编译原理-预测分析程序设计与实现

实验报告《编译原理》课程

预测分析程序设计与实现

一、实验目的及要求

1.根据文法采用手工方式或程序方式构造预测分析表的构造；

2.若采用程序方式构造预测分析表，还需要考察文法、First(α)、Follow(A)的计算机

实现，有一定难度，可以给予较高加分；

3.必须针对相应预测分析表，设计并实现预测分析总控程序，从而完成一个具有自上而

下分析能力的语法分析器(Parser)

二、实验内容

◆构造该文法的预测分析表

◆实现预测分析的总控程序

三、实验原理

LL(1)文法的判定

First集与Follow集的构造

预测分析表的设计

预测分析总控程序的设计与实现

四、文法的定义

E→TE’

E’→+TE’|ε

T→FT’

T’→*FT’|ε

F→(E)|i

五、实验步骤

1.设计上下文无关文法；

2.构造该文法的预测分析表；

3.设计并实现相应的预测分析总控程序；

六、描述核心数据结构和算法。

/*函数的定义*/

int yuCeFenXi()

{

char X; /*X变量存储每次弹出的栈顶元素*/

char a; /*a变量存储用户输入串的第一个元素*/

int i;

int counter=1; /*该变量记录语法分析的步骤数*/

init(); /*初始化数组*/

printf("wen fa : \n\n"); /*输出文法做为提示*/

printf("E->Te \n");

printf("e->+Te | $ \n");

printf("T->Ft \n");

printf("t->*Ft|$\n");

printf("F ->(E)|i \n");

printf("input string ,'#' is a end sign !!( i1+i2 ) \n "); /*提示用户输入将要测试的字符串*/

scanf("%s",inputString);

push('#');

push('E');

printf(" Counter-----Stack---------------Input string "); /*输出结果提示语句*/

while(1) /*while循环为语法分析主功能语句块*/

{

printf(" ");

printf("\n");

printf(" %d",counter); /*输出分析步骤数*/

printf(" "); /*输出格式控制语句*/

printStack(); /*输出当前栈内所有元素*/

X=pop(); /*弹出栈顶元素赋给变量X*/

printinputString(); /*输出当前用户输入的字符串*/

if( search(X)==0 ) /*在终结符集合VT中查找变量X的值，存在返回 1，否则返回 0*/

{

if(X == '#') /*栈已经弹空，语法分析结果正确，返回 1*/

{

printf("success ... "); /*语法分析结束，输入字符串符合文法定义*/

return 1;

}

else

{

a = inputString[firstCharIntex];

if( M(X,a)==1 ) /*查看预测分析表M[A,a]是否存在产生式，存在返回1，不存在返回0*/

{

for(i=0;i<13;i++) /* '$'为产生式的结束符,for循环找出该产生式的最后一个元素的下标*/

{

if( chanShengShi[i]=='$' ) break;

}

i-- ; /*因为 '$' 不是产生式，只是一个产生式的结束标志，所以i自减1*/

while(i>=0)

{

push( chanShengShi[i] ); /*将当前产生式逆序压入栈内*/

i-- ;

}

}

else

{

printf(" error(1) !!"); /*若预测分析表M[A,a]不存在产生式，说明语法错误*/

return 0;

}

}

}

else /*说明X为终结符*/

{

if( X==inputString[firstCharIntex] ) /*如果X等于a,说明a匹配*/

{

firstCharIntex++; /*输入串的第一个元素被约去，下一个元素成为新的头元素*/

}

else

{

printf(" error(2) !! ");

return 0;

}

}

counter++;

}

}

void init()

{

int i;

for(i=0;i<13;i++)

{

inputString[i]=NULL; /*初始化数组inputString[10] */

stack[i]=NULL; /*初始化栈stack[10] */

chanShengShi[i]=NULL; /*初始化数组chanShengShi[10]*/

}

}

七、源程序

#include

#include

#include

char inputString[13]; /*用来存储用户输入的字符串，最长为20个字符*/

char stack[13]; /*用来进行语法分析的栈结构*/

int base=0; /*栈底指针*/

int top=1; /*栈顶指针*/

char VT[5]={'i','+','*','(',')'}; /*用来存放5个终结符*/

char chanShengShi[13]; /*用来存放预测分析表M[A,a]中的一条产生式*/

int firstCharIntex=0; /*如果a匹配产生式，则每次firstCharIntex 自增 1 */ /*firstCharIntex用来存放用户输入串的第一个元素的下标*/

char pop() ; /*弹出栈顶元素*/

int push(char ch) ; /*向栈内添加一个元素，成功返回1，若栈已满则返回0*/

int search(char temp) ; /*查找非终结符集合VT中是否存在变量temp，存在返回1，不存在返回0*/

int M(char A, char a) ; /* 若预测分析表M[A,a]中存在产生式，

则将该产生式赋给字符数组chanShengShi[10]，并返回 1，

若M[A,a]中无定义产生式则返回 0

*/

void init() ; /*初始化数组inputString[10] 、栈 stack[10] 和chanShengShi[10]*/

int yuCeFenXi() ; /* 进行输入串的预测分析的主功能函数，

若输入串满足文法则返回 1，不满足则返回0

*/

void printStack(); /*打印栈内元素 */

void printinputString(); /*打印用户输入串 */

/*进入主函数*/

void main()

{

// clrscr();

yuCeFenXi(); /*调用语法预测分析函数*/

//getch();

}

/*函数的定义*/

int yuCeFenXi()

{

char X; /*X变量存储每次弹出的栈顶元素*/

char a; /*a变量存储用户输入串的第一个元素*/

int i;

int counter=1; /*该变量记录语法分析的步骤数*/

init(); /*初始化数组*/

printf("wen fa : \n\n"); /*输出文法做为提示*/

printf("E->Te \n");

printf("e->+Te | $ \n");

printf("T->Ft \n");

printf("t->*Ft|$\n");

printf("F ->(E)|i \n");

printf("input string ,'#' is a end sign !!( i1+i2 ) \n "); /*提示用户输入将要测试的字符串*/

scanf("%s",inputString);

push('#');

push('E');

printf(" Counter-----Stack---------------Input string "); /*输出结果提示语句*/

while(1) /*while循环为语法分析主功能语句块*/

{

printf(" ");

printf("\n");

printf(" %d",counter); /*输出分析步骤数*/

printf(" "); /*输出格式控制语句*/

printStack(); /*输出当前栈内所有元素*/

X=pop(); /*弹出栈顶元素赋给变量X*/

printinputString(); /*输出当前用户输入的字符串*/

if( search(X)==0 ) /*在终结符集合VT中查找变量X的值，存在返回 1，否则返回 0*/

{

if(X == '#') /*栈已经弹空，语法分析结果正确，返回 1*/

{

printf("success ... "); /*语法分析结束，输入字符串符合文法定义*/

return 1;

}

else

{

a = inputString[firstCharIntex];

if( M(X,a)==1 ) /*查看预测分析表M[A,a]是否存在产生式，存在返回1，不存在返回0*/

{

for(i=0;i<13;i++) /* '$'为产生式的结束符,for循环找出该产生式的最后一个元素的下标*/

{

if( chanShengShi[i]=='$' ) break;

}

i-- ; /*因为 '$' 不是产生式，只是一个产生式的结束标志，所以i自减1*/

while(i>=0)

{

push( chanShengShi[i] ); /*将当前产生式逆序压入栈内*/

i-- ;

}

}

else

{

printf(" error(1) !!"); /*若预测分析表M[A,a]不存在产生式，说明语法错误*/

return 0;

}

}

}

else /*说明X为终结符*/

{

if( X==inputString[firstCharIntex] ) /*如果X等于a,说明a匹配*/

{

firstCharIntex++; /*输入串的第一个元素被约去，下一个元素成为新的头元素*/

}

else

{

printf(" error(2) !! ");

return 0;

}

}

counter++;

}

}

void init()

{

int i;

for(i=0;i<13;i++)

{

inputString[i]=NULL; /*初始化数组inputString[10] */

stack[i]=NULL; /*初始化栈stack[10] */

chanShengShi[i]=NULL; /*初始化数组chanShengShi[10]*/

}

}

int M(char A, char a) /*文法定义因实际情况而定，该文法为课本例题的文法*/ { /*该函数模拟预测分析表中的二维数组 */ if( A=='E'&& a=='i' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"Te$"); return 1; }

if( A=='E'&& a=='(' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"Te$"); return 1; }

if( A=='e'&& a=='+' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"+Te$"); return 1; }

if( A=='e'&& a==')' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"$"); return 1; }

if( A=='e'&& a=='#' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"$"); return 1; }

if( A=='T'&& a=='i' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"Ft$"); return 1; }

if( A=='T'&& a=='(' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"Ft$"); return 1; }

if( A=='t'&& a=='+' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"$"); return 1; }

if( A=='t'&& a=='*' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"*Ft$"); return 1; }

if( A=='t'&& a==')' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"$"); return 1; }

if( A=='t'&& a=='#' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"$"); return 1; }

if( A=='F'&& a=='i' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"i$"); return 1; }

if( A=='F'&& a=='(' ) { strcpy(&chanShengShi[0],"(E)$"); return 1; }

else return 0; /*没有定义产生式则返回0*/

}

char pop() /*弹出栈顶元素，用topChar返回*/

{

char topChar;

topChar=stack[--top];

return topChar;

}

int push(char ch)

{

if( top>12 )

{

printf(" error : stack overflow "); /*栈空间溢出*/

return 0;

}

else

{

stack[top]=ch; /*给栈顶空间赋值*/

top++;

return 1;

}

}

int search(char temp)

{

int i,flag=0; /*flag变量做为标志，若找到temp则赋1，否则赋0*/ for(i=0;i<5;i++)

{

if( temp==VT[i] ) /*终结符集合中存在temp*/

{

flag=1;

break;

}

}

if(flag==1) return 1; /*flag==1说明已找到等于temp的元素*/

else return 0;

}

void printStack() /*输出栈内内容*/

{

int temp;

for(temp=1;temp

{

printf("%c",stack[temp]);

}

}

void printinputString() /*输出用户输入的字符串*/

{

int temp=firstCharIntex ;

printf(" "); /*该句控制输出格式*/

do{

printf("%c",inputString[temp]);

temp++;

}while(inputString[temp-1]!='#');

printf(" ");

}

八、测试结果及实验总结

1.实验截图

2.实验总结

这次的预测分析程序实验同样要求文法必须是LL（1）文法。在实验当中，由于用到了类似栈的处理，出现了不少的错误。不过经过不断的调试和对其基本原理的理解，总算基本解决了。该程序的输出显示比较详细，显示了对输入块的分析过程。经过此实验使我更加深刻的理解预测分析表的基本原理和过程。从程序中可以看出，该程序由一张预测分析表，一个先进后出分析栈和一个总控程序三部分组成，实现起来较为繁琐，但分析效率较高。