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|TT→T*F|T/F|FF→（E）|i2、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] thenbeginF[P,a] = true; //(P,a)进栈end;Procedure FirstVT;Beginfor 对每个非终结符 P和终结符 a doF[P,a] = falsefor 对每个形如 P a…或 P→Qa…的产生式 doInsert(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 doinsert(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 dofor i =1 to n-1 dobeginif X i和X i+1都是终结符 thenX i = X i+1if 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+2if X i为终结符, X i+1为非终结符 thenfor FirstVT 中的每个元素 a doX i < a ;if X i为非终结符, X i+1为终结符 thenfor LastVT 中的每个元素 a doa > X i+1 ;end4、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 doBeginRepeatQ = 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 whileif S[j] < a or S[j]= a thenbegin k = k+1; S[k] = a endelse 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<stdio.h>#include <stdlib.h>#include <iostream.h>char data[20][20]; //算符优先关系char s[100]; //模拟符号栈schar 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<r;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<r;i++) //判断文法是否合法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<r;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<r;i++){printf("%c: ",st[i][0]);for(j=0;j<first[i][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<r;i++)printf("%c: ",st[i][0]);for(j=0;j<last[i][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<k+1;i++){printf("%c\t",lable[i]);for(j=0;j<k+1;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<r;i++){firstvt(st[i][0]);lastvt(st[i][0]);}for(i=0;i<r;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<x;i++) //输出转化后的文法规则串{printf("%s\n",text[i]);}for(i=0;i<x;i++) /*求每个终结符的推导结果(去掉"->" 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<x;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<r;k++){if(st[k][0]==text[i][j+1])break;}m=xiabiao(text[i][j]);for(t=0;t<first[k][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<r;k++){if(st[k][0]==text[i][j])break;}n=xiabiao(text[i][j+1]);for(t=0;t<last[k][0];t++){m=xiabiao(last[k][t+1]);data[m][n]='>';}}}}m=xiabiao('#');for(t=0;t<first[0][0];t++){n=xiabiao(first[0][t+1]);data[m][n]='<';}n=xiabiao('#');for(t=0;t<last[0][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<r;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<r;j++){if(st[j][0]==st[i][m+1])break;}for(k=0;k<first[j][0];k++){int t;for(t=0;t<n;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<r;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<r;j++){if(st[j][0]==st[i][m])break;}for(k=0;k<last[j][0];k++){int t;for(t=0;t<n;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;elsej=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<r1;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;}}elseif(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}}elseif(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:。