][1][j] >= 'A') && !(V[i][1][j + 1] <= 'Z' && V[i][1][j + 1] >= 'A') &&
				j + 1 < V[i][1].length())
			{
				for (int k = 0; k < LASTVT[find_index(V[i][1][j])][1].length(); ++k)
				{
					table[find_table_index(LASTVT[find_index(V[i][1][j])][1][k])][find_table_index(
							V[i][1][j + 1])] = '>';
				}
			}
		}
	}
}


void print_table() //打印算符优先关系表
{
	for (int i = 0; i < s + 1; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < s + 1; ++j)
		{
			cout << table[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

char get_relationship(char a, char b) //获取终结符a，b的优先关系
{
	return table[find_table_index(a)][find_table_index(b)];
}

bool is_reduce() //判断是否可以规约
{
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		int count = 0;
		int f = str_a.length() - 1;
		for (int j = V[i][1].length() - 1; j >= 0 && f >= 0; j--, f--)
		{
			if (is_in(V[i][1].length(), str_a))
			{
				if (is_CHAR(str_a[f]) && is_CHAR(V[i][1][j]))
				{
					count++;
				}
				else if (str_a[f] == V[i][1][j])
				{
					count++;
				}
			}
			else
			{
				continue;
			}
		}
		if (count == V[i][1].length())
		{
			r = i;
			return true;
		}
	}
	return false;
}


void analyze_input_string() // 生成算符优先文法的分析过程
{
	analysis_table[0][0] = "步骤";
	analysis_table[0][1] = "下堆栈";
	analysis_table[0][2] = "优先关系";
	analysis_table[0][3] = "剩余输入串";
	analysis_table[0][4] = "移进或规约";
	str_b = str;
	char relationship;
	l = 1;
	int x;
	stringstream ss;
	while (true)
	{
		ss << l;
		int index = str_a.length() - 1;
		analysis_table[l][0] = ss.str();
		analysis_table[l][3] = str_b;
		analysis_table[l][1] = str_a;
		ss.clear();
		ss.str("");
		if (is_CHAR(str_a[index]))
		{
			for (int i = str_a.length() - 1; i >= 0; i--)
			{
				if (!is_CHAR(str_a[i]))
				{
					index = i;
					break;
				}
			}
		}
		relationship = get_relationship(str_a[index], str_b[0]);
		analysis_table[l][2] = relationship;
		if (relationship == '=')
		{
			if (str_a[index] == '#' && str_b[0] == '#')
			{
				analysis_table[l][4] = "完成";
				break;
			}
			else
			{
				analysis_table[l][4] = "移进";
				str_a += str_b[0];
				analysis_table[l + 1][1] = str_a;
				init_string(str_b);
			}
		}
		else if (relationship == '<')
		{
			analysis_table[l][4] = "移进";
			str_a += str_b[0];
			analysis_table[l + 1][1] = str_a;
			init_string(str_b);
		}
		else if (relationship == '>')
		{
			if (is_reduce())
			{
				analysis_table[l][4] = "规约";
				str_a[str_a.length() - V[r][1].length()] = V[r][0][0];
				str_a.erase(str_a.length() - V[r][1].length() + 1, V[r][1].length() - 1);
			}
			else
			{
				cout << "输入串非法" << endl;
				exit(-1);
			}
		}
		l++;
	}
}

void print_analyze_process() //打印算符优先文法的分析过程
{
	cout << "算符优先分析过程" << endl;
	cout << setw(12) << analysis_table[0][0] << setw(16) << analysis_table[0][1] << setw(16) << analysis_table[0][2]
		 << setw(24)
		 << analysis_table[0][3] << setw(20)
		 << analysis_table[0][4] << endl;
	for (int i = 1; i <= l; ++i)
	{
		cout.width(10);
		cout << analysis_table[i][0];
		cout.width(12);
		cout << analysis_table[i][1];
		cout.width(10);
		cout << analysis_table[i][2];
		cout.width(20);
		cout << analysis_table[i][3];
		cout << analysis_table[i][4];
		cout << endl;
	}
}

int main(int argv, char *arg[])
{
	cout.setf(std::ios::left);
	read_file("D:\\in.txt");
	cout << "拆分后文法:" << endl;
	for (int i = 0; i < vi; ++i)
	{
		cout << V[i][0] << "->" << V[i][1] << endl;
	}
	cout << "非终结符:" << endl;
	get_start();
	for (int j = 0; j < t; ++j)
	{
		cout << FIRSTVT[j][0] << endl;
	}
	cout << "FIRSTVT:" << endl;
	get_firstvt();
	for (int k = 0; k < t; ++k)
	{
		print_firstvt(FIRSTVT[k][0], FIRSTVT[k][1]);
	}
	cout << "LASTVT:" << endl;
	get_lastvt();
	for (int k = 0; k < t; ++k)
	{
		print_lastvt(LASTVT[k][0], LASTVT[k][1]);
	}
	cout << "算符优先关系表" << endl;
	init_table();
	get_table();
	print_table();
	cout << "请输入文法并以#结束:" << endl;
	cin >> str;
	analyze_input_string();
	print_analyze_process();
	return 0;
}

//E→E+T∣T

//T→T*F∣F

//F→(E)∣i


1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605

五、测试结果

1.从文件中读取文法，然后构造优先表
2.输入待分析串，输出分析过程
in.txt中文法为：
S->#E#
E->E+T|T
T->T*F|F
F->(E)|i