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1、实验三 LR(1)分析法实验学时：4实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的 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：(产生式有误，进行修改) （1）E- E+T（2）E- ET（E-T）（3）T- T*F（4）T- T/F(T-F)（5）F- (E)（6）F- i三、实验目的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
2、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10#i+i*i#ACTION0,i=S5,状态5入栈205#i+i*i#r6: Fi归约,GOTO(0,F)=3入栈303#F+i*i#r4: TF归约,GOTO(0,T)=3入栈402#T+i*i#r2: ET归约,GOTO(0,E)=1入栈501#E+i*i#ACTION1,+=S6,状态6入栈6016#E+i*i#ACTION6,i=S5,状态5入栈70165#E+i*i#r6: F
3、i归约,GOTO(6,F)=3入栈80163#E+F*i#r4: TF归约,GOTO(6,T)=9入栈90169#E+T*i#ACTION9,*=S7,状态7入栈1001697#E+T*i#ACTION7,i=S5,状态5入栈11016975#E+T*i#r6:Fi归约,GOTO(7,F)=10入栈120169710#E+T*F#r3: TT*F归约,GOTO(6,T)=9入栈130169#E+T#r1:EE+T,GOTO(0,E)=1入栈1401#E#Acc：分析成功实验报告正文的内容：u 描述LR(1)语法分析程序的设计思想:u 定义项目的一般形式是Aab, a1a2ak ，这样的一个项目
4、称为一个LR(k)项目。项目中的 a1a2ak 称为它的向前搜索符串(或展望串)，令K=1,即为LR(1)语法分析程序。在此，重新定义CLOSURE(I)的算法：项目集I 的闭包CLOSURE(I)构造方法：1. I的任何项目都属于CLOSURE(I)。2. 若项目AaBb, a属于CLOSURE(I)，Bx 是一个产生式，那么，对于FIRST(ba) 中的每个终结符b，如果Bx, b原来不在CLOSURE(I)中，则把它加进去。3. 重复执行步骤2，直至CLOSURE(I)不再增大为止。GO()的算法保持与LR语法分析程序一样，通过以下方法构造文法分析表：动作ACTION和状态转换GOTO构
5、造如下：1. 若项目Aaab, b属于Ik且GO(Ik, a)Ij， a为终结符，则置ACTIONk, a为 “sj”。2. 若项目Aa，a属于Ik，则置ACTIONk, a为 “rj”；其中假定Aa为文法G的第j个产生式。3. 若项目SS, #属于Ik，则置ACTIONk, #为 “acc”。4. 若GO(Ik，A)Ij，则置GOTOk, A=j。5. 分析表中凡不能用规则1至4填入信息的空白栏均填上“出错标志”。当具体面对输入串时，通过查表进行分析该进行何种动作。u 程序结构描述：函数调用格式、参数含义、返回值描述、函数功能均在程序源代码出注释出来，在此不再赘述，详细含义请参照源代码cpp
6、文件。u 详细的算法描述（程序执行流程图）:(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，Si为状态栈，Xi为文法符号栈。状态转换表用GOTOi，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，
7、X为终结符或非终结符。u ACTIONi，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： actioni，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： actioni，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=GOTOi,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
8、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、实验要求本程序原本的设计思想与实验二相仿，但由于此种设计思想会导致程序灵活性大大降低，故对设计思想进行优化，在此，不在对原程序设计思想进行阐述，仅对改良后的程序设计思想进行阐述。该文法的LR(1)分析表：算术表达式文法的LR分析表状态ACTIONGOTOi+*()#ET F0S5S41231S6acc2r2S7r2r23r4r4r4r44S5S48235r6r6r6r66S5S4937S5S4108S6S119r1S7r1r110r3r3r3r311r5r5r5r
9、5本程序根据给出的LR(1)文法分析表，构造string 类的action126=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 类的gotoarr123=1,2,3, /GOTO表0,0,0,0,0,0,0,0,0,8,2,3,0,0,0,0,9,3,0,
10、0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0，用以记录LR(1)分析表的内容。定义终结符集vt，非终结符集vn,产生式集合Production,状态栈status,用int类的数组Status记录栈的内容，符号栈Stack，用string类的stacktd记录栈的内容，定义移进函数Shift(),Goto函数Goto(),归约函数Reduction(),具体的分析函数Analyse()，对于给定的字符串，读取状态栈的栈顶元素及字符串当前的首字母，先通过函数Judge判断符号栈栈顶元素是否在文法终结符集中，若不在，则输出Error，结束程序，若在其中，则返回字符串首字母在终结符vt的
11、下表，再通过查action表，执行相对应的操作，执行移进函数Shift()或归约函数Reduction()，同时若执行归约操作，再通过查找Goto表判断应转到的状态，执行相应的Goto函数Goto()，重复进行以上步骤，直至分析执行至输出acc或Error，程序结束。u 给出软件的测试方法和测试结果：根据程序的提示，输入一由该文法的终结符组成的字符串，程序即会进行分析，具体的测试实例如下：正确的输入：错误的输入：u 实验总结 （设计的特点、不足、收获与体会）：本程序摒弃了原设计思想，改使用构造action及Goto表来存储LR(1)分析表的内容,对于不同的产生式，只需修改其对应的action表
12、，Goto表，终结符及非终结符表即可，大大提高了程序分析的灵活性，但由于时间有限，测试实例不足，程序可能存在未知错误，在此需进一步改善，通过本次实验，进一步加深了对于LR(1)分析法的理解与应用，同时关于本次实验，有几点深刻的体会：程序的设计思想是程序的灵魂，在程序编写之前，一定要仔细阅读实验要求，正确理解实验要求，并综合考虑程序的算法优化，灵活性等诸多方面，作出正确的设计思想。程序的实际编写工作是一门细致的工作，编写过程中一定要认真仔细，因为程序中的一个小错误可能会引起一连串的错误，同时编写时务必详细仔细，避免程序的逻辑错误，因为程序的逻辑错误调试是们十分复杂耗时的工作，对于程序编写中的一个
13、小的逻辑错误，需要耗费大量时间调试，而本实验在编写完成后，即消耗接近两天的时间进行调试，所以程序的编写务求认真、仔细、准确。PS:实验源代码请参照cpp文件。#include#include#includeusing namespace std;string action126=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,
14、0,r1,r1, 0,r3,r3,0,r3,r3, 0,r5,r5,0,r5,r5;int gotoarr123=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 vt6=i,+,*,(,),#; /存放终结符 char vn3=E,T,F; /存放非终结符 string Production6=E-E+T,E-T,T-T*F,T-F,F-(E),F-i;/产生式集合int count=0;/记录当前进行处理的输入字符串字符位置int line=1;/记
15、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 Status50=0;/记录状态栈stack Stack;/创建一个符号栈stack 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;lj;l+)if(ch=arrl)flag=true;i=l;break;if(flag=false)couttErrorendl;count=s.s
16、ize();void Outputstatus()/输出状态集for(int i=0;iStatusNumber;i+)coutStatusi;void Outputstring(string s)/输出未处理的字符串for(int i=count;is.size();i+)couts.at(i);void Output(string s)/输出步骤、状态集、符号集、输入串 coutlinet; Outputstatus(); couttstacktdt; Outputstring(s); couttt; line+;void Shift(int i,string s)/移进函数SOutput
17、(s); coutACTIONstatus.top(),s.at(count)=Si,状态i入栈endl; status.push(i);/将状态i压进状态栈 StatusStatusNumber=i;/Status记录状态栈的内容 Stack.push(s.at(count);/将当前面临的输入串符号压进符号栈 stacktd=stacktd+s.at(count);/stacktd记录符号栈的内容 count+;/当前面临的输入串字符往后移一位StatusNumber+;/状态数加一void Goto(stack st1,stack st2,string s)/GoTo语句int j=-1
18、; 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(gotoarrch1j=0)couttErrorendl; count=s.size();elsestatus.push(gotoarrch1j);/新状态进栈 StatusStatusNumber=gotoarrch1j; StatusNumber+; void Reduction(int i,string s)/归约函数R Output(s);coutri:Productioni-1归约，GoTo(;int N=Productioni-
19、1.length()-3;for(int j=0;jN;j+)/消除要归约的状态及符号status.pop();Stack.pop();StatusNumber-;stacktd.erase(stacktd.length()-1);coutstatus.top(),Productioni-1.at(0)=; Stack.push(Productioni-1.at(0);/符号进栈stacktd=stacktd+Stack.top(); Goto(status,Stack,s); coutstatus.top()入栈endl;StatusStatusNumber=status.top();voi
20、d 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(counts.size()int i=status.top();char ch=s.at(count);Judge(t,6,vt,ch,s);if(flag=true)if(actionit!=acc&actionit!=0)if(actionit.at(0)=S) actionit.erase(0,1);/删除actionit的首字母S Shift(atoi(actionit.c_str(),s);/ato
21、i(actionit.c_str()，将actionit转换为整型 actionit.insert(0,S);/将S添加回actionit else if(actionit.at(0)=r) actionit.erase(0,1);/删除actionit的首字母r Reduction(atoi(actionit.c_str(),s);/atoi(actionit.c_str()，将actionit转换为整型 actionit.insert(0,r);/将r添加回actionit else if(actionit=0)couttErrorendl;break; else if(actionit=
22、acc) Output(s); coutacct分析成功endl; break; else if(flag=false)break;int main()string s;cout*LR(1)分析*endl; cout本分析文法产生式为endl;for(int j=0;j6;j+)coutProductionjendl;cout*LR(1)分析*endl;char T;docout输入字符串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);count=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(); cout是否继续分析,Y或y继续T;while(T=y|T=Y); return 0;