编译原理课程设计-LL1文法分析器设计C++语言实现

集美大学计算机工程学院编译原理课程设计报告选题名称: LL（1）文法分析院（系）:计算机工程学院专业:计算机科学与技术班级:计算1412 指导教师:付永刚学年学期:2016 ~ 2017 学年第 2 学期2017年06月29日摘要：选题要求：根据某一文法编制调试LL(1) 文法语法分分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。

本次课程设计的目的主要是加深对预测分析LL(1)文法语法分析法的理解。

具体如下：1、对语法规则有明确的定义；2、编写的分析程序能够对给定文法进行正确的语法分析；3、对输入给定的文法，手工计算FIRST、FOLLOW集合和select集合，应能判断识别是否为给定文法的句子，并给出推导过程。

4、对输入给定的文法，由程序自动构造FIRST、FOLLOW集合。

5、对于遇到的语法错误，能够做出简单的错误处理，给出简单的错误提示，保证顺利完成语法分析过程。

关键词：语法分析；FIRST集合；FOLLOW集合；分析表一、设计内容及要求(1) 基于PL/0语言，通过编程判断该文法是否为LL(1)文法；(2)计算出文法的First() Follow()(3)构造相应文法的预测分析表(4)对某个输入句子进行语法分析二、实现原理1．LL(1)文法LL(1)文法是一类可以进行确定的自顶向下语法分析的文法。

就是要求描述语言的文法是无左递归的和无回溯的。

根据LL(1)文法的定义，对于同一非终结符A的任意两个产生式A:=a和A:=b，都要满足：SELECT(A：=a )∩SELECT(A:=b)=Ø。

（1）文法的左递归当一个文法是左递归文法时，采用自顶向下分析法会使分析过程进入无穷循环之中。

所以采用自顶向下语法分析需要消除文法的左递归性。

文法的左递归是指若文法中对任一非终结符A有推导A⇒A…，则称该文法是左递归的。

左递归又可以分为直接左递归和间接左递归。

●直接左递归若文法中的某一产生式形如A→Aα，α∈V*，则称该文法是直接左递归的。

消除直接左递归的方法：设有产生式是关于非终结符A的直接左递归：A→Aα|β（α,β∈V*，且β不以A开头）对A引入一个新的非终结符A′，把上式改写为：A →βA′A′→αA′|ε●间接左递归若文法中存在某一非终结符A，使得A⇒A…至少需要两步推导，则称该文法是间接左递归的。

消除间接左递归的方法：【方法一】采用代入法把间接左递归变成直接左递归。

【方法二】直接改写文法：设有文法G10[S]：S→Aα|β⑴A→Sγ⑵因为S⇒Aα⇒Sγα，所以S是一个间接递归的非终结符。

为了消除这种间接左递归，将⑵式代入⑴式，即可得到与原文法等价的文法（可以证明）：S→Sγα|β⑶⑶式是直接左递归的，可以采用前面介绍的消除直接左递归的方法，对文法进行改写后可得文法：S→βS′S′→γαS′|ε2. 计算First集(1) 若X∈V T ，则First(X)={X}(2) 若X∈V N ，且有产生式X→a…, a∈V T则First(X)={X}(3) 若X∈V N ，且有产生式X→ε,则First(X)={X}(4) 若X，Y1 ，Y2 ，…，Y n 都∈V N，而由产生式X→Y1 Y2 …Y n 。

当Y1 ，Y2 ，…，Y i-1都能推导出ε时，（其中1≤i≤n），则First(Y1)-{ε}, First(Y2)-{ε},…, First(Y i)都包含在First(X)中(5)当(4)中所有Y i都能推导出ε，（i=1，2，…，n），则First(X)=First(Y1)∪First(Y2)∪…First(Y n)∪{ε}反复使用上述步骤直到每个符合的First集合不再增大为止。

3. 计算Follow集对文法中的每个A∈V N，计算Follw(A)：(1) 设S为文法的开始符合，把{#}加入Follow(S)中；(2) 若A→αBβ是一个产生式，则把First(β)的非空元素加入Follow(B)中，如果β能推导出ε，则把Follow(A)也加入(B)中；(3) 反复使用以上步骤直到每个非终结符号的Follow集不再增大为止。

4. 预测分析方法预测分析方法是自顶向下分析的另一种方法，一个预测分析器是由三个部分组成：预测分析程序；先进后出栈；预测分析表。

预测分析程序的框图如下：目录1系统分析 (1)1.1选题要求 (1)1.2预期目标 (1)2.程序流程图 (1)2.1总流程图 (1)2.2F IRST集和F OLLOW集 (2)2.3预测分析表流程 (3)3.代码编写 (3)3.1检查左递归 (3)3.2FIRST集合 (5)3.3FOLLOW集合 (6)3.4分析表输出 (8)4.程序调试 (10)5.总结 (11)6.指导教师评语 (12)7.源码 (13)正文：1.系统分析1.1选题要求根据某一文法编制调试LL(1) 文法语法分分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。

本次课程设计的目的主要是加深对预测分析LL(1)文法语法分析法的理解。

1.2预期目标构造LL(1)文法语法分析程序，任意输入一个文法符号串，并判断它是否为文法的一个句子。

程序要求为该文法构造预测分析表，并按照预测分析算法对输入串进行语法分析，判别程序是否符合已知的语法规则，如果不符合（编译出错），则输出错误信息。

2.程序流程图2．1.总流程图2.2.First集和Follow集的流程图2.3.预测分析表流程：3.代码编写3.1检查左递归：3.2 first集合3.3 follow集合3.4 分析表输出4. 程序调试导入正确的文法：符合文法的串不符合文法的串导入有左递归的文法：串分析：总结指导教师评语源码：LL1.h#include <iostream>#include <cstring>#include <cstdlib>#include <fstream>using namespace std;class Parser{public:Parser();Parser(const Parser&);friend ostream& operator<<(ostream& output,const Parser& rs);friend istream& operator>>(istream& input,Parser& rs);int Findid(char);int Check();string Checkstr(string&);string Delchar(char,string);int Findchar(char,string);int StrNum(const string&);char RandChar();string GetSub(int,const string&,char);Parser& DelLeft(int);string First(char);string First(const string&);string Follow(char);Parser& FirstAndFollow();Parser& CreateTable();~Parser();char Pop();int Mate(char,char);char Top();char Ip();Parser& Push(const string&);int Analysis();private:int num;string ter,non,end,stack,instack;string *content;string *first;string *follow;string **table;};LL1.cpp#include "LL1.h"Parser::Parser(){content=new string[255];first=new string[255];follow=new string[255];table=new string *[255];}Parser::Parser(const Parser& rs){ter=rs.ter;non=rs.non;end=rs.end;num=rs.num;content=new string[255];first=new string[255];follow=new string[255];table=new string *[255];for(int i=0;i<=num;i++)content[i]=rs.content[i];FirstAndFollow();CreateTable();}ostream& operator<<(ostream& output,const Parser& rs){output<<"文法内容(共"<<rs.num<<"条):"<<endl;int i=0;while(i<rs.num){output<<rs.content[i++]<<endl;}output<<"结终符:"<<rs.ter<<endl;output<<"非结终符:"<<rs.non<<endl;cout<<"非终结符的FIRST集合"<<endl;for(unsigned int j=0;j<rs.non.size();j++)cout<<"FIRST("<<rs.non[j]<<") = {"<<rs.first[j]<<"}\t"<<endl;cout<<"非终结符的FOLLOW集合"<<endl;for(unsigned int j=0;j<rs.non.size();j++)cout<<"FOLLOW("<<rs.non[j]<<") = {"<<rs.follow[j]<<"}\t"<<endl;output<<"预测分析表:"<<endl<<"\t";for(unsigned int j=0;j<rs.ter.size();j++)output<<rs.ter[j]<<"\t";output<<"$"<<endl;for(unsigned int 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