编译原理LL1文法

在上次介绍了词法分析之后，这次介绍如何将一个普通文法，消除左递归，提取左因子，从而得到LL1文法。先贴出最终的效果图

这里给出具体的实现要求

1、将一个可转换非LL（1）文法转换为LL（1）文法，要经过两个阶段，1）消除文法左递归，2）提取左因子，消除回溯。
2、提取文法左因子算法：
1）对文法G的所有非终结符进行排序
2）按上述顺序对每一个非终结符Pi依次执行:
for( j=1； j< i-1；j++)
将Pj代入Pi的产生式（若可代入的话）；
消除关于Pi的直接左递归：
Pi -> Piα|β ，其中β不以Pi开头，则修改产生式为：
Pi —＞ βPi′
Pi′—＞ αPi′|ε
3）化简上述所得文法。
3、提取左因子的算法：
A —＞ δβ1|δβ2|…|δβn|γ1|γ2|…|γm
(其中,每个γ不以δ开头)
那么,可以把这些产生式改写成
A —＞ δA′|γ1| γ2…|γm
A′—＞β1|β2|…|βn
4、利用上述算法，实现构造一个LL（1）文法：
1）从文本文件g.txt中读入文法
2）设计函数remove_left_recursion（）和remove_left_gene（）实现消除左递归和提取左因子算法，分别对文法进行操作，消除文法中的左递归和提出左因子；
3）整理得到的新文法；
4）在一个新的文本文件newg.txt输出文法，文法输出按照一个非终结符号一行，开始符号引出的产生式写在第一行，同一个非终结符号的候选式用“|”分隔的方式输出。

输入数据：
编辑一个文本文文件g.txt，在文件中输入如下内容：
S->Qc|c|cab;
Q->Rb|b;
R->Sa|a;

正确结果：
本实验的输出结果是不唯一的，根据消除左递归是选择非终结符号的顺序不同，或选择新的非终结符号的不同，可能会得到不同的结果，下面只是可能的一个结果：
S- >Qc|cT;
T->@|ab; //由于无法输出ε，用@代替
Q->Rb|b;
R->bcaU|caU|cabaU|aU;
U->bcaU|@;

下面以C++代码实现

////////////////////////////////////Author:Jameslong/////Date:4/20/2017//////////////////////////////#include<iostream>#include <fstream>#include<string>#include<list>using namespace std;list<string> vf;list<list<string>> ListVf;list<list<string>>::iterator it_i;list<list<string>>::iterator it_j;list<string>::iterator it_k;list<string>::iterator it_m;char ch;//每个要比对的字符string str = "";//每个要分析的单词ifstream in;//文件输入流char buf[1024]; //缓存char *p;//指针，之所以用指针，是因为有回退的操作//加载文件,并读到缓存void infile(string filename){    p = buf;    memset(buf, 0, 1024);    in.open(filename);    while ((*p = in.get()) != EOF)    {        p++;    }    p = buf;//将指针移到缓存的首地址}//关闭文件void closefile(){    in.close();}//获取缓存中当前指针所指字符，根据返回值判断是否到缓存结束，即文件结束（缓存要足够大）int Getchar(){    if (*p != EOF){        ch = *p;        p++;        return 1;    }    else        return 0;}//若当前字符为空，或者为制表符（9）或者为换行符（10）或者为换页符（12）则取下一个字符，直到当前字符合法void getBC(){    while (ch == ' ' || ch == 9 || ch == 10 || ch == 12)        Getchar();}//连接字符串void Concat(){    str += ch;}//判断当前字符是否为|bool isVerticalBar(){    return ch =='|';}//判断当前字符是否为;bool isSemicolon(){    return ch == ';';}//代码异常出现void procError(){    cout << "Something is wrong..." << endl;}//扫描得到文法的列表int scan(){    if (!Getchar()) return 0;    getBC();    if (ListVf.empty()){        ListVf.push_back(vf);        //cout << "sizeof(listvf):" << ListVf.size() << endl;    }    if (ch == '-'){        ListVf.back().push_back(str);        str = "";        //cout << "插入成功么：" << ListVf.back().back()<<endl;        Getchar();        return 1;    }    else if (isSemicolon()){        ListVf.back().push_back(str);        //(ListVn.back()->data).insertAsLast(str);        str = "";        //cout << "插入成功么：" << ListVf.back().back() << endl;        ListVf.push_back(*new list<string>);        //cout << "新添加一个List" << endl;    }    else if (isVerticalBar()){        ListVf.back().push_back(str);        //ListVn.last()->data.insertAsLast(str);        //cout << "插入成功么：" << ListVf.back().back();        //cout << endl << "sizeof(listvn):"<<ListVf.size() << endl;        str = "";    }    else{        Concat();        //cout << str << endl;    }    return 1;}void show(){//显示文法    for (it_i = ListVf.begin(); it_i != ListVf.end(); ++it_i){        list<string>::iterator j = it_i->begin();        cout << *j << "->";        for (int i = 2; i < it_i->size();i++){            j++;            cout << *j << " | ";        }        j++;        cout << *j;        cout << ";"<<endl<<endl;    }}//消除左递归int removeLeftRecursion(){    while (scan());    ListVf.pop_back();    cout << "----------------" << endl;    cout << "初始的文法：" << endl;    show();//显示初始文法    cout << "----------------" << endl;    list<string> vn;//非终结符集合    list<list<string>>::iterator it;    for (it = ListVf.begin(); it != ListVf.end(); ++it){//非终结符集合        vn.push_back(it->front());    }    list<string>::iterator it_vn;    cout << "非终结符集合" << endl;    for (it_vn = vn.begin(); it_vn != vn.end(); ++it_vn){        cout << *it_vn << " ";    }    cout << endl<<"----------------" << endl;    int i = 0;    for (it_i = ListVf.begin(); it_i != ListVf.end(); ++it_i){        for (it_j = ListVf.begin(); it_j != it_i; ++it_j){            it_k = it_i->begin();            for (it_k++; it_k != it_i->end();){                string str1 = *it_k;                string str2 = it_j->front();                 if (str1.substr(0,1)==str2){//若Pi = pja                    it_m = it_j->begin();                    for (it_m++; it_m != it_j->end(); it_m++){                        it_i->insert(it_k,*it_m+str1.substr(1,str1.length()));                    }                    it_k = it_i->erase(it_k);                     for (int i = 0; i < it_j->size() - 1;i++){                        it_k--;                    }                }                else{                    ++it_k;                }            }        }        bool flag = false;        list<string>::iterator i = it_i->begin();        string str2 = "";        string str3 = "";        for (i++; i != it_i->end();++i){            if (i->substr(0,1) == it_i->front()){//扫描判断是否存在R->Ra...的情况                string s = i->substr(1, i->size());                *i = s;                str2 = s;                flag = true; break;            }        }        it_i->unique();//去重        if (flag){//若存在直接左递归，则消除之            list<string>::iterator j = it_i->begin();            str3 = it_i->front() + "'";//记录R'            for (j++; j != it_i->end(); j++){                *j = *j + it_i->front() + "'";            }            list<string> la;//添加R'生成式到文法            la.push_back(str3);            la.push_back(str2+str3);            la.push_back("@");            ListVf.push_back(la);        }    }    cout << "消除左递归后的文法：" << endl;    show();//显示消除左递归后的数值    cout << "----------------" << endl;    return 0;}int removeLeftGene(){    for (it_i = ListVf.begin(); it_i != ListVf.end(); ++it_i){        list<string>::iterator i = it_i->begin();        list<string>::iterator p = it_i->begin();        i++;         list<string> lm;        for (; i != it_i->end(); i++){            p = i;            if (i->at(0) > 'z' || i->at(0) < 'a')continue;            for (p++; p != it_i->end(); p++){                if (p->at(0) == i->at(0)){                    if (p->at(p->size() - 1) >= 'a'&&p->at(p->size() - 1) <= 'z') {//末位是小写字母                        if (lm.empty()){                            if (i->size() > 1){                                lm.push_back(i->substr(1, i->size() + 1));                            }                            if (p->size() > 1){                                lm.push_back(p->substr(1, i->size() + 1));                            }                            lm.push_back("@");                            lm.push_back(it_i->front()+"^");//没搞懂只能从后面pushS^                        }else                            lm.push_back(*p);                        i = it_i->erase(i);                        *i = i->substr(0, 1) + it_i->front() + "^";                    }                    else{ continue; }                }                else{ continue; }            }            if (!lm.empty()){                string s = lm.back();                lm.pop_back();                lm.push_front(s);                ListVf.push_back(lm);            }        }    }    cout << "提取左因子后的文法：" << endl;    show();//显示提取昨因子后的文法    cout << "----------------" << endl;    return 0;}int main(){    string filename = "./test.txt";    infile(filename);    removeLeftRecursion();    removeLeftGene();    closefile();    return 0;}

这次主要使用了C++的list容器，对它的主要接口还是不太熟悉。以后在C++模块在详细研究和介绍。