编译原理 实验四 LR(0)分析法(LR0分析表的自动生成) 完整代码

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简介: 编译原理 实验四 LR(0)分析法(LR0分析表的自动生成) 完整代码

思路分析

https://zombotany.blog.csdn.net/article/details/125714320

完整代码

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<set>
#include<string>
#include<fstream>
#include<map>
#include<iomanip>
#include<vector>
#include<stack>
using namespace std;
char S;//开始符
set<char> VN, VT,V;//非终结符,终结符
map<char, vector<string>> expressionSet;
//文法写在文件中
string PATH = "F:/HOMEWORK/Compiler/Lab4/test.txt";
enum motionType {
  UNKNOWN, ADDS, REDU, ACC, ERR, GOTO
};
struct cell {
  motionType mt = UNKNOWN;
  int nxtsid = -1;
  int gid = -1;
};
cell table[100][100];
FILE* fin;
vector<string> filebuffer;//文件读取的缓冲区
vector<string> inputExpression;//最后增广完成,用于进行分析的文法
int Vcnt=0;//符号数量
string inputStr;//输入待分析的字符串
int index = 0;
map<char, int> charToId;
char idToChar[100];
int gcnt = 0;
map<char, vector<int>> Gright;
vector<pair<char, string>> G;
class grammer {
public:
  int gid;
  char left;
  string right;
  grammer(const int gid, const char left, const std::string& right) :gid(gid), left(left), right(right) {}
};
vector<grammer> Gs;
struct item {
  int gid;
  int i = 0;    // 形象的说,句点在第i个字符前:i=3, xxx.x,i=0, .xxxx, i=4, xxxx.
  bool operator < (const item& oth) const {
    if (gid == oth.gid) return i < oth.i;
    return gid < oth.gid;
  }
};    // 项目及项目的状态
class state {
public:
  int sid;
  bool end = false;
  vector<item> Is;    // 该状态下的所有项目
  set<char> right_VNs;
  bool findMore() {
    if (end) return false;
    bool found = false;
    for (auto& p : Is) {
      if (VN.count(Gs[p.gid].right[p.i]) && !right_VNs.count(Gs[p.gid].right[p.i])) {    // 加入待归约项目
        right_VNs.insert(Gs[p.gid].right[p.i]);
        found = true;
        for (auto& gid : Gright[Gs[p.gid].right[p.i]]) {
          Is.push_back({ gid, 0 });
        }
      }
    }
    return found;
  }
};
vector<state> Ss;
int scnt =0 ;
map<vector<item>, int> IsToId;
void read(){
  ifstream fin(PATH);
  string str;
  if (!fin.is_open()){
    cout << "can not open this file" << endl;
    return;
  }
  while (fin >> str)
    filebuffer.push_back(str);
  //输出读取到的文法
  for (string st : filebuffer)
    cout << st << endl;
}
//增广,删除竖线|
void deleteor(){
  for (string str : filebuffer){
    if (str.find('|') != string::npos){
      //将A->beta1|beta2拆成A->beta1和A->beta2
      string right1 = str.substr(3, str.find('|') - 3);
      string newstr1 = "";
      newstr1 = str[0] + (string)"->" + right1;
      inputExpression.push_back(newstr1);
      string right2 = str.substr(str.find('|') + 1);
      string newstr2 = "";
      newstr2 += str[0] + (string)"->" + right2;
      inputExpression.push_back(newstr2);
    }
    else
      inputExpression.push_back(str);
  }
  string newstr = "S";
  newstr = newstr + (string)"->"+inputExpression[0][0];
  inputExpression.insert(inputExpression.begin(), newstr);
  S = 'S';
  cout << "\n增广\n";
  for (string str : inputExpression)
    cout << str << endl;
}
void getRight(const string& gram) {
  int s;
  char left;
  for (s = 0; s < gram.length() && gram[s] == ' '; ++s);
  left = gram[s];
  if (S == '\0') S = left;    // 起始非终结符
  for (s = 1; s < gram.length() && gram[s] == ' '; ++s);
  s += 2;
  for (int i = s; i < gram.length(); ++i) 
    V.insert(gram[i]);    // 右部所有符号
  if (!VN.count(left)) {
    VN.insert(left);    // 非终结符
    charToId[left] = Vcnt;
    idToChar[Vcnt] = left;
    ++Vcnt;
  }
  Gs.emplace_back(gcnt, left, gram.substr(s, gram.length() - s));
  Gright[left].push_back(gcnt);
  ++gcnt;
}
void readGrammers() {
  VT.insert('#');    // 终结符'#'
  charToId['#'] = Vcnt;
  idToChar[Vcnt] = '#';
  ++Vcnt;
  for (auto gram : inputExpression) 
    getRight(gram);
  for (auto str : inputExpression) {
    string strRight = str.substr(3);
    G.push_back({ str[0],strRight });
  }
  for (auto c : V) {
    if (!VN.count(c) && !VT.count(c)) {
      VT.insert(c);    // 终结符
      charToId[c] = Vcnt;
      idToChar[Vcnt] = c;
      ++Vcnt;
    }
  }
}
void displayVnVt() {
  cout << "\n非终结符\n";
  for (auto c : VN)
    cout << c << " ";
  cout << "\n终结符\n";
  for (auto c : VT)
    cout << c << " ";
}
void printState(int sid) {
  cout << "\n---------state---------" << endl;
  cout << "sid: " << sid << endl;
  cout << "isend: " << (Ss[sid].end ? "true" : "false") << endl << endl;
  for (auto& p : Ss[sid].Is) {
    cout << Gs[p.gid].left << "->";
    for (int i = 0; i < p.i; ++i) {
      cout << Gs[p.gid].right[i];
    }
    cout << ".";
    for (int i = p.i; i < Gs[p.gid].right.length(); ++i) {
      cout << Gs[p.gid].right[i];
    }
    cout << endl;
  }
  cout << "-----------------------" << endl;
}
int derivateState(int isid, char c);
void derivateAll(int sid) {
  if (Ss[sid].end) return;
  std::set<char> input_c;
  for (auto& p : Ss[sid].Is) {
    input_c.insert(Gs[p.gid].right[p.i]);
  }
  for (auto& c : input_c) {
    int nxtsid = derivateState(sid, c);
    if (nxtsid == -1) continue;
    // assert(table[sid][charToId[c]].mt == UNKNOWN);
    if (VN.count(c)) {    // 是非终结符
      table[sid][charToId[c]].mt = GOTO;
      table[sid][charToId[c]].nxtsid = nxtsid;
    }
    else {    // 是终结符
      table[sid][charToId[c]].mt = ADDS;
      table[sid][charToId[c]].nxtsid = nxtsid;
    }
  }
}
int derivateState(int isid, char c) {
  if (Ss[isid].end) return -1;
  state ts;
  bool isend = false;
  for (auto& p : Ss[isid].Is) {
    if (Gs[p.gid].right[p.i] == c) {
      ts.Is.push_back({ p.gid,p.i + 1 });
      if (Gs[p.gid].right.length() == p.i + 1) {
        isend = ts.end = true;
      }
    }
  }
  if (ts.Is.size() == 0) return -1;
  ts.findMore();
  int sid;
  bool rec = false;
  if (IsToId.count(ts.Is)) {
    sid = IsToId[ts.Is];
    rec = true;
  }
  else {
    IsToId[ts.Is] = sid = scnt++;
    ts.sid = sid;
    Ss.push_back(ts);
    printState(sid);
  }
  if (!rec) derivateAll(sid);    // 这步递归调用有点危险
  return sid;
}
int generateI0() {
  Ss.emplace_back();
  Ss[0].right_VNs.insert(S);
  for (auto gid : Gright[S]) {    // 理论上用拓展文法拓展后,仅有一条入口规则
    Ss[0].Is.push_back({ gid,0 });
  }
  while (Ss[0].findMore());
  printState(0);
  IsToId[Ss[0].Is] = scnt++;
  return 0;
}
void fillTable() {
  int ssid = generateI0();
  derivateAll(ssid);
  for (int sid = 0; sid < IsToId.size(); ++sid) {
    if (Ss[sid].end) {    // 是终态
      if (Gs[Ss[sid].Is[0].gid].right[Ss[sid].Is[0].i - 1] == '#') {
        table[sid][charToId['#']].mt = ACC;
      }
      else {
        table[sid][0].mt = REDU;
        table[sid][0].gid = Ss[sid].Is[0].gid;
        for (int i = VN.size()+1; i < Vcnt; ++i) {
          table[sid][i].mt = REDU;
          table[sid][i].gid = Ss[sid].Is[0].gid;
        }
      }
    }
  }
}
map<char, string> LRTable[20];
void printTable() {
  cout <<setw(5)<< " ";
  for (int j = VT.size(); j < Vcnt; ++j) {
    char ch= idToChar[j];
    cout <<setw(5)<<ch;
  }
  for (int j = 0; j < VT.size(); ++j) {
    char ch= idToChar[j];
    cout << setw(5) << ch;
  }
  cout << endl;
  for (int i = 0; i < IsToId.size(); ++i) {
    cout << setw(5)<< i;
    for (int j = VT.size(); j < Vcnt; ++j) {
      if (table[i][j].mt == ADDS) {
        string str = "s" + to_string(table[i][j].nxtsid);
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else if (table[i][j].mt == REDU) {
        if (i == 1) {
          if (idToChar[j] == '#') {
            string str = "ACC";
            LRTable[i]['#'] = str;
            table[i][j].mt = ACC;
            cout << setw(5) << str;
          }
          else cout << setw(5) << " ";
        }
        else {
          string str = "r" + to_string(table[i][j].gid);
          LRTable[i][idToChar[j]] = str;
          LRTable[i]['#'] = str;
          cout << setw(5) << str;
        }
      }
      else if (table[i][j].mt == ACC) {
        string str = "ACC";
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else if (table[i][j].mt == GOTO) {
        string str = to_string(table[i][j].nxtsid);
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else {
        string str = "";
        cout << setw(5) << str;
      }
    }
    for (int j = 0; j < VT.size(); ++j) {
      if (table[i][j].mt == ADDS) {
        string str = "s" + to_string(table[i][j].nxtsid);
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else if (table[i][j].mt == REDU) {
        if (i == 1) {
          if (idToChar[j] == '#') {
            string str = "ACC";
            LRTable[i]['#'] = str;
            table[i][j].mt = ACC;
            cout << setw(5) << str;
          }
          else cout << setw(5) << " ";
        }
        else {
          string str = "r" + to_string(table[i][j].gid);
          LRTable[i][idToChar[j]] = str;
          LRTable[i]['#'] = str;
          cout << setw(5) << str;
        }
      }
      else if (table[i][j].mt == ACC) {
        string str = "ACC";
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else if (table[i][j].mt == GOTO) {
        string str = to_string(table[i][j].nxtsid);
        LRTable[i][idToChar[j]] = str;
        cout << setw(5) << str;
      }
      else {
        string str = "";
        cout << setw(5) << str;
      }
    }
    cout << endl;
  }
  //for (int i = 0; i < IsToId.size(); i++) {
  //  cout << i << " ";
  //  for (auto node : LRTable[i]) {
  //    cout << node.first << ":" << node.second << " ";
  //  }
  //  cout << endl;
  //}
}
stack<int> statusStack;
stack<char> symbolStack;
void display(int p, string input, string action) {
  string status = "";
  stack<int> tempStatusStack = statusStack;
  while (!tempStatusStack.empty()) {
    status += to_string(tempStatusStack.top());
    tempStatusStack.pop();
  }
  string symbol = "";
  stack<char> tempSymbolStack = symbolStack;
  while (!tempSymbolStack.empty()) {
    symbol += tempSymbolStack.top();
    tempSymbolStack.pop();
  }
  string in = input.substr(p);
  string actionstr = "";
  if (action == "ACC")
    actionstr = "acc:分析成功";
  else if (action[0] == 'r') {
    actionstr += action;
    int st = stoi(action.substr(1));
    actionstr += ":用";
    actionstr += inputExpression[st];
    actionstr += "规约";
  }
  else if (action[0] == 's') {
    actionstr += action;
    int st = stoi(action.substr(1));
    actionstr += ":状态";
    actionstr += to_string(st);
    actionstr += "入栈";
  }
  cout << setw(20) << status << setw(20) << symbol << setw(20) << in << setw(20) << actionstr << endl;
}
void LR0Analysis() {
  inputStr += '#';
  int p = 0;
  cout << endl << inputStr << endl;
  cout << setw(20) << "状态栈" << setw(20) << "符号栈" << setw(20) << "输入串" << setw(20) << "动作" << endl;
  statusStack.push(0);
  symbolStack.push('#');
  while (1) {
    int status = statusStack.top();
    char nextChar = inputStr[p];
    int nextStatus = -1;
    if (LRTable[status].count(nextChar)) {
      string info = LRTable[status][nextChar];
      display(p,inputStr,info);
      if (info == "ACC")
        break;
      if (info[0] == 's') {//移进状态
        nextStatus = stoi(info.substr(1));
        statusStack.push(nextStatus);
        symbolStack.push(nextChar);
        p++;
      }
      else if (info[0] == 'r') {
        nextStatus = stoi(info.substr(1));
        for (int i = 0; i < G[nextStatus].second.size(); i++) {
          symbolStack.pop();
          statusStack.pop();
        }
        char temp = G[nextStatus].first;
        symbolStack.push(temp);
        int s = statusStack.top();
        statusStack.push(stoi(LRTable[s][temp]));
      }
      else {
        break;
      }
    }
    else {
      cout << "ERROR";
      return;
    }
  }
}
int main()
{
  //从文件读取文法
  read();
  //增广
  deleteor();
  readGrammers();
  displayVnVt();
  fillTable();
  printTable();
  cout << "\n输入语句:\n";
  cin >> inputStr;
  LR0Analysis();
  return 0;
}

输入文件(test.txt)

E->aA|bB
A->cA|d
B->cB|d


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