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广州大学编译原理实验二

编译原理

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广州大学编译原理实验二

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广州大学学生实验报告

开课学院及实验室：计算机科学与工程实验室电子楼 418A 室 2024 年 5 月 28 日

学院

计算机科学与

网络工程学院

年级、专

业、班

姓名

学号

实验课程

名称

编译原理实验

成绩

实验项目

名称

实验二：语法分析

指导

老师

吴昱

一、实验目的

设计并编码实现一个自上而下或自下而上的语法分析器，加深对语法分析原理的理解，从而掌

握语法分析程序的构造过程。

二、实验环境

Win11、visual studio

三、实验内容及原理

探索部分实验要求

（二）编写一个 LR(0)语法分析器，不仅能依据输入的文法自动生成相应的 LR(0)分析表，并

实现对输入串的语法分析

输入：一个由四元组表示的文法、一个待识别的字符串

输出：

 自动生成的 LR(0)分析表

 分析过程表

 分析结果

编码实现以下功能：

1) 将已构建的 LR(0)语法分析表进行编码存储；

2) 编码实现查表分析的功能，该功能包含自左向右扫描输入串，依据当前输入指针所指向的字符

和栈顶元素进行查表，通过模拟进栈、出栈的操作来实现分析过程；

3) 输出内容包含三部分，按顺序分别是：LR(0)语法分析表、分析过程表以及分析结果。

4) 按模板撰写完成详细的实验报告，根据完成的工作量、正确性和代码注释与实验报告清晰程度

综合打分。

四、关键数据结构和核心算法

实验前先画好算法流程图：

4.1 数据结构

构造 LR（0）分析表的步骤

（1）写出给定文法 G 的拓广文法 G‘

（2）写出文法 G'的 LR（0）项目集

（3）利用 CLOSURE 和 GOTO 函数，求出相应的 LR（0）项目集规范族 C

（4）构造识别该文法全部活前缀的 DFA

（5）根据算法构造 LR（0）分析表

文法表示为四元组 G[S] = [终结符号集，非终结符集，文法开始符和产生式的非空有限集]

因此定义数据结构如下：

（1）产生式：

1. // 定义表示产生式的结构体

2. struct Production {

3. string left;//左部

4. vector<string>right;//右部，可能有多个

5. bool isEmpty = false;//判断是否为空产生式

6. int dotPosition;//记录点的位置，用于 LR（0）分析的项目集

8. //获取右部产生式的字符串表示

9. string getRight() {

10. string rightstring = "";

11. for (int i = 0; i < right.size() - 1; i++)

12. rightstring += right[i] + " ";

13. //如果不为空，则将 right 中的最后一个元素添加到 ans 变量中

14. if (!right.empty()) {

15. rightstring += right.back();

16. }

17. return rightstring;

18. }

19.

20. //获取整个产生式的字符串表示

21. string getProduction() {

22. return left + "->" + getRight();

23. }

24.

25. //初始化点的位置为 0

26. Production() {

27. dotPosition = 0;

28. }

29.

30. //获取带点的项目表示

31. string getItem() {

32. string Item = left + "->";

33. if (dotPosition == 0) {

34. Item += "· ";//初始位置

35. }

36. for (int i = 0; i < right.size(); i++) {

37. Item += right[i] + " ";

38. if (dotPosition == i + 1) {

39. Item += "· ";//不在初始位置

40. }

41. }

42. return Item;

43. }

44.

45. //重载运算符==，用于判断产生式是否相等

46. //相等的两种条件：项目相同且点的位置相同

47. bool operator == (Production a) {

48. return getProduction() == a.getProduction() && dotPosition ==

a.dotPosition;

49. }

50. };

分析：

（1）getRight() 函数用于获取产生式右部的字符串表示

（2）getProduction() 函数将左部和右部拼接起来，形成完整的产生式字符串表示

（3）getItem() 函数在产生式的基础上加入点的位置，在 LR(0) 项目集中显示项目的当前状态

（4）重载 == 运算符可以方便地比较两个产生式是否相同，便于后面对项目集的处理和查找

（2）项目集闭包：

1. //定义项目集闭包的结构体

2. struct Closure {

3. vector<Production> items;//项目集集合

4. int coreItemLength = 0; //核项目的长度

5. //第一个元素是字符串（表示一个 ACTION 或 GOTO 的目标），第二个元素是一个整数（状态编号）

6. vector<pair<string, int> >next;

7. bool guiYue = false;//用于判断是否可规约

9. //比较两个 Closure 对象是否相等，可以回转状态

10. bool operator ==(Closure a) {

11. //判断相等只比较核项目

12. if (coreItemLength != a.coreItemLength)

13. //核项目长度不等

14. return false;

15. for (int i = 0; i < coreItemLength; i++) {

16. //分别比较每一项，利用 Production 对运算符==的重载

17. if (!(items[i] == a.items[i])) {

18. return false;

19. }

20. }

21. return true;

22. }

24. //获取闭包的字符串表示

25. string getClosure() {

26. string ansStr = "";

27. for (int i = 0; i < items.size(); i++) {

28. ansStr += items[i].getItem() + "\n";//获取项目集合

29. }

30. for (int i = 0; i < next.size(); i++) {

31. ansStr += next[i].first + "/" + to_string(next[i].second) + "

32. }

33. return ansStr;

34. }

35. };

分析：

（1）vector<Production> items: 项目集的集合，每个元素是一个产生式（Production）。

（2）coreItemLength 用于在比较两个闭包，只考虑核项目（即最基本的项目集）。

（3）next 保存了当前闭包可以扩展的状态，便于构建 DFA。

（4）重载的 == 运算符可以方便地比较两个闭包是否相等，有利于构建 LR(0) 项目集规范族

（5）getClosure() 方法能够返回当前闭包的字符串表示

（3）分析过程：

1. //定义描述分析过程的结构体

2. struct Description

3. {

4. vector<int> state;//状态栈

5. string symbol; //符号

6. string inputString;//输入串

7. string ACTION;

8. string GOTO;

9. Description() {}

10. Description(vector<int> state, string symbol, string inputString, string action,

string GOTO) {

11. this->state = state;

12. this->symbol = symbol;

13. this->inputString = inputString;

14. this->ACTION = action;

15. this->GOTO = GOTO;

16. }

17. };

（4）综合语法结构：

1. //定义表示整个语法的结构体

2. struct Grammar

3. {

4. vector<Production> productions;//文法产生式

5. vector<string> nonTerminal;//文法非终结符

6. vector<string> terminal;//文法终结符

7. string startSymbol = "";//开始符号

8. map<pair<int, string>, string> predictionMap;//状态 i 遇到 A/a 时，Action 或 Goto 为 j

9. vector<Closure>itemSet;//整个 DFA

10. vector<Description> description;//分析过程

11. //重载输出运算符

12. friend ostream& operator <<(ostream& os, const Grammar& g);

13. }grammar;

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