源代码仓库：CompilePrincipleLearning/experiment_4 · yusixian/CompilePrincipleLearning (github.com)

源代码在demo文件夹中~

一. 实验目的

掌握LR(1)分析法的基本原理
掌握LR(1)分析表的构造方法
掌握LR(1)驱动程序的构造方法

二. 实验内容及要求

构造LR(1)分析程序，利用它进行语法分析，判断给出的符号串是否为该文法识别的句子，了解LR（K）分析方法是严格的从左向右扫描，和自底向上的语法分析方法。

根据某一文法编制调试LR（1）分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。本次实验的目的主要是加深对LR（1）分析法的理解。

对下列文法，用LR（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：

（0）S’->E（1）E->E+T（2）E->T（3）T->T*F（4）T->F（5）F->(E)（6）F->i

输出的格式如下：

(1)LR（1）分析程序，编制人：姓名，学号，班级

(2)输入一以#结束的符号串(包括±*/（）i#)：在此位置输入符号串

(3)输出过程如下：

步骤	状态栈	符号栈****	剩余输入串	动作
1	0	#	i+i*i#	移进

(4)输入符号串为非法符号串或合法符号串

注意：

1.表达式中允许使用运算符（+|*）、分割符（括号）、字符i，结束符#；

2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）；

3.对学有余力的同学，测试用的表达式事先放在文本文件中，一行存放一个表达式，同时以分号分割。同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中，以便和输出进行对照；

4．可采用的其它的文法，但是必须是LR1分析方法。

三. 实验过程

1、构造识别LR（1）文法活前缀的DFA

如图：新标签页打开，不糊的。

action表和goto表如下：

2、采用的数据结构

// ACTION表
// + * ( ) i #
string action[12][6];
// goto表
// a b #
int _goto[12][3];
string vt = "+*()i#";      // 终结符表
string vn = "ETF";        // 非终结符表
string LR[6] = { "E->E+T", "E->T", "T->T*F", "T->F", "F->(E)", "F->i" };   // 存放产生式
stack<char> chars;  // 符号栈
stack<int> state;   // 状态栈

3、头文件声明和全局变量定义

如下。

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
const string ExpFileName = "./exp.txt";
const string GotoFileName = "./goto.txt";
const string ActionFileName = "./action.txt";
const int Null = -1;
// ACTION表
// + * ( ) i #
string action[12][6];
// goto表
// a b #
int _goto[12][3];
string vt = "+*()i#";      // 终结符表
string vn = "ETF";        // 非终结符表
string LR[6] = { "E->E+T", "E->T", "T->T*F", "T->F", "F->(E)", "F->i" };   // 存放产生式

4、函数汇总

（1）函数汇总表

函数名称	功能简述
`readFile`	读取文件函数，返回一个string动态数组，以行数分割
`init`	初始化函数，在该函数中进行goto表和action表的初始化
`printActions / printGotos`	输出goto表与action表
`isTerminator`	判断当前字符c是否是终结符
`findTerminator`	返回终结符所处下标
`findNonTerminator`	返回非终结符所处下标
`s2string`	将栈转换为字符串返回，方便输出步骤
`analyzeLR1`	利用LR1分析法分析字符串exp，输出其分析步骤
`main`	主程序入口，调用读取文件函数开始分析

（2）函数的调用关系

（3）流程图

5、实验结果

输入

action.txt文件

N    N   s4  N   s5  N
s6  N   N   N   N   acc
r2  s7  N   r2  N   r2
r4  r4  N   r4  N   r4
N   N   s4  N   s5  N
r6  r6  N   r6  N   r6
N   N   s4  N   s5  N
N   N   s4  N   s5  N
s6  N   N   s11 N   N
r1  s7  N   r1  N   r1
r3  r3  N   r3  N   r3
r5  r5  N   r5  N   r5

goto.txt文件

1    2   3
N   N   N
N   N   N
N   N   N
8   2   3
N   N   N
N   9   3
N   N   10
N   N   N
N   N   N
N   N   N
N   N   N

exp.txt文件

i+(i*i)*(i+i)#
i*i+i*i#
i+i*i+i*(i+i*i)#
i+*(i)+i(i+i*i)#
i+i(i)#

输出

完整代码

/** @Author: cos* @Date: 2022-04-30 14:20:51* @LastEditTime: 2022-05-01 02:34:12* @LastEditors: cos* @Description: 实验4 LR(1) 分析法* @FilePath: \CompileTheory\experiment_4\demo\main.cpp*/
#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
const string ExpFileName = "./exp.txt";
const string GotoFileName = "./goto.txt";
const string ActionFileName = "./action.txt";
const int Null = -1;
// ACTION表
// + * ( ) i #
string action[12][6];
// goto表
// a b #
int _goto[12][3];
string vt = "+*()i#";      // 终结符表
string vn = "ETF";        // 非终结符表
string LR[6] = { "E->E+T", "E->T", "T->T*F", "T->F", "F->(E)", "F->i" };   // 存放产生式
// 读文件
vector<string> readFile(string fileName) {vector<string> res;try {ifstream fin;fin.open(fileName);string temp;while (getline(fin, temp))res.push_back(temp);return res;}catch (const exception& e) {cerr << e.what() << '\n';return res;}
}
void printActions() {cout << "-----------------ACTION表------------------" << endl;cout << "+\t*\t(\t)\ti\t$" << endl;for (int i = 0; i < 12; ++i) {for (int j = 0; j < 6; ++j)cout << action[i][j] << "\t";cout << endl;}
}
void printGotos() {cout << "-----------------GOTO表------------------" << endl;cout << "E\tT\tF" << endl;for (int i = 0; i < 12; ++i) {for (int j = 0; j < 3; ++j)cout << _goto[i][j] << "\t";cout << endl;}
}
void init() {vector<string> actions = readFile(ActionFileName);for (int i = 0; i < 12; ++i) {int cnt = 0;string row = actions[i];int len = actions[i].length();for (int j = 0; j < len; ++j) {string temp = "";while (j < len && row[j] != ' ' && row[j] != '\t') {temp += row[j];++j;}while (j < len && (row[j] == ' ' || row[j] == '\t'))++j;--j;action[i][cnt++] = temp;}}printActions();vector<string> gotos = readFile(GotoFileName);for (int i = 0; i < 12; ++i) {int cnt = 0;string row = gotos[i];int len = row.length();for (int j = 0; j < len; ++j) {string temp = "";while (j < len && row[j] != ' ' && row[j] != '\t') {temp += row[j];++j;}while (j < len && (row[j] == ' ' || row[j] == '\t'))++j;--j;_goto[i][cnt++] = (temp == "N") ? Null : stoi(temp);}}printGotos();
}
bool isTerminator(char c) {return vt.find(c) != string::npos;
}
int findTerminator(char c) { // 返回终结符所处下标return vt.find(c);
}
int findNonTerminator(char c) { // 返回非终结符的下标return vn.find(c);
}
// 将栈转换为字符串返回
string s2string(stack<int> s) {string str = "";while(!s.empty()) {str += to_string(s.top()) + " ";s.pop();}return str;
}
// 输出剩余输入串
void printRestInput(string exp, int start, int len) {for(int i = start; i < len; ++i) cout << exp[i];cout << '\t';
}
void analyzeLR1(string exp) {  // 分析一个表达式int len = exp.length();stack<char> chars;  // 符号栈stack<int> state;   // 状态栈state.push(0);  // 初始状态为0chars.push('#');  // 初始符号为#string charsStr = "#";stack<int> copyState;copyState.push(0);int cnt = 0;    // 序号int idx = 0;  // 当前输入指针cout << "序号\t\t状态栈\t\t符号栈\t\t输入串\t\t描述" << endl;cout << cnt++ << '\t' << s2string(copyState) << '\t' << charsStr << '\t' << exp << '\t' << " 初始状态 " << endl;while(1) {int nowState = state.top();char nowChar = exp[idx];    // 当前输入字符int isT = findTerminator(nowChar);if(isT == Null) {   // 非终结符cout << "Error!" << "出现非法字符，程序错误退出" <<endl;return;}string actionStr = action[nowState][isT];if(actionStr == "acc") {cout << cnt++ << '\t' << s2string(copyState) << '\t' << charsStr << '\t' << exp << '\t' << " accept 接受！ " << endl;return;} else if(actionStr == "N") {cout << cnt++ << '\t' << s2string(copyState) << '\t' << charsStr << '\t' << exp << '\t' << "Error! 程序异常退出" << endl;return;} else if(actionStr[0] == 'r') {   // 归约int num = stoi(actionStr.substr(1));    // 选用第几个产生式归约int len = LR[num-1].length()-3;while(len--) {chars.pop();        // 出栈，归约state.pop();charsStr = charsStr.substr(0, charsStr.length()-1);copyState.pop();   // 便于输出}chars.push(LR[num-1][0]);   // 产生式左部入符号栈charsStr += LR[num-1][0];int nowState = state.top();int gidx = findNonTerminator(LR[num-1][0]);int newState = _goto[nowState][gidx];state.push(newState);copyState.push(newState);cout << cnt++ << '\t' << s2string(copyState) << '\t' << charsStr  << '\t';printRestInput(exp, idx, len);cout << '\t' << " 归约 " << LR[num-1] << endl;} else if(actionStr[0] == 's') {    // 移进int newState =  stoi(actionStr.substr(1));state.push(newState);copyState.push(newState);chars.push(nowChar);charsStr += nowChar;++idx;  // 输入指针后移cout << cnt++ << '\t' << s2string(copyState) << '\t' << charsStr << '\t';printRestInput(exp, idx, len);cout << '\t' << actionStr << " 移进 " << endl;} else {cout << "Error!" << "程序异常退出" <<endl;return;}}
}
int main() {cout << "LR（1）分析程序，编制人：xxx xxxxxxxx xxxx班" << endl;cout << "提示:本程序只能对由'i','+','*','/','(',')'构成的以'#'结束的表达式进行分析，每行读入一个表达式" << endl;cout << "读取的文件名为：" << ExpFileName << endl; init();vector<string> exps = readFile(ExpFileName);int len = exps.size();for (int i = 0; i < len; i++) {string exp = exps[i];cout << "\n------------------待分析表达式" << i+1 << "："<< exp << "--------------------" << endl;bool flag = true;for (int j = 0; j < exp.length(); j++) {if (!isTerminator(exp[j])) {cout << "第 "<<   i+1 << "行输入的字符串不合法，请重新输入" << endl;flag = false;break;}}if (flag) {cout << "表达式"  << i+1 << "：" << exp << "分析开始" << endl;analyzeLR1(exp);}}return 0;
}

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