LL1语法分析器实验报告

南京信息工程大学实验（实习）报告

实验（实习）名称 LL（1）文法语法分析设计实验（实习）日期 11月28日得分指导教师林美华 系计算机专业计算机科学与技术年级 2011 班次计科3班姓名王欣学号 20112308915

一． 实验目的

1．熟悉判断LL（1）文法的方法及对某一输入串的分析过程。 2．学会构造表达式文法的预测分析表。

二． 实验内容

编写一个语法分析程序，对于给定的输入串，能够判断识别该串是否为给定文法的句型。

三． 实验步骤

从键盘读入输入串，并判断正误；

若无误，由程序自动构造FIRST、FOLLOW集以及SELECT集合，判断是否为LL（1）文法； 若符合LL（1）文法，由程序自动构造LL（1）分析表； 由算法判断输入符号串是否为该文法的句型 【源代码】

#include \#include \#define MaxRuleNum 8 #define MaxVnNum 5 #define MaxVtNum 5

#define MaxStackDepth 20 #define MaxPLength 20 #define MaxStLength 50

struct pRNode /*产生式右部结构*/ {

int rCursor; /*右部序号*/ struct pRNode *next; };

struct pNode /*产生式结点结构*/ {

int lCursor; /*左部符号序号*/ int rLength; /*右部长度*/

/*注当rLength = 1 时，rCursor = -1为空产生式*/ struct pRNode *rHead; /*右部结点头指针*/ };

char Vn[MaxVnNum + 1]; /*非终结符集*/ int vnNum;

char Vt[MaxVtNum + 1]; /*终结符集*/

int vtNum;

struct pNode P[MaxRuleNum]; /*产生式*/ int PNum; /*产生式实际个数*/ char buffer[MaxPLength + 1]; char ch; /*符号或string ch;*/

char st[MaxStLength]; /*要分析的符号串*/

struct collectNode /*集合元素结点结构*/ {

int nVt; /*在终结符集中的下标*/ struct collectNode *next; };

struct collectNode* first[MaxVnNum + 1]; /*first集*/ struct collectNode* follow[MaxVnNum + 1]; /*follow集*/

int analyseTable[MaxVnNum + 1][MaxVtNum + 1 + 1];

/*预测分析表存放为产生式的编号，+1用于存放结束符，多+1用于存放#(-1)*/ int analyseStack[MaxStackDepth + 1]; /*分析栈*/ int topAnalyse; /*分析栈顶*/

/*int reverseStack[MaxStackDepth + 1]; /*颠倒顺序栈*/ /*int topReverse; /*倒叙栈顶*/

void Init();/*初始化*/ int IndexCh(char ch);

/*返回Vn在Vn表中的位置+100、Vt在Vt表中的位置，-1表示未找到*/ void InputVt(); /*输入终结符*/ void InputVn();/*输入非终结符*/

void ShowChArray(char* collect, int num);/*输出Vn或Vt的内容*/ void InputP();/*产生式输入*/

bool CheckP(char * st);/*判断产生式正确性*/ void First(int U);/*计算first集,U->xx...*/ void AddFirst(int U, int nCh); /*加入first集*/

bool HaveEmpty(int nVn); /*判断first集中是否有空(-1)*/ void Follow(int V);/*计算follow集*/

void AddFollow(int V, int nCh, int kind);/*加入follow集， kind = 0表加入follow集，kind = 1加入first集*/

void ShowCollect(struct collectNode **collect);/*输出first或follow集*/ void FirstFollow();/*计算first和follow*/ void CreateAT();/*构造预测分析表*/ void ShowAT();/*输出分析表*/

void Identify(char *st);/*主控程序,为操作方便*/

/*分析过程显示操作为本行变换所用，与教程的显示方式不同*/ void InitStack();/*初始化栈及符号串*/ void ShowStack();/*显示符号栈中内容*/

void Pop();/*栈顶出栈*/

void Push(int r);/*使用产生式入栈操作*/

#include \void main(void) {

char todo,ch; Init(); InputVn(); InputVt(); InputP(); getchar(); FirstFollow();

printf(\所得first集为：\ ShowCollect(first);

printf(\所得follow集为：\ ShowCollect(follow); CreateAT(); ShowAT(); todo = 'y';

while('y' == todo) {

printf(\是否继续进行句型分析？(y / n):\ todo = getchar();

while('y' != todo && 'n' != todo) {

printf(\ todo = getchar(); }

if('y' == todo) {

int i;

InitStack();

printf(\请输入符号串(以#结束) : \ ch = getchar(); i = 0;

while('#' != ch && i < MaxStLength) {

if(' ' != ch && '\\n' != ch) {

st[i++] = ch; }

ch = getchar(); }

if('#' == ch && i < MaxStLength) {

st[i] = ch; Identify(st); } else

printf(\输入出错！\\n\ } }

getchar(); }

void Init() {

int i,j; vnNum = 0; vtNum = 0; PNum = 0;

for(i = 0; i <= MaxVnNum; i++) Vn[i] = '\\0';

for(i = 0; i <= MaxVtNum; i++) Vt[i] = '\\0';

for(i = 0; i < MaxRuleNum; i++) {

P[i].lCursor = NULL; P[i].rHead = NULL; P[i].rLength = 0; }

PNum = 0;

for(i = 0; i <= MaxPLength; i++) buffer[i] = '\\0';

for(i = 0; i < MaxVnNum; i++) {

first[i] = NULL; follow[i] = NULL; }

for(i = 0; i <= MaxVnNum; i++) {

for(j = 0; j <= MaxVnNum + 1; j++) analyseTable[i][j] = -1; } }

/*返回Vn在Vn表中的位置+100、Vt在Vt表中的位置，-1表示未找到*/ int IndexCh(char ch) {

int n;

n = 0; /*is Vn?*/

while(ch != Vn[n] && '\\0' != Vn[n]) n++;

if('\\0' != Vn[n]) return 100 + n; n = 0; /*is Vt?*/

while(ch != Vt[n] && '\\0' != Vt[n]) n++;

if('\\0' != Vt[n]) return n; return -1; }

/*输出Vn或Vt的内容*/

void ShowChArray(char* collect) {

int k = 0;

while('\\0' != collect[k]) {

printf(\ }

printf(\}

/*输入非终结符*/ void InputVn() {

int inErr = 1; int n,k; char ch; while(inErr) {

printf(\请输入所有的非终结符，注意：\

printf(\请将开始符放在第一位，并以#号结束:\\n\ ch = ' '; n = 0;

/*初始化数组*/

while(n < MaxVnNum) {

Vn[n++] = '\\0'; }

n = 0;

while(('#' != ch) && (n < MaxVnNum)) {

if(' ' != ch && '\\n' != ch && -1 == IndexCh(ch))

{

Vn[n++] = ch; vnNum++; }

ch = getchar(); }

Vn[n] = '#'; /*以“#”标志结束用于判断长度是否合法*/ k = n; /*k用于记录n以便改Vn[n]='\\0'*/ if('#' != ch) {

if( '#' != (ch = getchar())) {

while('#' != (ch = getchar())) ;

printf(\符号数目超过限制！\\n\ inErr = 1; continue; } }

/*正确性确认，正确则，执行下下面，否则重新输入*/ Vn[k] = '\\0'; ShowChArray(Vn); ch = ' ';

while('y' != ch && 'n' != ch) {

if('\\n' != ch) {

printf(\输入正确确认?(y/n):\ }

scanf(\ }

if('n' == ch) {

printf(\录入错误重新输入！\\n\ inErr = 1; } else {

inErr = 0; } } }

/*输入终结符*/ void InputVt()

{

int inErr = 1; int n,k; char ch; while(inErr) {

printf(\请输入所有的终结符，注意：\ printf(\以#号结束:\\n\ ch = ' '; n = 0;

/*初始化数组*/

while(n < MaxVtNum) {

Vt[n++] = '\\0'; }

n = 0;

while(('#' != ch) && (n < MaxVtNum)) {

if(' '!= ch && '\\n' != ch && -1 == IndexCh(ch)) {

Vt[n++] = ch; vtNum++; }

ch = getchar(); }

Vt[n] = '#'; /*以“#”标志结束*/

k = n; /*k用于记录n以便改Vt[n]='\\0'*/ if('#' != ch) {

if( '#' != (ch = getchar())) {

while('#' != (ch = getchar())) printf(\符号数目超过限制！\\n\ inErr = 1; continue; } }

/*正确性确认，正确则，执行下下面，否则重新输入*/ Vt[k] = '\\0'; ShowChArray(Vt); ch =' ';

while('y' != ch && 'n' != ch) {

if('\\n' != ch)

{

printf(\输入正确确认?(y/n):\ }

scanf(\ }

if('n' == ch) {

printf(\录入错误重新输入！\\n\ inErr = 1; } else {

inErr = 0; } } }

/*产生式输入*/ void InputP() {

char ch;

int i = 0, n,num;

printf(\请输入文法产生式的个数：\ scanf(\ PNum = num;

getchar(); /*消除回车符*/

printf(\请输入文法的%d个产生式,并以回车分隔每个产生式：\ printf(\ while(i < num) {

printf(\第%d个：\ /*初始化*/

for(n =0; n < MaxPLength; n++) buffer[n] = '\\0'; /*输入产生式串*/ ch = ' '; n = 0;

while('\\n' != (ch = getchar()) && n < MaxPLength) {

if(' ' != ch)

buffer[n++] = ch; }

buffer[n] = '\\0';

/* printf(\ if(CheckP(buffer))

{

/*填写入产生式结构体*/ pRNode *pt, *qt;

P[i].lCursor = IndexCh(buffer[0]); pt = (pRNode*)malloc(sizeof(pRNode)); pt->rCursor = IndexCh(buffer[3]); pt->next = NULL; P[i].rHead = pt; n = 4;

while('\\0' != buffer[n]) {

qt = (pRNode*)malloc(sizeof(pRNode)); qt->rCursor = IndexCh(buffer[n]); qt->next = NULL; pt->next = qt; pt = qt; n++; }

P[i].rLength = n - 3; i++;

/*调试时使用*/ } else

printf(\输入符号含非法在成分，请重新输入！\\n\ } }

/*判断产生式正确性*/ bool CheckP(char * st) {

int n;

if(100 > IndexCh(st[0])) return false; if('-' != st[1]) return false; if('>' != st[2]) return false;

for(n = 3; '\\0' != st[n]; n ++) {

if(-1 == IndexCh(st[n])) return false; }

return true; }

/*====================first & follow======================*/

/*计算first集,U->xx...*/ void First(int U) {

int i,j;

for(i = 0; i < PNum; i++) {

if(P[i].lCursor == U) {

struct pRNode* pt; pt = P[i].rHead; j = 0;

while(j < P[i].rLength) {

if(100 > pt->rCursor) {

/*注:此处因编程出错,使空产生式时

rlength同样是1,故此处同样可处理空产生式*/ AddFirst(U, pt->rCursor); break; } else {

if(NULL == first[pt->rCursor - 100]) {

First(pt->rCursor); }

AddFirst(U, pt->rCursor); if(!HaveEmpty(pt->rCursor)) {

break; } else {

pt = pt->next; } } j++; }

if(j >= P[i].rLength) /*当产生式右部都能推出空时*/ AddFirst(U, -1); } } }

/*加入first集*/

void AddFirst(int U, int nCh) /*当数值小于100时nCh为Vt*/ /*当处理非终结符时,AddFirst不添加空项(-1)*/ {

struct collectNode *pt, *qt; int ch; /*用于处理Vn*/ pt = NULL; qt = NULL; if(nCh < 100) {

pt = first[U - 100]; while(NULL != pt) {

if(pt->nVt == nCh) break; else {

qt = pt;

pt = pt->next; } }

if(NULL == pt) {

pt = (struct collectNode *)malloc(sizeof(struct collectNode)); pt->nVt = nCh; pt->next = NULL;

if(NULL == first[U - 100]) {

first[U - 100] = pt; } else {

qt->next = pt; /*qt指向first集的最后一个元素*/ }

pt = pt->next; } } else {

pt = first[nCh - 100]; while(NULL != pt) {

ch = pt->nVt; if(-1 != ch) {

AddFirst(U, ch); }

pt = pt->next; } } }

/*判断first集中是否有空(-1)*/ bool HaveEmpty(int nVn) {

if(nVn < 100) /*为终结符时(含-1)，在follow集中用到*/ return false;

struct collectNode *pt; pt = first[nVn - 100]; while(NULL != pt) {

if(-1 == pt->nVt) return true; pt = pt->next; }

return false; }

/*计算follow集,例：U->xVy,U->xV.(注：初始符必含#——\void Follow(int V) {

int i;

struct pRNode *pt ;

if(100 == V) /*当为初始符时*/ AddFollow(V, -1, 0 ); for(i = 0; i < PNum; i++) {

pt = P[i].rHead;

while(NULL != pt && pt->rCursor != V) /*注此不能处理：U->xVyVz的情况*/ pt = pt->next; if(NULL != pt) {

pt = pt->next; /*V右侧的符号*/

if(NULL == pt) /*当V后为空时V->xV，将左符的follow集并入V的follow集中*/ {

if(NULL == follow[P[i].lCursor - 100] && P[i].lCursor != V) {

Follow(P[i].lCursor); }

AddFollow(V, P[i].lCursor, 0); }

else /*不为空时V->xVy,(注意：y->)，调用AddFollow加入Vt或y的first集*/ {

while(NULL != pt && HaveEmpty(pt->rCursor)) {

AddFollow(V, pt->rCursor, 1); /*y的前缀中有空时，加如first集*/ pt = pt->next; }

if(NULL == pt) /*当后面的字符可以推出空时*/ {

if(NULL == follow[P[i].lCursor - 100] && P[i].lCursor != V) {

Follow(P[i].lCursor); }

AddFollow(V, P[i].lCursor, 0); }

else /*发现不为空的字符时*/ {

AddFollow(V, pt->rCursor, 1); } } } } }

/*当数值小于100时nCh为Vt*/

/*#用-1表示,kind用于区分是并入符号的first集，还是follow集 kind = 0表加入follow集，kind = 1加入first集*/ void AddFollow(int V, int nCh, int kind) {

struct collectNode *pt, *qt; int ch; /*用于处理Vn*/ pt = NULL; qt = NULL;

if(nCh < 100) /*为终结符时*/ {

pt = follow[V - 100]; while(NULL != pt) {

if(pt->nVt == nCh) break; else {

qt = pt;

pt = pt->next; }

}

if(NULL == pt) {

pt = (struct collectNode *)malloc(sizeof(struct collectNode)); pt->nVt = nCh; pt->next = NULL;

if(NULL == follow[V - 100]) {

follow[V - 100] = pt; } else {

qt->next = pt; /*qt指向follow集的最后一个元素*/ }

pt = pt->next; } }

else /*为非终结符时，要区分是加first还是follow*/ {

if(0 == kind) {

pt = follow[nCh - 100]; while(NULL != pt) {

ch = pt->nVt;

AddFollow(V, ch, 0); pt = pt->next; } } else {

pt = first[nCh - 100]; while(NULL != pt) {

ch = pt->nVt; if(-1 != ch) {

AddFollow(V, ch, 1); }

pt = pt->next; } } } }

/*输出first或follow集*/

void ShowCollect(struct collectNode **collect) {

int i;

struct collectNode *pt; i = 0;

while(NULL != collect[i]) {

pt = collect[i];

printf(\ while(NULL != pt) {

if(-1 != pt->nVt) {

printf(\ } else

printf(\ pt = pt->next; } i++; }

printf(\}

/*计算first和follow*/ void FirstFollow() {

int i; i = 0;

while('\\0' != Vn[i]) {

if(NULL == first[i]) First(100 + i); i++; }

i = 0;

while('\\0' != Vn[i]) {

if(NULL == follow[i]) Follow(100 + i); i++; } }

/*=================构造预测分析表,例：U::xyz=============*/

void CreateAT() {

int i;

struct pRNode *pt;

struct collectNode *ct; for(i = 0; i < PNum; i++) {

pt = P[i].rHead;

while(NULL != pt && HaveEmpty(pt->rCursor)) {

/*处理非终结符，当为终结符时，定含空为假跳出*/ ct = first[pt->rCursor - 100]; while(NULL != ct) {

if(-1 != ct->nVt)

analyseTable[P[i].lCursor - 100][ct->nVt] = i; ct = ct->next; }

pt = pt->next; }

if(NULL == pt) {

/*NULL == pt，说明xyz->,用到follow中的符号*/ ct = follow[P[i].lCursor - 100]; while(NULL != ct) {

if(-1 != ct->nVt)

analyseTable[P[i].lCursor - 100][ct->nVt] = i; else /*当含有#号时*/

analyseTable[P[i].lCursor - 100][vtNum] = i; ct = ct->next; } } else {

if(100 <= pt->rCursor) /*不含空的非终结符*/ {

ct = first[pt->rCursor - 100]; while(NULL != ct) {

analyseTable[P[i].lCursor - 100][ct->nVt] = i; ct = ct->next; } }

else /*终结符或者空*/ {

if(-1 == pt->rCursor) /*-1为空产生式时*/ {

ct = follow[P[i].lCursor - 100]; while(NULL != ct) {

if(-1 != ct->nVt)

analyseTable[P[i].lCursor - 100][ct->nVt] = i; else /*当含有#号时*/

analyseTable[P[i].lCursor - 100][vtNum] = i; ct = ct->next; } }

else /*为终结符*/ {

analyseTable[P[i].lCursor - 100][pt->rCursor] = i; } } } } }

/*输出分析表*/ void ShowAT() {

int i,j;

1． printf(\构造预测分析表如下：\\n\

printf(\

for(i = 0; i < vtNum; i++) {

printf(\ }

printf(\

2． printf(\

for(i = 0; i <= vtNum; i++) printf(\ printf(\

3． for(i = 0; i < vnNum; i++)

{

printf(\ for(j = 0; j <= vtNum; j++) {

if(-1 != analyseTable[i][j])

printf(\

else

printf(\ }

printf(\ } }

/*=================主控程序=====================*/ void Identify(char *st) {

int current,step,r; /*r表使用的产生式的序号*/ printf(\的分析过程：\\n\

printf(\步骤\\t分析符号栈\\t当前指示字符\\t使用产生式序号\\n\

step = 0;

current = 0; /*符号串指示器*/ printf(\ ShowStack();

printf(\4． while('#' != st[current])

{

if(100 > analyseStack[topAnalyse]) /*当为终结符时*/ {

if(analyseStack[topAnalyse] == IndexCh(st[current])) {

/*匹配出栈，指示器后移*/ Pop(); current++; step++;

printf(\ ShowStack();

printf(\出栈、后移\\n\ } else {

printf(\不匹配！\ printf(\此串不是此文法的句子！\\n\ return; } }

else /*当为非终结符时*/ {

r = analyseTable[analyseStack[topAnalyse] - 100][IndexCh(st[current])]; if(-1 != r) {

Push(r); /*产生式右部代替左部，指示器不移动*/ step++;

printf(\ ShowStack();

printf(\ } else {

printf(\无可用产生式，此串不是此文法的句子！\\n\ return; } } }

if('#' == st[current]) {

5． if(0 == topAnalyse && '#' == st[current])

{

step++;

printf(\ ShowStack();

printf(\分析成功！\\n\ printf(\是给定文法的句子！\\n\ } else

{ while(topAnalyse > 0)

{ if(100 > analyseStack[topAnalyse]) /*当为终结符时*/ { printf(\无可用产生式，此串不是此文法的句子！\\n\ return; } else

{ r = analyseTable[analyseStack[topAnalyse] - 100][vtNum]; if(-1 != r)

{ Push(r); /*产生式右部代替左部，指示器不移动*/ step++;

printf(\ ShowStack();

if(0 == topAnalyse && '#' == st[current])

{ printf(\分析成功！\\n\ printf(\是给定文法的句子！\\n\ }

else

printf(\ } else

{ printf(\无可用产生式，此串不是此文法的句子！\\n\

return; } } } } } }

/*初始化栈及符号串*/ void InitStack() { int i;

/*分析栈的初始化*/

for(i = 0; i < MaxStLength; i++) st[i] = '\\0';

analyseStack[0] = -1; /*#(-1)入栈*/ analyseStack[1] = 100; /*初始符入栈*/ topAnalyse = 1; }

/*显示符号栈中内容*/ void ShowStack() { int i;

for(i = 0; i <= topAnalyse; i++) { if(100 <= analyseStack[i])

printf(\ else

{ if(-1 != analyseStack[i])

printf(\ else

printf(\ } } }

/*栈顶出栈*/ void Pop()

{ topAnalyse--; }

/*使用产生式入栈操作*/ void Push(int r) { int i;

struct pRNode *pt; Pop();

pt = P[r].rHead;

if(-1 == pt->rCursor) /*为空产生式时*/ return;

topAnalyse += P[r].rLength;

for(i = 0; i < P[r].rLength; i++)

{ /*不为空产生式时*/

analyseStack[topAnalyse - i] = pt->rCursor;/*逆序入栈*/ pt = pt->next;

}/*循环未完时pt为空，则说明rLength记录等出错*/ }

四. 实验结果

五. 实验总结

通过这次的实验，我深入了解了词法分析器和LL(1)文法预测分析法设计和实现，增强了我的自学能力和独立思考能力，也让我对程序设计有了更大的兴趣，自己通过查找资料、复习课本、编程调试，写实验报告等环节，进一步掌握了以前学到的知识，并且还对编译原理应用有了更深入的认识与掌握。在完成这个程序后，真的很开心，也了使我解到编译原理的魅力所在，激发了我要解决更多更难问题的决心。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d64o.html