LL(1)分析法_C++实现

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#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<string.h>/*******************************************/int count=0;              /*分解的产生式的个数*/int number;               /*所有终结符和非终结符的总数*/char start;               /*开始符号*/char termin[50];          /*终结符号*/char non_ter[50];         /*非终结符号*/char v[50];               /*所有符号*/char left[50];            /*左部*/char right[50][50];       /*右部*/char first[50][50],follow[50][50];       /*各产生式右部的FIRST和左部的FOLLOW集合*/char first1[50][50];      /*所有单个符号的FIRST集合*/char select[50][50];      /*各单个产生式的SELECT集合*/char f[50],F[50];         /*记录各符号的FIRST和FOLLOW是否已求过*/char empty[20];           /*记录可直接推出^的符号*/char TEMP[50];            /*求FOLLOW时存放某一符号串的FIRST集合*/int validity=1;           /*表示输入文法是否有效*/int ll=1;                 /*表示输入文法是否为LL(1)文法*/int M[20][20];            /*分析表*/char choose;              /*用户输入时使用*/char empt[20];            /*求_emp()时使用*/char fo[20];              /*求FOLLOW集合时使用*//******************************************* 判断一个字符是否在指定字符串中********************************************/int in(char c,char *p){    int i;    if(strlen(p)==0)        return(0);    for(i=0;;i++)    {           if(p[i]==c)            return(1);       /*若在，返回1*/        if(i==strlen(p))            return(0);       /*若不在，返回0*/    }}/******************************************* 得到一个不是非终结符的符号********************************************/char c(){    char c='A';    while(in(c,non_ter)==1)        c++;    return(c);}/******************************************* 分解含有左递归的产生式********************************************/void recur(char *point){                     /*完整的产生式在point[]中*/    int j,m=0,n=3,k;    char temp[20],ch;    ch=c();           /*得到一个非终结符*/    k=strlen(non_ter);    non_ter[k]=ch;    non_ter[k+1]='\0';    for(j=0;j<=strlen(point)-1;j++)    {           if(point[n]==point[0])        {                          /*如果‘|’后的首符号和左部相同*/            for(j=n+1;j<=strlen(point)-1;j++)            {                while(point[j]!='|'&&point[j]!='\0')                    temp[m++]=point[j++];                left[count]=ch;                memcpy(right[count],temp,m);                right[count][m]=ch;                right[count][m+1]='\0';                m=0;                count++;                if(point[j]=='|')                {                    n=j+1;                    break;                }            }        }        else        {                          /*如果‘|’后的首符号和左部不同*/            left[count]=ch;            right[count][0]='^';            right[count][1]='\0';            count++;            for(j=n;j<=strlen(point)-1;j++)            {                if(point[j]!='|')                    temp[m++]=point[j];                else                {                    left[count]=point[0];                    memcpy(right[count],temp,m);                    right[count][m]=ch;                    right[count][m+1]='\0';                    printf(" count=%d ",count);                    m=0;                    count++;                }            }            left[count]=point[0];            memcpy(right[count],temp,m);            right[count][m]=ch;            right[count][m+1]='\0';            count++;            m=0;        }    }}/******************************************* 分解不含有左递归的产生式********************************************/void non_re(char *point){    int m=0,j;    char temp[20];    for(j=3;j<=strlen(point)-1;j++)    {        if(point[j]!='|')            temp[m++]=point[j];        else        {            left[count]=point[0];            memcpy(right[count],temp,m);            right[count][m]='\0';            m=0;            count++;        }    }    left[count]=point[0];    memcpy(right[count],temp,m);    right[count][m]='\0';    count++;    m=0;}/******************************************* 读入一个文法********************************************/char grammer(char *t,char *n,char *left,char right[50][50]){    char vn[50],vt[50];    char s;    char p[50][50];    int i,j,k;    printf("\n请输入文法的非终结符号串：");    scanf("%s",vn);    getchar();    i=strlen(vn);    memcpy(n,vn,i);    n[i]='\0';    printf("请输入文法的终结符号串：");    scanf("%s",vt);    getchar();    i=strlen(vt);    memcpy(t,vt,i);    t[i]='\0';    printf("请输入文法的开始符号：");    scanf("%c",&s);    getchar();    printf("请输入文法产生式的条数：");    scanf("%d",&i);    getchar();    for(j=1;j<=i;j++)    {        printf("请输入文法的第%d条（共%d条）产生式：",j,i);        scanf("%s",p[j-1]);        getchar();    }    for(j=0;j<=i-1;j++)        if(p[j][1]!='-'||p[j][2]!='>')        {   printf("\ninput error!");            validity=0;            return('\0');        }            /*检测输入错误*/   for(k=0;k<=i-1;k++)   {                        /*分解输入的各产生式*/        if(p[k][3]==p[k][0])            recur(p[k]);        else            non_re(p[k]);    }    return(s);}/******************************************* 将单个符号或符号串并入另一符号串********************************************/void merge(char *d,char *s,int type){                 /*d是目标符号串，s是源串，type＝1，源串中的‘ ^ ’一并并入目串；                   type＝2，源串中的‘ ^ ’不并入目串*/    int i,j;    for(i=0;i<=strlen(s)-1;i++)    {        if(type==2&&s[i]=='^')            ;        else        {            for(j=0;;j++)            {                if(j<strlen(d)&&s[i]==d[j])                   break;                if(j==strlen(d))                {                    d[j]=s[i];                    d[j+1]='\0';                    break;                }            }        }    }}/******************************************* 求所有能直接推出^的符号********************************************/void emp(char c){                   /*即求所有由‘ ^ ’推出的符号*/    char temp[10];    int i;    for(i=0;i<=count-1;i++)    {        if(right[i][0]==c&&strlen(right[i])==1)        {            temp[0]=left[i];            temp[1]='\0';            merge(empty,temp,1);            emp(left[i]);        }    }}/******************************************* 求某一符号能否推出‘ ^ ’********************************************/int _emp(char c){                  /*若能推出，返回1；否则，返回0*/    int i,j,k,result=1,mark=0;    char temp[20];    temp[0]=c;    temp[1]='\0';    merge(empt,temp,1);    if(in(c,empty)==1)        return(1);    for(i=0;;i++)    {        if(i==count)            return(0);        if(left[i]==c)         /*找一个左部为c的产生式*/        {            j=strlen(right[i]);    /*j为右部的长度*/            if(j==1&&in(right[i][0],empty)==1)                return(1);            else if(j==1&&in(right[i][0],termin)==1)                return(0);            else             {                for(k=0;k<=j-1;k++)                    if(in(right[i][k],empt)==1)                        mark=1;                if(mark==1)                    continue;                else                {                    for(k=0;k<=j-1;k++)                    {                        result*=_emp(right[i][k]);                        temp[0]=right[i][k];                        temp[1]='\0';                        merge(empt,temp,1);                    }                }            }            if(result==0&&i<count)                continue;            else if(result==1&&i<count)                return(1);        }    }}/******************************************* 判断读入的文法是否正确********************************************/int judge(){    int i,j;    for(i=0;i<=count-1;i++)    {        if(in(left[i],non_ter)==0)        {                    /*若左部不在非终结符中，报错*/            printf("\nerror1!");            validity=0;            return(0);        }        for(j=0;j<=strlen(right[i])-1;j++)        {            if(in(right[i][j],non_ter)==0&&in(right[i][j],termin)==0&&right[i][j]!='^')            {               /*若右部某一符号不在非终结符、终结符中且不为‘ ^ ’，报错*/                printf("\nerror2!");                validity=0;                return(0);            }        }    }    return(1);}/******************************************* 求单个符号的FIRST********************************************/void first2(int i){                     /*i为符号在所有输入符号中的序号*/    char c,temp[20];    int j,k,m;    c=v[i];    char ch='^';    emp(ch);    if(in(c,termin)==1)       /*若为终结符*/    {        first1[i][0]=c;        first1[i][1]='\0';    }       else if(in(c,non_ter)==1)       /*若为非终结符*/    {        for(j=0;j<=count-1;j++)        {            if(left[j]==c)            {                if(in(right[j][0],termin)==1||right[j][0]=='^')                {                    temp[0]=right[j][0];                    temp[1]='\0';                    merge(first1[i],temp,1);                }                else if(in(right[j][0],non_ter)==1)                {                    if(right[j][0]==c)                        continue;                    for(k=0;;k++)                        if(v[k]==right[j][0])                            break;                    if(f[k]=='0')                    {                           first2(k);                        f[k]='1';                    }                    merge(first1[i],first1[k],2);                    for(k=0;k<=strlen(right[j])-1;k++)                    {                        empt[0]='\0';                        if(_emp(right[j][k])==1&&k<strlen(right[j])-1)                        {                            for(m=0;;m++)                                if(v[m]==right[j][k+1])                                    break;                            if(f[m]=='0')                            {                                first2(m);                                f[m]='1';                            }                            merge(first1[i],first1[m],2);                        }                        else if(_emp(right[j][k])==1&&k==strlen(right[j])-1)                        {                            temp[0]='^';                            temp[1]='\0';                            merge(first1[i],temp,1);                        }                        else                             break;                    }                }            }        }    }    f[i]='1';}/******************************************* 求各产生式右部的FIRST********************************************/void FIRST(int i,char *p){    int length;    int j,k,m;    char temp[20];    length=strlen(p);    if(length==1)                  /*如果右部为单个符号*/    {        if(p[0]=='^')        {               if(i>=0)            {                first[i][0]='^';                first[i][1]='\0';            }            else            {                TEMP[0]='^';                TEMP[1]='\0';            }        }        else        {               for(j=0;;j++)                if(v[j]==p[0])                    break;            if(i>=0)            {                memcpy(first[i],first1[j],strlen(first1[j]));                first[i][strlen(first1[j])]='\0';            }            else            {                memcpy(TEMP,first1[j],strlen(first1[j]));                TEMP[strlen(first1[j])]='\0';            }        }    }    else                      /*如果右部为符号串*/    {        for(j=0;;j++)            if(v[j]==p[0])                break;        if(i>=0)            merge(first[i],first1[j],2);        else            merge(TEMP,first1[j],2);        for(k=0;k<=length-1;k++)        {            empt[0]='\0';            if(_emp(p[k])==1&&k<length-1)            {                 for(m=0;;m++)                    if(v[m]==right[i][k+1])                        break;                if(i>=0)                    merge(first[i],first1[m],2);                else                    merge(TEMP,first1[m],2);            }            else if(_emp(p[k])==1&&k==length-1)            {                temp[0]='^';                temp[1]='\0';                if(i>=0)                    merge(first[i],temp,1);                   else                    merge(TEMP,temp,1);            }            else if(_emp(p[k])==0)                break;        }    }}/******************************************* 求各产生式左部的FOLLOW********************************************/void FOLLOW(int i){    int j,k,m,n,result=1;    char c,temp[20];    c=non_ter[i];             /*c为待求的非终结符*/    temp[0]=c;    temp[1]='\0';    merge(fo,temp,1);    if(c==start)    {                         /*若为开始符号*/        temp[0]='#';        temp[1]='\0';        merge(follow[i],temp,1);    }    for(j=0;j<=count-1;j++)    {        if(in(c,right[j])==1)     /*找一个右部含有c的产生式*/        {            for(k=0;;k++)                if(right[j][k]==c)                    break;       /*k为c在该产生式右部的序号*/            for(m=0;;m++)                if(v[m]==left[j])                    break;        /*m为产生式左部非终结符在所有符号中的序号*/            if(k==strlen(right[j])-1)            {              /*如果c在产生式右部的最后*/                if(in(v[m],fo)==1)                {                    merge(follow[i],follow[m],1);                    continue;                }                if(F[m]=='0')                {                    FOLLOW(m);                    F[m]='1';                }                merge(follow[i],follow[m],1);            }            else             {              /*如果c不在产生式右部的最后*/                for(n=k+1;n<=strlen(right[j])-1;n++)                {                       empt[0]='\0';                    result*=_emp(right[j][n]);                }                if(result==1)                {         /*如果右部c后面的符号串能推出^*/                    if(in(v[m],fo)==1)                    {           /*避免循环递归*/                        merge(follow[i],follow[m],1);                        continue;                    }                    if(F[m]=='0')                    {                        FOLLOW(m);                        F[m]='1';                    }                    merge(follow[i],follow[m],1);                }                for(n=k+1;n<=strlen(right[j])-1;n++)                    temp[n-k-1]=right[j][n];                       temp[strlen(right[j])-k-1]='\0';                FIRST(-1,temp);                merge(follow[i],TEMP,2);            }        }    }    F[i]='1';}/******************************************* 判断读入文法是否为一个LL(1)文法********************************************/int ll1(){    int i,j,length,result=1;    char temp[50];    for(j=0;j<=49;j++)    {                              /*初始化*/        first[j][0]='\0';        follow[j][0]='\0';        first1[j][0]='\0';        select[j][0]='\0';        TEMP[j]='\0';        temp[j]='\0';        f[j]='0';        F[j]='0';    }    for(j=0;j<=strlen(v)-1;j++)        first2(j);                /*求单个符号的FIRST集合*/    printf("\nfirst1:");    for(j=0;j<=strlen(v)-1;j++)        printf("%c:%s  ",v[j],first1[j]);    printf("\nempty:%s",empty);    printf("\n:::\n_emp:");    for(j=0;j<=strlen(v)-1;j++)        printf("%d  ",_emp(v[j]));    for(i=0;i<=count-1;i++)        FIRST(i,right[i]);          /*求FIRST*/    printf("\n");    for(j=0;j<=strlen(non_ter)-1;j++)    {                               /*求FOLLOW*/        if(fo[j]==0)        {            fo[0]='\0';            FOLLOW(j);        }    }    printf("\nfirst:");    for(i=0;i<=count-1;i++)        printf("%s ",first[i]);    printf("\nfollow:");    for(i=0;i<=strlen(non_ter)-1;i++)        printf("%s ",follow[i]);    for(i=0;i<=count-1;i++)    {                          /*求每一产生式的SELECT集合*/        memcpy(select[i],first[i],strlen(first[i]));        select[i][strlen(first[i])]='\0';        for(j=0;j<=strlen(right[i])-1;j++)            result*=_emp(right[i][j]);        if(strlen(right[i])==1&&right[i][0]=='^')            result=1;        if(result==1)        {               for(j=0;;j++)                if(v[j]==left[i])                    break;            merge(select[i],follow[j],1);        }    }    printf("\nselect:");    for(i=0;i<=count-1;i++)        printf("%s ",select[i]);    memcpy(temp,select[0],strlen(select[0]));    temp[strlen(select[0])]='\0';    for(i=1;i<=count-1;i++)    {                 /*判断输入文法是否为LL(1)文法*/        length=strlen(temp);        if(left[i]==left[i-1])        {            merge(temp,select[i],1);            if(strlen(temp)<length+strlen(select[i]))                return(0);        }        else        {            temp[0]='\0';            memcpy(temp,select[i],strlen(select[i]));            temp[strlen(select[i])]='\0';        }    }    return(1);}/******************************************* 构造分析表M********************************************/void MM(){    int i,j,k,m;    for(i=0;i<=19;i++)        for(j=0;j<=19;j++)            M[i][j]=-1;    i=strlen(termin);    termin[i]='#';     /*将#加入终结符数组*/    termin[i+1]='\0';    for(i=0;i<=count-1;i++)    {        for(m=0;;m++)            if(non_ter[m]==left[i])                break;      /*m为产生式左部非终结符的序号*/        for(j=0;j<=strlen(select[i])-1;j++)        {            if(in(select[i][j],termin)==1)            {                for(k=0;;k++)                    if(termin[k]==select[i][j])                        break;        /*k为产生式右部终结符的序号*/                M[m][k]=i;            }        }    }}/******************************************* 总控算法********************************************/void syntax(){    int i,j,k,m,n,p,q;    char ch;    char S[50],str[50];    printf("请输入该文法的句型：");    scanf("%s",str);    getchar();    i=strlen(str);    str[i]='#';    str[i+1]='\0';    S[0]='#';    S[1]=start;    S[2]='\0';    j=0;    ch=str[j];    while(1)    {        if(in(S[strlen(S)-1],termin)==1)        {            if(S[strlen(S)-1]!=ch)            {                printf("\n该符号串不是文法的句型！");                return;            }            else if(S[strlen(S)-1]=='#')            {                printf("\n该符号串是文法的句型.");                return;            }            else            {                S[strlen(S)-1]='\0';                j++;                ch=str[j];            }        }        else         {               for(i=0;;i++)                if(non_ter[i]==S[strlen(S)-1])                    break;            for(k=0;;k++)            {                   if(termin[k]==ch)                    break;                if(k==strlen(termin))                {                    printf("\n词法错误！");                    return;                }            }            if(M[i][k]==-1)            {                printf("\n语法错误！");                return;            }            else            {                m=M[i][k];                if(right[m][0]=='^')                    S[strlen(S)-1]='\0';                else                {                    p=strlen(S)-1;                    q=p;                    for(n=strlen(right[m])-1;n>=0;n--)                        S[p++]=right[m][n];                    S[q+strlen(right[m])]='\0';                }            }        }        printf("\nS:%s str:",S);        for(p=j;p<=strlen(str)-1;p++)            printf("%c",str[p]);        printf(" ");    }}/******************************************* 一个用户调用函数********************************************/void menu(){    syntax();    printf("\n是否继续？(y or n):");    scanf("%c",&choose);    getchar();    while(choose=='y')        {             menu();        }}/******************************************* 主函数********************************************/int main(){    int i,j;    start=grammer(termin,non_ter,left,right);               /*读入一个文法*/    printf("count=%d",count);    printf("\nstart:%c",start);    strcpy(v,non_ter);    strcat(v,termin);    printf("\nv:%s",v);    printf("\nnon_ter:%s",non_ter);    printf("\ntermin:%s",termin);    printf("\nright:");    for(i=0;i<=count-1;i++)        printf("%s   ",right[i]);     printf("\nleft:");    for(i=0;i<=count-1;i++)        printf("%c   ",left[i]);                if(validity==1)       validity=judge();    printf("\nvalidity=%d",validity);    if(validity==1)    {        printf("\n文法有效");        ll=ll1();        printf("\nll=%d",ll);        if(ll==0)            printf("\n该文法不是一个LL1文法！");        else        {            MM();            printf("\n");            for(i=0;i<=19;i++)                for(j=0;j<=19;j++)                    if(M[i][j]>=0)                        printf("M[%d][%d]=%d ",i,j,M[i][j]);            printf("\n");            menu();        }    }    return 0;}

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