编译原理实验三 LR(1)分析法

实验三 LR(1)分析法

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。

二、实验内容

对下列文法，用 LR(1)分析法对任意输入的符号串进行分析: (1)E-> E+T
(2)E->T
(3)T-> T*F

(4)T->F (5)F-> (E) (6)F-> i

三、LR(1)分析法实验设计思想及算法

(1)总控程序，也可以称为驱动程序。对所有的 LR 分析器总控程序都是相同的。 (2)分析表或分析函数，不同的文法分析表将不同，同一个文法采用的 LR 分析器不同时，分析表将不同，分析表又可以分为动作表(ACTION)和状态转换(GOTO) 表两个部分，它们都可用二维数组表示。 (3)分析栈，包括文法符号栈和相应的状态栈，它们均是先进后出栈。分析器的动作就是由栈顶状态和当前输入符号所决定。

 LR 分析器由三个部分组成:

 其中:SP 为栈指针，S[i]为状态栈，X[i]为文法符号栈。状态转换表用 GOTO[i，X]=j 表示，规定当栈顶状态为 i，遇到当前文法符号为 X 时应转向状态 j，X 为终结符或非终结符。

 ACTION[i，a]规定了栈顶状态为 i 时遇到输入符号 a 应执行。动作有四种可能:

(1)移进:
action[i，a]= Sj:状态 j 移入到状态栈，把 a 移入到文法符号栈，其中 i,j 表

示状态号。 (2)归约:

action[i，a]=rk:当在栈顶形成句柄时，则归约为相应的非终结符 A，即文法中有 A- B 的产生式，若 B 的长度为 R(即|B|=R)，则从状态栈和文法符号栈中自顶向下去掉 R 个符号，即栈指针 SP 减去 R，并把 A 移入文法符号栈内， j=GOTO[i,A]移进状态栈，其中 i 为修改指针后的栈顶状态。
(3)接受 acc:

当归约到文法符号栈中只剩文法的开始符号 S 时，并且输入符号串已结束即当前输入符是'#'，则为分析成功。
(4)报错:

当遇到状态栈顶为某一状态下出现不该遇到的文法符号时，则报错，说明输入端不是该文法能接受的符号串。

四、实验要求

1、编程时注意编程风格:空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。 2、如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息。 3、程序输入/输出实例: 输入一以#结束的符号串(包括+*()i#):在此位置输入符号串输出过程如下:

步骤状态栈符号栈剩余输入串动作
1 0 # i+i*i# 移进

i+i*i 的 LR 分析过程
步骤	状态栈	符号栈	输入串	动作说明
1	0	#	i+i*i#	ACTION[0,i]=S5,状态 5 入栈
2	05	#i	+i*i#	r6: F→i 归约,GOTO(0,F)=3 入栈
3	03	#F	+i*i#	r4: T→F 归约,GOTO(0,T)=3 入栈
4	02	#T	+i*i#	r2: E→T 归约,GOTO(0,E)=1 入栈

5	01	#E	+i*i#	ACTION[1,+]=S6,状态 6 入栈
6	016	#E+	i*i#	ACTION[6,i]=S5,状态 5 入栈
7	0165	#E+i	*i#	r6: F→i 归约,GOTO(6,F)=3 入栈
8	0163	#E+F	*i#	r4: T→F 归约,GOTO(6,T)=9 入栈
9	0169	#E+T	*i#	ACTION[9,*]=S7,状态 7 入栈
10	01697	#E+T*	i#	ACTION[7,i]=S5,状态 5 入栈
11	016975	#E+T*i	#	r6:F→i 归约,GOTO(7,F)=10 入栈
12	0169710	#E+T*F	#	r3: T→T*F 归约,GOTO(6,T)=9 入栈
13	0169	#E+T	#	r1:E→E+T,GOTO(0,E)=1 入栈
14	01	#E	#	Acc:分析成功

4、输入符号串为非法符号串(或者为合法符号串)

算术表达式文法的 LR 分析表
状态	ACTION						GOTO
状态	i	+	*	(	)	#	E	T	F
0	S5			S4			1	2	3
1		S6				acc
2		r2	S7		r2	r2
3		r4	r4		r4	r4
4	S5			S4			8	2	3
5		r6	r6		r6	r6
6	S5			S4				9	3
7	S5			S4					10
8		S6			S11
9		r1	S7		r1	r1
10		r3	r3		r3	r3
11		r5	r5		r5	r5

五、实验步骤

1、根据流程图编写出各个模块的源程序代码上机调试。

2、编制好源程序后，设计若干用例对系统进行全面的上机测试，并通过所设计的 LR(1)语法分析程序;直至能够得到完全满意的结果。
3、书写实验报告 ;实验报告正文的内容:

 描述 LR(1)语法分析程序的设计思想。
 程序结构描述:函数调用格式、参数含义、返回值描述、函数功能;函数

之间的调用关系图。
 详细的算法描述(程序执行流程图)。
 给出软件的测试方法和测试结果。
实验总结 (设计的特点、不足、收获与体会)。

import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.*;public class Q3 {StringBuilder input = new StringBuilder();Deque<Integer> sStack = new LinkedList<>();Deque<Character> cStack = new LinkedList<>();void start() throws IOException {InputStreamReader reader = new InputStreamReader(Q2.class.getResourceAsStream("Q2"));for(int ch; (ch = reader.read()) != -1; ){input.append((char)ch);}sStack.add(0);cStack.add('#');int s = sStack.getLast();char a = input.charAt(0);while(true){String temp = ACTION.get(s).get(a);if(temp == null){print("ERROR");break;}else if(temp.startsWith("r")){print("");int index = Integer.parseInt(temp.substring(1));int length = production[index][1].length();while(length-- != 0){sStack.removeLast(); cStack.removeLast();}cStack.add(production[index][0].charAt(0));if(GOTO.get(sStack.getLast()).get(cStack.getLast()) == null){print("ERROR");break;}s = GOTO.get(sStack.getLast()).get(cStack.getLast());sStack.add(s);}else if(temp.startsWith("S")){print("");sStack.add(Integer.parseInt(temp.substring(1)));s = sStack.getLast();cStack.add(a);input.deleteCharAt(0);a = input.charAt(0);}else {print("SUCCESS");break;}}}void print(String msg){if("ERROR".equals(msg)){System.out.println(msg);}else if("SUCCESS".equals(msg)){System.out.println(sStack.toString() + '\t' + cStack.toString() + '\t' + input.toString() + '\t' + msg);}else {System.out.println(sStack.toString() + '\t' + cStack.toString() + '\t' + input.toString());}}static List<Map<Character, String>> ACTION = new ArrayList<>();static List<Map<Character, Integer>> GOTO = new ArrayList<>();static String[][] production = null;public static void main(String[] args) throws IOException {production = new String[][] {{}, {"E", "E+T"}, {"E", "T"}, {"T", "T*F"}, {"T", "F"}, {"F", "(E)"}, {"F", "i"}};ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('i', "S5"); put('(', "S4"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "S6"); put('#', "acc"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r2"); put('*', "S7"); put(')', "r2"); put('#', "r2"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r4"); put('*', "r4"); put(')', "r4"); put('#', "r4"); }});ACTION.add(ACTION.get(0));ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r6"); put('*', "r6"); put(')', "r6"); put('#', "r6"); }});ACTION.add(ACTION.get(0));ACTION.add(ACTION.get(0));ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "S6"); put(')', "S11"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r1"); put('*', "S7"); put(')', "r1"); put('#', "r1"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r3"); put('*', "r3"); put(')', "r3"); put('#', "r3"); }});ACTION.add(new HashMap<Character, String>(){{ put('+', "r5"); put('*', "S5"); put(')', "r5"); put('#', "r5"); }});GOTO.add(new HashMap<Character, Integer>(){{ put('E', 1); put('T', 2); put('F', 3); }});GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<Character, Integer>(){{ put('E', 8); put('T', 2); put('F', 3); }});GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<Character, Integer>(){{ put('T', 9); put('F', 3); }});GOTO.add(new HashMap<Character, Integer>(){{ put('F', 10); }});GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<>());GOTO.add(new HashMap<>());Q3 q3 = new Q3();q3.start();}
}

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