软件构造——SLR（1）语法分析

【实验目的】

构造LR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。

【实验内容】

对下列文法，用SLR（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：

(1)S->E

(2)E->E+T

(3)E->T

(4)T->T*F

(5)T->F

(6)F->(E)

(7)F->i

 

【设计思想】

(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。

u  LR分析器由三个部分组成：

u  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。

u  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。

【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 

【实验结果】

代码：

Main.cpp
#include<iostream>
#include<stack>
#include<string>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
string action[12][6] = { "S5", "0", "0", "S4", "0", "0",
//ACTION 表
"0", "S6", "0", "0", "0", "acc",
"0", "r2", "S7", "0", "r2", "r2",
"0", "r4", "r4", "0", "r4", "r4",
"S5", "0", "0", "S4", "0", "0",
"0", "r6", "r6", "0", "r6", "r6",
"S5", "0", "0", "S4", "0", "0",
"S5", "0", "0", "S4", "0", "0",
"0", "S6", "0", "0", "S11", "0",
"0", "r1", "S7", "0", "r1", "r1",
"0", "r3", "r3", "0", "r3", "r3",
"0", "r5", "r5", "0", "r5", "r5" };
int gotoarr[12][3] = { 1, 2, 3, //GOTO 表
0, 0, 0,
0, 0, 0,
0, 0, 0,
8, 2, 3,
0, 0, 0,
0, 9, 3,
0, 0, 10,
0, 0, 0,
0, 0, 0,
0, 0, 0,
0, 0, 0 };
char vt[6] = { 'i', '+', '*', '(', ')', '#' }; //存放终结符
char vn[3] = { 'E', 'T', 'F' }; //存放非终结符
string Production[6] = { "E->E+T", "E->T", "T->T*F", "T->F", "F->(E)", "F->i" };//产生式集合
//int com= 0;//记录当前进行处理的输入字符串字符位置
int com = 0;
int line = 1;//记录处理的步骤数
bool flag = false;
int StatusNumber = 1;//栈中状态数
string stacktd = "#";//记录符号栈中内容
int Status[50] = { 0 };//记录状态栈
stack <char> Stack;//创建一个符号栈
stack <int> status;//创建一个状态栈
void Judge(int &i, int j, char arr[], char ch, string s){//判断输入串是否由文法终结符组成
    flag = false;
    for (int l = 0; l<j; l++){
        if (ch == arr[l]){
            flag = true;
            i = l;
            break;
        }
    }
    if (flag == false){
        cout << "\tError" << endl;
        //com = s.size();
        com = s.size();
    }
}
void Outputstatus(){//输出状态集
    for (int i = 0; i<StatusNumber; i++)
        cout << Status[i];
}
void Outputstring(string s){//输出未处理的字符串
    for (int i = com; i<s.size(); i++)
        cout << s.at(i);
}
void Output(string s){//输出步骤、 状态集、 符号集、 输入串
    cout << line << "\t";
    Outputstatus();
    cout << "\t" << stacktd << "\t";
    Outputstring(s);
    cout << "\t\t";
    line++;
}
void Shift(int i, string s){//移进函数 S
    Output(s);
    cout << "ACTION[" << status.top() << "," << s.at(com) << "]=S" << i << ",状态" << i << "入栈" << endl;
    status.push(i);//将状态 i 压进状态
    Status[StatusNumber] = i;//Status 记录状态栈的内容
    Stack.push(s.at(com));//将当前面临的输入串符号压进符号栈
    stacktd = stacktd + s.at(com);//stacktd 记录符号栈的内容
    com++;//当前面临的输入串字符往后移一位
    StatusNumber++;//状态数加一
}
void Goto(stack <int> st1, stack <char> st2, string s){//GoTo 语句
    int j = -1;
    int ch1 = st1.top();
    char ch2 = st2.top();
    Judge(j, 3, vn, ch2, s);//求得 ch2 在非终结符表中的位置
    if (gotoarr[ch1][j] == 0){
        cout << "\tError" << endl;
        com = s.size();
    }
    else{
        status.push(gotoarr[ch1][j]);//新状态进栈
        Status[StatusNumber] = gotoarr[ch1][j];
        StatusNumber++;
    }
}
void Reduction(int i, string s){//归约函数 R
    Output(s);
    cout << "r" << i << ":" << Production[i - 1] << "归约， GoTo(";
    int N = Production[i - 1].length() - 3;
    for (int j = 0; j<N; j++){//消除要归约的状态及符号
        status.pop();
        Stack.pop();
        StatusNumber--;
        stacktd.erase(stacktd.length() - 1);
    }
    cout << status.top() << "," << Production[i - 1].at(0) << ")=";
    Stack.push(Production[i - 1].at(0));//符号进栈
    stacktd = stacktd + Stack.top();
    Goto(status, Stack, s);
    cout << status.top() << "入栈" << endl;
    Status[StatusNumber] = status.top();
}
void Analyse(string s){//具体分析函数
    Stack.push('#');//初始化
    status.push(0);
    s = s + "#";
    int t = -1;//记录 ch 在数组 vt 的位置
    while (com<s.size()){
        int i = status.top();
        char ch = s.at(com);
        Judge(t, 6, vt, ch, s);
        if (flag == true){
            if (action[i][t] != "acc"&&action[i][t] != "0"){
                if (action[i][t].at(0) == 'S'){
                    action[i][t].erase(0, 1); //删除 action[i][t]的首字母 S
                    Shift(atoi(action[i][t].c_str()), s);//atoi(action[i][t].c_str())， 将action[i][t]转换为整型
                    action[i][t].insert(0, "S");//将 S 添加回 action[i][t]
                }
                else if (action[i][t].at(0) == 'r'){
                    action[i][t].erase(0, 1);//删除 action[i][t]的首字母 r
                    Reduction(atoi(action[i][t].c_str()), s);//atoi(action[i][t].c_str())， 将action[i][t]转换为整型
                    action[i][t].insert(0, "r");//将 r 添加回 action[i][t]
                }
            }
            else if (action[i][t] == "0"){
                cout << "\tError" << endl;
                break;
            }
            else if (action[i][t] == "acc"){
                Output(s);
                cout << "acc" << "\t 分析成功" << endl;
                break;
            }
        }
        else if (flag == false)
            break;
    }
}
int main(){
    string s;
    cout << "************************20173599周博*************************" << endl;
    cout << "输入的文法" << endl;
    for (int j = 0; j < 6; j++)
    {
        cout << Production[j] << endl;
    }
    cout << "VT:" << endl;
    for (int i = 0; i < 6; i++)
    {
        cout << vt[i] << "\t";
    }
    cout << endl;
    for (int i = 0; i <3; i++)
    {
        cout << vn[i] << "\t";
    }
    cout << endl;
    cout << "************************LR(1)分析*************************" << endl;
    char T;
        cout << "输入字符串" << endl;
        cin >> s;//输入要分析的字符串
        cout << "************************现进行如下分析*************************" << endl;
        cout << "步骤" << "\t" << "状态栈" << "\t" << "符号栈" << "\t" << "剩余输入串" << "\t" << "动作说明" << endl;
        Analyse(s);
        com = 0;//记录当前进行处理的输入字符串字符位置
        line = 1;//记录处理的步骤数
        stacktd = "#";
        StatusNumber = 1;
        while (!Stack.empty()){
            Stack.pop();
        }
        while (!status.empty()){
            status.pop();
        }
    
    return 0;
}