实验一：Chomsky文法类型判断

编译原理实验报告实验名称Chomsky文法类型判断实验时间2014.04.02院系计算机科学与技术学院班级XXXXXXXXX学号XXXXXXX姓名XXXX1.试验目的：上机实验有助于我们发现理论课学习中无法发现的问题，通过上机实验操作，进一步加深对理论课所学的“Chomsky文法类型判断”的理解，同时提升自己的编程能力，为以后的学习打下良好的基础。

2.实验原理① 0型文法（短语文法）如果对于某文法G，P中的每个规则具有下列形式：u -> v其中u∈V＋，v∈V*，则称该文法G为0型文法或短语文法，简写为PSG。

0型文法或短语结构文法的相应语言称为0型语言或短语结构语言L。

这种文法由于没有其他任何限制，因此0型文法也称为无限制文法，其相应的语言称为无限制性语言。

任何0型语言都是递归可枚举的，故0型语言又称递归可枚举集。

这种语言可由图灵机（Turning）来识别。

② 1型文法（上下文有关文法）如果对于某文法G，P中的每个规则具有下列形式：xUy -> xuy其中U∈VN；u∈V＋；x，y∈V*，则称该文法G为1型文法或上下文有关文法，也称上下文敏感文法，简写为CSG。

1型文法的规则左部的U和右部的u具有相同的上文x和下文y，利用该规则进行推导时，要用u替换U，必须在前面有x和后面有y的情况下才能进行，显示了上下文有关的特性。

1型文法所确定的语言为1型语言L1，1型语言可由线性有界自动机来识别。

③ 2型文法（上下文无关文法）如果对于某文法G，P中的每个规则具有下列形式：U -> u其中U∈VN；u∈V＋，则称该文法G为2型文法或上下文无关文法，简写为CFG。

按照这条规则，对于上下文无关文法，利用该规则进行推导时，无需考虑非终结符U所在的上下文，总能用u替换U，或者将u归约为U，显示了上下文无关的特点。

2型文法所确定的语言为2型语言L2，2型语言可由非确定的下推自动机来识别。

一般定义程序设计语言的文法是上下文无关的。

如C语言便是如此。

因此，上下文无关文法及相应语言引起了人们较大的兴趣与重视。

④ 3型文法（正则文法，线性文法）如果对于某文法G，P中的每个规则具有下列形式：U -> T 或 U -> WT其中T∈VT ；U,W∈VN，则称该文法G为左线性文法。

如果对于某文法G，P中的每个规则具有下列形式：U ->= T 或 U -> TW其中T∈VT ；U, W∈VN，则称该文法G为右线性文法。

左线性文法和右线性文法通称为3型文法或正则文法，有时又称为有穷状态文法，简写为RG。

按照定义，对于正则文法应用规则时，单个非终结符号只能被替换为单个终结符号，或被替换为单个非终结符号加上单个终结符号，或者被替换为单个终结符号加上单个非终结符号。

3型文法所确定的语言为3型语言L3，3型语言可由确定的有限状态自动机来识别。

在常见的程序设计语言中，多数与词法有关的文法属于3型文法。

可以看出，上述4类文法，从0型到3型，产生式限制越来越强，其后一类都是前一类的子集，而描述语言的功能越来越弱，四类文法及其表示的语言之间的关系可表示为：0型⊃1型⊃2型⊃3型；即L0⊃ L1⊃ L2⊃ L33.实验内容输入：一组任意的规则。

输出：相应的Chomsky 文法的类型。

注意事项：⑴文法的输入应简便。

⑵指明是哪一类Chomsky文法，并给出相应的四元组形式：G=（V N，V T，P，S）。

说明：简单起见，可以不考虑0型文法类。

4.实验心得本次实验，我最大的体会就是我们不仅要熟练地掌握书本上的知识，更重要的是能够把学到的知识应用到上机编程中，这样才能算是真正学会了书本上所讲的知识。

在编写代码的过程中，我发现自己对3型文法的概念没有理解清楚，认为在对某个3型文法进行判断时，可以同时使用左线性文法和右线性文法，结果实际测试的过程中发现了错误，后来向别的同学请教及时发现并改正了错误；在对文法的各个要素进行输入的过程中，我也遇到了问题，主要是各种输入非法的情况考虑不周全，后来经过改正，修改了自己发现的所有错误，并及时改正了在测试中发现的问题，但仍无法保证所有的边界情况都考虑周全，这也是本实验所欠缺的地方，以后我会继续努力。

我想，学习是个持之以恒的过程，如果真正想学好编译原理的话，光靠实验课的时间是远远不够的，所以以后我一定要加强学习，坚持不懈，一切努力都是值得的。

5.实验代码与结果本实验使用java语言编写，编程工具是eclipse，实验运行结果如下：⑴几种非法输入测试①产生式左部不含有非终结符：②产生式的左部含有非法字符。

还有一些其他的非法输入，在此就不一一举例。

⑵正确的输入：①数据一：(3型文法)G=({S, A, B}, {1, 2}, P, S) ,P={S->1A, S->1, A->2B, B->1B, B->2S };首先是数据的输入：输入包括：非终结符集和终结符集的输入、产生式的个数、依次输入产生式的左部和右部以及开始符。

实验结果：②数据二：(2型文法)G=({S}, {0, 1}, P , S) ,P={ S->0S1, S->01 }; 数据的输入：实验结果：实验源代码如下：i mport java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;;public class Chomsky{String[] left=new String[10]; //产生式左部String[] right=new String[10]; //产生式右部String Vn=new String(); //非终结符集合String Vt=new String(); //终结符集合int[] type=new int[20]; //标记文法的类型char start; //开始符int count; //产生式的个数boolean mark1=true,mark2=true;public void GetIn(BufferedReader f) //输入方法{try{boolean mark=true;System.out.println("||实验一：Chomsky文法类型判断||\n");System.out.println("请输入非终结符集Vn：");Vn=f.readLine();System.out.println("请输入终结符集Vt：");Vt=f.readLine();String V=Vn+Vt;System.out.println("请输入产生式的个数：");String s=f.readLine();count=Integer.parseInt(s);for(int i=0;i<count;i++) //输入产生式左部{System.out.println("请输入第"+(i+1)+"个产生式的左部：");left[i]=f.readLine();if((IsVh(left[i],V))==true){for(int j=0;j<left[i].length();j++){if(IsChar(left[i].charAt(j),Vn)==true){mark=true;break;}if((j+1)==left[i].length())mark=false;}}else{System.out.println("输入非法！");System.exit(0);}}if(mark==false){System.out.println("产生式左部皆为终结符号,输入非法！");System.exit(0);}for(int i=0;i<count;i++) //输入产生式右部{System.out.println("请输入第"+(i+1)+"个产生式的右部：");right[i]=f.readLine();if(right[i]!=null){if((IsVh(right[i],V))==false){System.out.println("输入非法！");System.exit(0);}}}System.out.println("请输入开始符：");start=(char)f.read();for(int i=0;i<count;i++){if(IsChar(start,left[i])==true){if(IsChar(start,Vn)==true){break;}else{System.out.println("开始符为终结符,输入非法！");System.exit(0);}}else{if((i+1)==count){System.out.println("产生式左部不含有开始符，输入非法！");System.exit(0);}}}System.out.println("输入成功！\n");OutPut();}catch(IOException e){System.err.println("发生异常："+e);e.printStackTrace();}}public void OutPut() //输出方法{System.out.println("生成的文法G为：");System.out.print("G=({");for(int i=0;i<Vn.length();i++){System.out.print(Vn.charAt(i));if((i+1)!=Vn.length())System.out.print(",");}System.out.print("},{");for(int i=0;i<Vt.length();i++){System.out.print(Vt.charAt(i));if((i+1)!=Vt.length())System.out.print(",");}System.out.println("},P,"+start+")");System.out.print("P={");for(int i=0;i<count;i++){System.out.print(left[i]+"->"+right[i]);if((i+1)!=count)System.out.print(", ");}System.out.println("};");Recognize();}public void Recognize() //判别方法{for(int i=0;i<count;i++){if(right[i].length()>=left[i].length()) //1型文法判别条件{type[i]=1;if(IsVh(left[i],Vn)==true&&(left[i].length()==1)) //2型文法判别条件{type[i]=2;if(right[i].length()==1&&IsChar(right[i].charAt(0),Vt))type[i]=3;if(right[i].length()==2&&mark1==true){if(IsChar(right[i].charAt(0),Vt)&&IsChar(right[i].charAt(1),Vn))type[i]=3;elsetype[i]=2;mark2=false;}if(right[i].length()==2&&mark2==true){if(IsChar(right[i].charAt(0),Vn)&&IsChar(right[i].charAt(1),Vt))type[i]=3;elsetype[i]=2;mark1=false;}}elsetype[i]=1;}elsetype[i]=0;}int min=type[0];for(int i=1;i<count;i++){if(type[i]<=min)min=type[i];}System.out.println("G是"+min+"型文法.");}public boolean IsVh(String str,String Vh) //判断字符串是否在某个集合中{for(int j=0;j<str.length();j++){for(int k=0;k<Vh.length();k++){if(str.charAt(j)==Vh.charAt(k))break;if((k+1)==Vh.length())return false;}}return true;}public boolean IsChar(char c,String Vh) //判断字符是否在某个集合中{for(int k=0;k<Vh.length();k++){if(c==Vh.charAt(k))break;if((k+1)==Vh.length())return false;}return true;}public static void main(String args[]){Chomsky Cho=new Chomsky();BufferedReader f=new BufferedReader(new InputStreamReader (System.in));Cho.GetIn(f);}}11。