编译原理课程设计 LR1分析 语法分析器实现（C++）
输入的文法（第一行是终结符）将文法保存在txt中，命名为text.txt，与LR1.cpp放在同一目录中即可运行。
text.txt
abcde S->aAd S->bAc S->aec S->bed A->e
实现代码：
LR1.cpp
1 #include<fstream> 2 #include<iostream> 3 #include<string> 4 #include<vector> 5 #include <algorithm> 6 #define MAX_Count 100 7 #include <set> 8 #include <stack> 9 #include <iomanip> 10 #include <sstream> 11 #include <string> 12 #include<cstring> 13 #include <map> 14 using namespace std; 15 16 17 // 重载一下+号运算符 18 template <typename CSS_LR1> 19 vector<CSS_LR1> &operator +(vector<CSS_LR1> &v1,vector<CSS_LR1> &v2) 20 { 21 v1.insert(v1.end(),v2.begin(),v2.end()); 22 return v1; 23 } 24 25 26 struct VN_Set{ 27 string VN_name;//非终结符 28 set<string> FIRST; //First集合 29 set<string> FOLLOW; 30 }; 31 struct CSS{ 32 string start;//非终结符 33 vector<string> next; //First集合 34 }; 35 struct CSS_LR1{ 36 string start;//非终结符 37 vector<string> next; //First集合 38 int num; 39 vector<string> tail; 40 // 41 // bool operator==(CSS_LR1& rhs) const { 42 // return (start == rhs.start && 43 // next == rhs.next && 44 // num == rhs.num && 45 // tail == rhs.tail); 46 // } 47 bool operator==(const CSS_LR1& rhs) { 48 return (start == rhs.start && 49 next == rhs.next && 50 num == rhs.num && 51 tail == rhs.tail); 52 } 53 54 }; 55 56 int CSSCount = 0; 57 CSS css[MAX_Count];//产生式 58 VN_Set VN_First[MAX_Count];//非终结符集的First集合 59 set<string> VN;// 非终结符集合 60 set<string> VT;//终结符集合 61 int I_count = 0;//记录LR1项目数 62 vector<CSS_LR1> I[MAX_Count]; //项目集 63 map<string,int> mark_Follow;//用于标记Follow 防止套娃 64 map<string,int> GOTO[MAX_Count]; 65 map<string,string> ACTION[MAX_Count]; 66 67 68 bool cmp_vector(vector<CSS_LR1>&v1, vector<CSS_LR1>&v2) 69 { 70 if(v1.size()!=v2.size()) return false; 71 for (int i=0; i<v2.size(); i++) 72 { 73 CSS_LR1 t; 74 t = v2[i]; 75 vector<CSS_LR1>::iterator result = find(v1.begin( ), v1.end( ),t); //查找3 76 if (result == v1.end( )) //没找到 77 return false; 78 } 79 return true; 80 } 81 82 /* 83 *实现编译原理语法分析中计算非终结符的First集Follow集 84 */ 85 set<string> get_FIRST(string a){ //求First集合 86 set<string> T; 87 for(int i = 0;i<CSSCount;i++){ 88 if(css[i].start==a){ // a->.. 89 for(int j=0;j<css[i].next.size();j++){ 90 if(VT.find(css[i].next[j])!=VT.end()){ //是终结符开头 91 T.insert(css[i].next[j]); 92 // T.erase("*"); 93 break; 94 } 95 else{ 96 if(css[i].next[j]==css[i].start){ 97 break; 98 } 99 set<string> U = get_FIRST(css[i].next[j]); 100 T.insert(U.begin(),U.end()); 101 if(U.find("$")!=U.end()){ //U中含有*,继续查下个的first 102 if(j!=css[i].next.size()-1) 103 T.erase("$"); 104 }else{ 105 106 break; 107 } 108 } 109 110 111 } 112 113 } 114 } 115 116 return T; 117 } 118 119 set<string> get_FOLLOW(string a){ 120 set<string> T; 121 //cout<<"现在在求"<<a<<" 的Follow"<<endl; 122 mark_Follow[a]++; 123 if(mark_Follow[a]>=2){ 124 return T; 125 } 126 127 set<string> temp; 128 if(a==css[0].start){ 129 T.insert("#"); 130 } 131 for(int i = 0;i<CSSCount;i++){ 132 for(int j =0;j<css[i].next.size();j++){ 133 if(VT.find(css[i].next[j])==VT.end()&&a==css[i].next[j]){ //是非终结符，求FOLLOW集合 134 if(j==css[i].next.size()-1&&a!=css[i].start){//S->...a 135 set<string> tt = get_FOLLOW(css[i].start); 136 T.insert(tt.begin(),tt.end()); 137 } 138 for(int k=j+1;k<css[i].next.size();k++){ 139 if(VT.find(css[i].next[k])!=VT.end()){//后面一个是终结符 S->..av.. 140 T.insert(css[i].next[k]); 141 break; 142 } 143 else{ 144 temp = get_FIRST(css[i].next[k]); 145 if(temp.find("$")!=temp.end()){//有$ S->..a B.. 146 T.insert(temp.begin(),temp.end()); 147 T.erase("$"); 148 if(k==css[i].next.size()-1){ //S->..a B 149 set<string> tt = get_FOLLOW(css[i].start); 150 T.insert(tt.begin(),tt.end()); 151 break; 152 } 153 }else{ 154 T.insert(temp.begin(),temp.end()); 155 break; 156 } 157 } 158 } 159 160 } 161 } 162 163 } 164 //cout<<a<<" "<<mark_Follow[a]<<endl; 165 mark_Follow[a]=0; 166 return T; 167 } 168 169 170 void GetFirst_and_Follow(){ 171 set<string>::iterator it; 172 int count = 0; 173 cout<<"========================================="<<endl; 174 cout<<'\t' <<"FIRST集合"<<" "<<"FOLLOW集合"<<endl; 175 for(it=VN.begin ();it!=VN.end ();it++) 176 { 177 178 VN_First[count].VN_name = *it; 179 VN_First[count].FIRST = get_FIRST(*it); 180 181 mark_Follow[*it]=0; 182 VN_First[count].FOLLOW = get_FOLLOW(*it); 183 184 //-----------输出FIRST-------------------- 185 186 cout<<VN_First[count].VN_name<<'\t'; 187 set<string>::iterator it; 188 for(it=VN_First[count].FIRST.begin();it!=VN_First[count].FIRST.end();it++){ 189 cout<<*it<<""; 190 } 191 cout<<'\t'<<" "; 192 //---------------------------------------- 193 194 195 196 197 //------------输出FOLLOW-------------- 198 set<string>::iterator it1; 199 for(it1=VN_First[count].FOLLOW.begin();it1!=VN_First[count].FOLLOW.end();it1++){ 200 cout<<*it1<<" "; 201 }cout<<endl; 202 203 //---------------------- 204 205 count++; 206 }cout<<"========================================="; 207 cout<<endl<<endl; 208 } 209 210 211 212 213 214 void input(){ 215 //创建一个文件输入流对象 216 ifstream inFile; 217 //打开文件 218 inFile.open("test.txt"); 219 if (inFile){ //条件成立，则说明文件打开成功 220 cout<<"FILE open scessful"<<endl; 221 } 222 else 223 cout << "file doesn't exist" << endl; 224 225 string temp; 226 getline(inFile,temp); 227 for(int j=0;j<temp.length();j++){ 228 VT.insert(temp.substr(j,1)); 229 } 230 set<string>::iterator p; 231 cout<<"终结符号:"; 232 for(p = VT.begin();p!=VT.end();p++){ 233 cout<<*p<<","; 234 }cout<<endl; 235 236 int count = 0;//文件行数 237 while(getline(inFile,temp)) //按行读取文件内容 238 { 239 css[count].start = temp[0] ; 240 for(int j=3;j<temp.length();j++){ 241 css[count].next.push_back(temp.substr(j,1)); 242 } 243 VN.insert(css[count].start);//非终结符 244 245 cout<<css[count].start<<"->"; 246 vector<string>::iterator it; 247 for(it=css[count].next.begin();it!=css[count].next.end();it++){ 248 cout<<*it; 249 } 250 cout<<endl; 251 252 253 count++; 254 } 255 CSSCount = count; 256 257 258 } 259 260 bool find_in_vector(vector<CSS_LR1> T,CSS_LR1 p){ 261 vector<CSS_LR1>::iterator it; 262 for(it=T.begin();it!=T.end();it++){ 263 if(*it==p){ 264 return true; 265 } 266 } 267 return false; 268 } 269 270 271 vector<CSS_LR1> CLOSURE(CSS_LR1 I){//求闭包 272 vector<CSS_LR1> T; 273 //T.push_back(I); 274 if(I.num>=I.next.size()) { //规约项目A->α.或者接受项目 275 return T; 276 } 277 else{ 278 string temp = I.next[I.num]; 279 if(VT.find(temp)!=VT.end()){ //点后面的是终结符 ,移进项目 A→α.aβ 280 return T; 281 } 282 else{ //待约项目 283 for(int i = 0;i<CSSCount;i++){ 284 if(css[i].start==temp){ 285 CSS_LR1 p; 286 p.start = css[i].start; 287 p.num = 0;//点在最前面 288 p.next = css[i].next; 289 290 set<string> f1; 291 for(int j = I.num+1;j<I.next.size();j++){ 292 set<string> f2;//用于暂存first 293 294 if(VT.find(I.next[j])!=VT.end()){ 295 296 f2.insert(I.next[j]); 297 }else{ 298 f2 = get_FIRST(I.next[j]); 299 } 300 301 f1.insert(f2.begin(),f2.end()); 302 if(f2.find("$")==f2.end()){ 303 304 break; 305 } 306 } 307 308 if(f1.size()==0){ 309 p.tail=I.tail; 310 } 311 else{ 312 vector<string> first_tail; 313 if(f1.find("$")!=f1.end()){ 314 f1.erase("$"); 315 copy(f1.begin(),f1.end(), back_inserter(first_tail)); 316 first_tail.insert(first_tail.end(),I.tail.begin(),I.tail.end()); 317 }else{ 318 copy(f1.begin(),f1.end(), back_inserter(first_tail)); 319 //cout<<first_tail[0]<<endl; 320 } 321 // vector<string>::iterator l; 322 // for(l=first_tail.begin();l!=first_tail.end();l++){ 323 // cout<<*l<<" "; 324 // }cout<<endl; 325 p.tail=first_tail; 326 } 327 if(!find_in_vector(T,p)){ 328 329 T.push_back(p); 330 vector<CSS_LR1> ol = CLOSURE(p); 331 vector<CSS_LR1>::iterator z; 332 for(z=ol.begin();z!=ol.end();z++){ 333 if(find_in_vector(T,*z)){ 334 }else{ 335 T.push_back(*z); 336 } 337 } 338 339 } 340 341 } 342 } 343 } 344 } 345 346 return T; 347 } 348 349 void showI(vector<CSS_LR1> I){//展示项目集 350 vector<CSS_LR1>::iterator it; 351 for(it=I.begin();it!=I.end();it++){ 352 CSS_LR1 p = *it; 353 cout<<p.start<<"->"; 354 vector<string>::iterator s; 355 for(int j = 0;j<p.next.size();j++){ 356 if(j==p.num) cout<<"."; 357 cout<<p.next[j]; 358 }if(p.num==p.next.size())cout<<"."; 359 cout<<","; 360 for(int k = 0;k<p.tail.size();k++){ 361 cout<<p.tail[k]; 362 }cout<<endl; 363 } 364 } 365 366 void LR1_Analyse(){ 367 CSS_LR1 p; 368 //初始项目 S’->.S ,# 369 p.start = css[0].start+"^"; 370 p.num = 0;//点在最前面 371 p.tail.push_back("#"); 372 p.next.push_back(css[0].start); 373 374 I[0] = CLOSURE(p);//求闭包后的I[0] 375 I[0].insert(I[0].begin(),p);///////////////求闭包遇到了一些问题 376 I_count=1; 377 378 //计算项目集 379 for(int i=0;i<I_count;i++){//每个项目集 项目集I(i) 380 381 cout<<"==================="<<endl; 382 cout<<"现在在计算项目集I"<<i<<endl; 383 showI(I[i]);//展示项目集 384 cout<<"==================="<<endl; 385 386 //---------求ACTION的r部分-------------- 387 vector<CSS_LR1>::iterator t; 388 for(t=I[i].begin();t!=I[i].end();t++){ 389 CSS_LR1 t2 = *t; 390 if(t2.num==t2.next.size()){ 391 int num =0; 392 for(int xp=0;xp<CSSCount;xp++){ 393 if(css[xp].start==t2.start&&css[xp].next==t2.next){ 394 num = xp; 395 break; 396 } 397 } 398 399 std::stringstream ss; 400 ss<<num; 401 string s = ss.str(); 402 for(int q = 0;q<t2.tail.size();q++){ 403 ACTION[i][t2.tail[q]] = "r"+s; 404 } 405 if(t2.num==1&&t2.next[0]==css[0].start){ 406 ACTION[i]["#"] = "acc"; 407 } 408 } 409 } 410 //-------------------------------------- 411 412 413 414 set<string>::iterator it; 415 for(it=VN.begin();it!=VN.end();it++){ //每个非终结符 416 //cout<<"项目集I"<<i<<"输入"<<*it<<endl; 417 vector<CSS_LR1> temp; 418 //cout<<"项目集大小"<<I[i].size()<<endl; 419 for(int j = 0;j<I[i].size();j++){ 420 CSS_LR1 lr = I[i][j]; 421 if(lr.num<lr.next.size()&&lr.next[lr.num]==*it){ 422 //cout<<*it<<endl; 423 vector<CSS_LR1> t2; 424 lr.num++; 425 t2 = CLOSURE(lr); 426 t2.push_back(lr); 427 428 temp=temp+t2; 429 } 430 } 431 //cout<<"temp.size"<< temp.size()<<endl; 432 433 if(temp.size()>0){ 434 int k; 435 for(k=0;k<I_count;k++){//找一找项目集是否已经存在 436 if(cmp_vector(I[k],temp)){ 437 break; 438 } 439 } 440 if(k==I_count){ 441 //产生了新的项目集 442 I[I_count] = temp; 443 /* 444 cout<<"---------------------"<<endl; 445 cout<<"新的项目集I"<<I_count<<endl; 446 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<I_count<<endl<<endl; 447 showI(I[I_count]);//展示项目集 448 cout<<"---------------------"<<endl; 449 */ 450 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<I_count<<endl<<endl; 451 GOTO[i][*it] = I_count;//更新goto表 452 I_count++; 453 }else{ 454 //项目集已经存在，需要自己指向自己 455 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<k<<endl<<endl; 456 GOTO[i][*it] = k; 457 458 } 459 460 } 461 462 } 463 for(it=VT.begin();it!=VT.end();it++){ //每个终结符 464 //cout<<"项目集I"<<i<<"输入"<<*it<<endl; 465 vector<CSS_LR1> temp; 466 467 for(int j = 0;j<I[i].size();j++){ 468 CSS_LR1 lr = I[i][j]; 469 470 if(lr.num<lr.next.size()&&lr.next[lr.num]==*it){ 471 vector<CSS_LR1> t2; 472 lr.num++; 473 t2 = CLOSURE(lr);//闭包求出的结果不包含本身 474 t2.insert(t2.begin(),lr);/////////求闭包遇到了一些问题 475 //showI(t2); 476 temp=temp+t2; 477 } 478 } 479 //cout<<"temp.size"<< temp.size()<<endl; 480 if(temp.size()>0){ 481 int k; 482 for(k=0;k<I_count;k++){//找一找项目集是否已经存在 483 if(cmp_vector(I[k],temp)){ 484 break; 485 } 486 } 487 if(k==I_count){ 488 //产生了新的项目集 489 I[I_count] = temp; 490 /* 491 cout<<"---------------------"<<endl; 492 cout<<"新的项目集I"<<I_count<<endl; 493 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<I_count<<endl<<endl; 494 showI(I[I_count]);//展示项目集 495 cout<<"---------------------"<<endl; 496 */ 497 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<I_count<<endl<<endl; 498 std::stringstream ss; 499 ss<<I_count; 500 string s = ss.str(); 501 ACTION[i][*it] = "S"+s;//更新AVTION表 502 I_count++; 503 }else{ 504 //项目集已经存在，需要自己指向自己 505 cout<<" I"<<i<<" -- "<<*it<<"->"<<"I"<<k<<endl<<endl; 506 std::stringstream ss; 507 ss<<k; 508 string s = ss.str(); 509 ACTION[i][*it] = "S"+s; 510 511 } 512 513 } 514 } 515 516 517 } 518 519 520 } 521 522 void print_line(){ 523 cout<<"-----------------------------------------------------------------------------"<<endl; 524 } 525 526 527 528 void print_ACTION_GOTO(){ 529 set<string>::iterator it; 530 print_line(); 531 cout<<setw(27) << setiosflags(ios::right) <<"ACTION"; 532 cout<<setw(20) << setiosflags(ios::left)<<" GOTO"<<endl; 533 print_line(); 534 cout<<setw(8)<<"项目集"<<"|"; 535 536 for(it=VT.begin();it!=VT.end();it++){ 537 cout<<setw(8)<<*it<<"|"; 538 } 539 cout<<setw(8)<<"#"<<"|"; 540 for(it=VN.begin();it!=VN.end();it++){ 541 cout<<setw(8)<<*it<<"|"; 542 } 543 cout<<endl; 544 for(int j =0;j<I_count;j++){ 545 cout<<setw(6)<<"I"<<setw(2)<<j<<"|"; 546 for(it=VT.begin();it!=VT.end();it++){ 547 cout<<setw(8)<<ACTION[j][*it]<<"|"; 548 } 549 cout<<setw(8)<<ACTION[j]["#"]<<"|"; 550 for(it=VN.begin();it!=VN.end();it++){ 551 552 if(GOTO[j][*it])//GOTO表为0 553 cout<<setw(8)<<GOTO[j][*it]<<"|"; 554 else{ 555 cout<<setw(8)<<" "<<"|"; 556 } 557 } 558 cout<<endl; 559 } 560 print_line(); 561 562 } 563 564 565 566 //对栈容器进行输出,i=0,返回status中的字符串,i=1,返回sign中的字符串，i=2返回inputStr中的字符串 567 string vectTrancStr(int i,vector<int> status,vector<string> sign){ 568 string buf; 569 int count = 0; 570 //输出状态栈 571 if(i == 0){ 572 vector<int>::iterator it =status.begin(); 573 //将数字转化为字符串 574 string str,tempStr; 575 for(it;it!= status.end();it++){ 576 stringstream ss; 577 ss << *it; 578 ss >> tempStr; 579 str+=tempStr; 580 } 581 return str; 582 } 583 //输出符号栈 584 else if(i == 1){ 585 vector<string>::iterator it = sign.begin(); 586 for(it ; it != sign.end() ;it++){ 587 buf += *it; 588 count++; 589 } 590 } 591 592 593 string str(buf); 594 return str; 595 } 596 597 598 599 void Input_Analyse(){//输入句子，开始分析 600 601 vector<int> status;//定义状态栈 602 vector<string> sign;//定义符号栈 603 604 int step = 1; //步骤 605 string input; 606 cout<<"请输入分析的字符串(请以#结尾)："; 607 cin>>input;//输入待分析的句子 608 input = input+"#"; 609 610 status.push_back(0);//把状态0入栈 611 //把#加入符号栈 612 sign.push_back("#"); 613 //输出初始栈状态 614 cout<<setw(10)<<"步骤"<<setw(10)<<"状态栈"<<setw(10)<<"符号栈"<<setw(10)<<"输入串"<<setw(25)<<"动作说明"<<endl; 615 616 int s =0;//初始状态 617 618 int oldStatus;//保存之前的状态 619 620 621 string input_s; //获取初始符号 622 input_s = input.substr(0,1); 623 624 while(ACTION[s][input_s] != "acc"){//如果action[s][input_s] =="acc" ，则分析成功 625 //获取字符串 626 string str = ACTION[s][input_s]; 627 //如果str为空，报错并返回 628 if(str.size() == 0){ 629 cout<<"出错"; 630 return ; 631 } 632 //获取S或r后面的数字 633 stringstream ss; 634 ss << str.substr(1); 635 ss >> s;//新的状态号 636 //如果是移进 637 if(str.substr(0,1) == "S"){ 638 cout<<setw(10)<<step<<setw(10)<<vectTrancStr(0,status,sign)<<setw(10)<<vectTrancStr(1,status,sign)<<setw(10)<<input<<setw(10)<<"A"<<"CTION["<<status.back()<<","<<input_s<<"]=S"<<s<<","<<"状态"<<s<<"入栈"<<endl; 639 sign.push_back(input_s); //输入符号入栈 640 input.erase(0,1); 641 status.push_back(s);//将状态数字入栈 642 } 643 //如果是规约 644 else if(str.substr(0,1) == "r"){ 645 string kaitou;//产生式的头部 646 kaitou = css[s].start; 647 int pop_num = css[s].next.size();//获取符号栈的出栈次数 648 649 string r; 650 stringstream ss; 651 ss << s; 652 ss >> r; 653 int oldStatus;//保存之前的状态 654 int status_size = status.size(); 655 oldStatus = status[status_size-1-pop_num]; 656 s=GOTO[oldStatus][kaitou]; 657 cout<<setw(10)<<step<<setw(10)<<vectTrancStr(0,status,sign)<<setw(10)<<vectTrancStr(1,status,sign)<<setw(10)<<input<<setw(10)<<(string)":产生式"+r+(string)"归约,GOTO("<<oldStatus<<","<<kaitou<<")="<<s<<"入栈"<<endl; 658 //对符号栈进行出栈和状态栈进行出栈 659 while(pop_num--){ 660 sign.pop_back(); 661 status.pop_back(); 662 } 663 664 sign.push_back(kaitou);//再对产生式的开始符号入栈 665 status.push_back(s);//再把新的状态入栈 666 } 667 else{ 668 //nothing 669 } 670 671 step++; //步骤数加1 672 673 s = status.back();//获取栈顶状态 674 675 input_s = input.substr(0,1);//获取输入的字符 676 } 677 cout<<setw(10)<<step<<setw(10)<<vectTrancStr(0,status,sign)<<setw(10)<<vectTrancStr(1,status,sign)<<setw(10)<<input<<setw(10)<<"A"<<"cc:分析成功"<<endl; 678 679 680 } 681 int main(){ 682 input();//输入二型文法 683 GetFirst_and_Follow();//求First和Follow集合 684 LR1_Analyse(); 685 print_ACTION_GOTO();//打印ACTION GOTO表 686 Input_Analyse();//输入句子，开始分析 687 }
代码的输入写的比较草率，可以自行修改一下，只要保存到相应的数据结构中，就不影响后面的LR1分析。
运行截图：
