java 求First集和Follow集

package cn.spy.action;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
import java.util.StringTokenizer;
/**
 *运行要求：
 * 1、一行只能输入一个句子，且不能拖延到第二行，当然可以加多个或语句
 * 2、推导符号，只能是→和->中一种，每行语句中必须有推导符
 * 3、如果某非终结符的是次大写字母表的某个字符，那么在后面只能用’或者'来表示
 * 4、最后用end结束
 *实现功能：
 * 1、标准文法输入
 * 2、求First集和First求解算法
 * 3、求Follow集合Follow集求解算法
 * 4、随便多个语句输入
 * 5、忽略空格的影响
 * 6、兼容两种推导符的输入和中英文输入一撇符和或连接符
 * 7、简单输入错误判断功能
 *某一输入实例：
 * E->TE'
 * E'->+E|ε
 * T->FT'
 * T'->T|ε
 * F->PF'
 * F'->*F'|ε
 * P->(E)|a|b|^
 * end
 */
public class FirstFollow3 {
public ArrayList<String[]> in=new ArrayList<String[]>();//这数据结构真是逼人绝路才去想到绝处逢生，哈哈，关键实现了可变长度文法接收，在这存放的是拆分后最简单的文法，也是由用户输入
public ArrayList<String[]> first = new ArrayList<String[]>();//包括左推导符和其First集
public ArrayList<String[]> follow = new ArrayList<String[]>();
public ArrayList<String[]> track = new ArrayList<String[]>();//track有一条一条的非终结符串组成的路径数组
public FirstFollow3(){
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请分行输入一个完整文法:(end结束)");
String sline="";
sline=sc.nextLine();
while(!sline.startsWith("end")){
StringBuffer buffer=new StringBuffer(sline);
int l=buffer.indexOf(" ");
while(l>=0){//去空格
buffer.delete(l,l+1);
l=buffer.indexOf(" ");
}
sline=buffer.toString();
String s[]=sline.split("->");//左推导符
if(s.length==1)
s=sline.split("→");//考虑到输入习惯和形式问题
if(s.length==1)
s=sline.split("=>");
if(s.length==1){
System.out.println("文法有误");
System.exit(0);
}
StringTokenizer fx = new StringTokenizer(s[1],"|︱");//按英文隔符拆开产生式或按中文隔符拆开
while(fx.hasMoreTokens()){
String[] one = new String[2];//对于一个语句只需保存两个数据就可以了，语句左部和语句右部的一个简单导出式，假如有或符，就按多条存放
one[0]=s[0];//头不变,0位置放非终结符
one[1]=fx.nextToken();//1位置放导出的产生式，就是产生式右部的一个最简单导出式
in.add(one);
}
sline=sc.nextLine();
}
//求First集过程
this.process("First");
/*
* 打印First集算法和First集
*/
System.out.println("\nFirst集算法：");
this.print(track);//打印First集算法
System.out.println("\nFirst集：");
for(int i=0;i<first.size();i++){
String[] r=first.get(i);
System.out.print("First("+r[0]+")={");
for(int j=1;j<r.length;j++){
System.out.print(r[j]);
if(j<r.length-1)
System.out.print(",");
}
System.out.println("}");
}
track.clear();//因为下面还要用，这里就先清空了
//求Follow集过程
this.process("Follow");
System.out.println("\nFollow集算法：");
for(int i=0;i<track.size();i++){
String[] one = track.get(i);
System.out.print("Follow("+follow.get(i)[0]+"):\t");
for(int j=0;j<one.length;j++)
System.out.print(one[j]+"\t");
System.out.println();
}

System.out.println("\nFollow集：");
for(int i=0;i<follow.size();i++){
String[] r=follow.get(i);
System.out.print("Follow("+r[0]+")={");
for(int j=1;j<r.length;j++){
System.out.print(r[j]);
if(j<r.length-1)
System.out.print(",");
}
System.out.println("}");
}
}
public void process(String firstORfollow){
for(int i=0;i<in.size();i++){
boolean bool=true;
for(int j=0;j<i;j++)
if(in.get(j)[0].equals(in.get(i)[0]))
bool=false;
if(bool){
ArrayList<String> a=null;
if(firstORfollow.equals("First"))
   a=this.getFirst(in.get(i)[0],"First("+in.get(i)[0]+")/");
else if(firstORfollow.equals("Follow"))
a=this.getFollow(in.get(i)[0],in.get(i)[0],"");
String[] sf=new String[a.size()/2+1];
String[] st=new String[a.size()/2];
sf[0]=in.get(i)[0];
for(int j=0;j<a.size();j++)
{
if(j%2==0)
   sf[j/2+1]=a.get(j);
else
st[j/2]=a.get(j);
}
if(firstORfollow.equals("First"))
   first.add(sf);//first集
else if(firstORfollow.equals("Follow"))
follow.add(sf);
track.add(st);//对应上面求得集的路径，在开始保存该非终结符了，因为已保存了该字符的First或Follow表示法
}
}
}
public ArrayList<String> getFirst(String s,String track1){//s表示左推导，track表示寻找路径，避免循环查找
ArrayList<String> result = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> result1 = new ArrayList<String>();
if(Character.isUpperCase(s.charAt(0))){//如果是非终结符，大写
for(int i=0;i<in.size();i++){
String[] one = in.get(i);
if(s.equals(one[0])){
if(track1.substring(0,track1.length()-9).indexOf("First("+s+")")>=0)//假如在查找过程嵌套了这步，证明进入了无限循环，不需再找，此路径无结果
;//有点要注意一下，本来一开始就把第一个开始推导符的First路径放进去了的，所以要避开这一次，不然已开始就结束了
else if(one[1].length()==1||one[1].charAt(1)!='\''&&one[1].charAt(1)!='’')
result1=getFirst(one[1].charAt(0)+"",track1+"First("+one[1].charAt(0)+")/");
else if(one[1].length()>1&&one[1].charAt(1)=='\''||one[1].charAt(1)=='’')//假如接下来一个要求First的非终结符带了一撇，那一撇包括英文表示和中文表示
result1=this.getFirst(one[1].substring(0,2),track1+"First("+one[1].substring(0,2)+")/");
result=addArrayString(result,result1);
result1.clear();
}
}
}
else{//如果产生式首字符是终结字符
if(s.equals("ε"))//注意：表示空的字符只能是这种了，其他形式在这个编译器中不能通过，还请原谅
result1.add("#");
else
result1.add(s);
result1.add(track1);//为了方便，把路径也加入了结果集，不然可能路径不匹配，没办法，因为中间有删去重复项
result=result1;
}
return result;
}
public ArrayList<String> getFollow(String s,String element,String track1){//从右至左反推，不是求Follow的等价Follow，因为推到后面的反而范围大
ArrayList<String> result = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> result1 = new ArrayList<String>();
if(Character.isUpperCase(s.charAt(0))){
   for(int i=0;i<in.size();i++){
String[] one = in.get(i);
int slen=s.length();
int olen=one[1].length();
if(element.equals(in.get(0)[0])){//如果是开始符号，或是可以反推到开始符号，证明也可以顺推导开始符号
result1.add("#");
result1.add(in.get(0)[0]+"→"+in.get(0)[0]+"\t");
result = addArrayString(result,result1);
result1.clear();
}
if(one[1].indexOf(s)>=0&&track1.indexOf((char)('a'+i)+"")>=0)//假如之前走过某一步，就不必再走了，那是死循环，之前在这语句前面加了个else,结果又部分内容显示不出来，总算发现了，就算反推到开始符号，也不一定就到结果了的，开始符号也可以反推，所以要继续
;
else if(one[1].indexOf(s)>=0&&(olen-slen==one[1].indexOf(s)||slen==2||one[1].charAt(one[1].indexOf(s)+1)!='’'&&one[1].charAt(one[1].indexOf(s)+1)!='\''))
{//如果在右产生式中真正存在需要求反推的字符,后面的条件控制它是真正存在，因为里面包含这个字符也不一定是真，就像E’中包含E，但这不是真正的包含
int index=-1;
index = one[1].indexOf(s,0);
while(index>=0){//之前这没有用到循环，结果可能少点东西，仔细一想，必须要，就算是一个推导语句，也可能推出多个相同非终结符的组合，其实这也是一种特殊情况了，不考虑也可能正确了，也可能之前在其他地方把这样的结果求出来了，不求也没事，但就像假如要求T的Follow集，假如可以产生出T+a*T*b，这时还是有用的，万一吧
if(olen-slen==index){//如果该非终结符在末尾，那么求导出该产生式的非终结符的倒推
result1=getFollow(one[0], element,track1+(char)('a'+i));
result=addArrayString(result,result1);
result1.clear();
}else{//如果后继非终结符在产生式中不是最后
int t=index+slen;//指向在产生式非终结符s的后一个字符位置
result1=returnFirstofFollow(s, element, track1, one[0], one[1], index, t);
result=addArrayString(result,result1);//之前也没写这句话，结果把之前的内容覆盖了，就是之前的数据丢失
result1.clear();
}
index = one[1].indexOf(s,index+1);
}//endwhile
}
if(one[1].endsWith(element)){//如果最开始要求的Follow集非终结符在末尾
result1.add("#");
result1.add(in.get(0)[0]+"→"+one[1]+"\t");
result=addArrayString(result,result1);//之前也没写这句话，结果把之前的内容覆盖了，就是之前的数据丢失
result1.clear();
}
   }//endfor
}
return result;
}
public ArrayList<String> returnFirstofFollow(String s,String element,String track1,String one0,String one1,int index,int t){//返回求Follow集中要求的First集部分
ArrayList<String> result = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> result1 = new ArrayList<String>();
ArrayList<String > beckFirst;
String lsh;//记录下一个字符
if(t+1<one1.length()&&(one1.charAt(t+1)=='’'||one1.charAt(t+1)=='\''))//如果随后的非终结符还带了一撇符
lsh=one1.substring(t,t+2);
else//如果没带一撇,就只要截取一个字母就可以了
lsh=one1.substring(t,t+1);
String[] ls = null;
int beflen=2;
if(track1.length()>0){//这些都是为了算法输出容易理解点用的，其实要不输出这算法，要省下好多东西
ls=in.get((int)(track1.charAt(track1.length()-1)-'a'));//得到上一步调用的语句
if(Character.isUpperCase(ls[1].charAt(ls[1].length()-1)))
beflen=1;
}
beckFirst=this.getFirst(lsh,"First("+lsh+")/");//相当于得到后继字符的First集
for(int j=0;j<beckFirst.size()/2;j++){//调用求First集，返回的不一定只一个结果
String lh="";
if(beckFirst.get(j*2).equals("#")){
result1.add(beckFirst.get(j*2));//这个加了是数据，下面一步就是把地址加上，就是一个结果，要两份数据
if(ls==null)
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+element+"ε"+one1.substring(t+lsh.length(),one1.length());
else
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+ls[1]+one1.substring(index+s.length(),one1.length())+"→."+element+"ε"+one1.substring(t+lsh.length(),one1.length());
result1.add(lh);
result=addArrayString(result,result1);
result1.clear();
if(1+index+lsh.length()<one1.length())//证明后面还有字符,为什么要这一步，打个比方把，假如要求F的Follow集，而存在产生式FPQ,而P的有个First集为空，那么得还接着求Q的First，类推，假如最后一个字符Q还是返回空，那么求要求产生式左边的推导非终结符的Follow集了，必须把这些结果都算到F的Follow集中去
result1=returnFirstofFollow(s, element, track1, one0,one1, index, t+lsh.length());
else//到最后,那么求要求产生式左边的推导非终结符的Follow集了，其实这和上面一种情况都很特殊了，一般用不上了
result1=getFollow(one0, element, track1);
}
else{//其实下面这一大坨都是为了易懂一点，Follow集算法清晰一点，好苦啊
if(Character.isUpperCase(one1.charAt(t))){//如果是有随后的一个非终结符的First集求出的结果
if(ls==null)
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+element+beckFirst.get(j*2)+one1.substring(t+lsh.length(),one1.length());
else
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+ls[1]+one1.substring(index+s.length(),one1.length())+"→."+element+beckFirst.get(j*2)+one1.substring(t+lsh.length(),one1.length());
}
else{//如果不是大写，就是终结符了，那么用First集求出来的结果连接起来还是一样的，所以不要重复打印两次了
if(ls==null){
if(element==in.get(0)[0]||s.equals(element))
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1.substring(0,index)+element+one1.substring(t,one1.length())+"\t";
else
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+element+one1.substring(t,one1.length())+"\t";
}
else{
if(ls[1].length()==1||ls[1].length()==2&&!ls[1].endsWith("’")&&!ls[1].endsWith("\'"))
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+element+one1.substring(t,one1.length());
else
lh=in.get(0)[0]+"→"+one1+"→"+one1.substring(0,index)+ls[1]+one1.substring(index+s.length(),one1.length())+"→."+element+one1.substring(t,one1.length())+"!";
}
}
result1.add(beckFirst.get(j*2));//这个加了是数据，下面一步就是把地址加上，就是一个结果，要两份数据
result1.add(lh);
}
}
result=addArrayString(result,result1);//之前也没写这句话，结果把之前的内容覆盖了，就是之前的数据丢失
result1.clear();
return result;
}
public ArrayList<String> addArrayString(ArrayList<String> a,ArrayList<String> b){//两个字符串数组相加
ArrayList<String> result = new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<a.size();i+=2){//因为这每一个结果，都保存了两个数据，第一个是结果，第二个位置保存的是得到这结果的路径
String s = a.get(i);
if(result.contains(s)||s.equals("")){//如果结果集包含了这个字符串，就不加入结果集了，就是为了去掉重复项
int index=result.indexOf(s);
if(result.get(index+1).length()>a.get(i+1).length()){//如果新来的路径比现有的短
result.set(index, s);
result.set(index+1,a.get(i+1));
}
continue;
}
result.add(s);
result.add(a.get(i+1));//还是要把路径继续保存在新的结果集中
}
for(int i=0;i<b.size();i+=2){
String s = b.get(i);
if(result.contains(s)||s.equals("")){
int index=result.indexOf(s);
if(result.get(index+1).length()>b.get(i+1).length()){//如果新来的路径比现有的短
result.set(index, s);
result.set(index+1,b.get(i+1));
}
continue;
}
result.add(s);//偶数地址存放的是数据
result.add(b.get(i+1));//奇数地址存放的是该数据获得的路径
}
return result;
}
public void print(ArrayList<String[]> list){
for(int i=0;i<list.size();i++){//循环非终结符个数次数
String[] one = list.get(i);//得到某一个非终结符运行的所有路径
String[][] strings= new String[one.length][];
String[] finals = new String[one.length];//路径最终站点
int number=0;//记录某一步最终有效站点个数，本来有几条路径，就因该有几个有效站点，但可能有些站点有重复的，即从同一站点发出
int max=0;
for(int j=0;j<one.length;j++){
strings[j]=one[j].split("/");
if(strings[j].length>max)
max=strings[j].length;//求得某一非终结符路径最长一条
}
for(int j=0;j<max;j++){//循环最长站点次数
number=0;
for(int k=0;k<strings.length;k++){//有多少条路径就循环多少次
String lsh="";
if(j>=strings[k].length){
lsh=strings[k][strings[k].length-1];
}else {
lsh=strings[k][j];
}
int m=0;
for(m=0;m<number;m++){//记录有效站点
if(lsh.equals(finals[m]))
break;
}
if(m==number){
finals[number]=lsh;
number++;
}
}
for(int k=0;k<number;k++){//打印每一条路径的某个站点
System.out.print(finals[k]);
if(k!=number-1)
System.out.print(" + ");
}
if(j<max-1)
System.out.print(" = ");
}
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args){
new FirstFollow3();
}
}