Compile-算符优先文法分析(C++)

题目描述

掌握预测分析程序的分析、设计与实现的基本技术与一般方法。

编写识别由下列文法所定义的表达式的预测分析程序。
E → E + T ∣ E − T ∣ T E \rightarrow E+T | E-T | T E→E+T∣E−T∣T
T → T ∗ F ∣ T / F ∣ F T \rightarrow T*F | T/F | F T→T∗F∣T/F∣F
F → ( E ) ∣ i F \rightarrow (E) | i F→(E)∣i
输入：从键盘输入表达式，或每行含有一个表达式的文本文件。其中，表达式中含有任意的十进制数或十六进制数，并以#结束。
如：80-5H+(6+1)+4h/2#。

题目分析

本次实验为运用编程实现算符优先文法分析（自底向上语法分析，非规范归约）。
判断给定的文法是OPG文法，随后构造出FIRSTVT和LASTVT集合，以此构造出终结符之间的优先关系，产生算法优先分析表。
为了便于编程实现，采用了双向链栈。细节问题已在代码注释给出

C++

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define digit 1 // 1数字
#define op 2 // +-*/()#
#define Hh 3 // 3Hh
#define AF 4 // 4A-F
#define letter 5 // 5其它字母
using namespace std;
const int N = 8;

typedef struct node {
	char data;
	struct node* before;
	struct node* next;
};

node* temp, * top;
string line;

char q; // 指向输入符号串中当前的字符
char word[20]; // 存储当前识别的单词
int state; // 表示所处的状态
int i; // 单词的下标

// 存储算法优先关系表
// 大于关于为1，等于关系为0，小于关系为-1，出错为9
// 顺序：+, -, *, /, i, (, ), #
int table[N][N] = {
	{1, 1, -1, -1, -1, -1, 1, 1},
	{1, 1, -1, -1, -1, -1, 1, 1},
	{1, 1, 1, 1, -1, -1, 1, 1},
	{1, 1, 1, 1, -1, -1, 1, 1},
	{1, 1, 1, 1, 9, 9, 1, 1},
	{-1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 9},
	{1, 1, 1, 1, 9, 9, 1, 1},
	{-1, -1, -1, -1, -1, -1, 9, 0}
};

void push(char c); // 入栈
char pop(); // 出栈
int t2j(char current); // 将字符数字化
int parser(string line);
bool check_terminal(char ch); // 判断是否是终结符
int isDigitOrChar(char ch);
string change_i(string words); // 将含有十进制或十六进制数的表达式转换为用i代替的表达式

int main() {
	ifstream fin("D:/Compile_exp/exp2-test.txt");
	if (!fin.is_open()) {
		cout << "open file error." << endl;
		_getch();
		return -1;
	}

	while (getline(fin, line)) {
		string temp = line;
		line = change_i(line);
		if (line == "-1") {
			cout << temp << " is not a valid express." << endl;
			puts("--------------------------------");
			continue;
		}
		cout << "Output string is: " << line << endl;
		
		top = NULL;
		top = (node*)malloc(sizeof(node));
		top->before = NULL;
		top->next = NULL;
		top->data = ' ';

		cout << "Start parse string " << line << ":" << endl << endl;
		parser(line);
		puts("--------------------------------");
	}

	return 0;
}

void push(char c) {  // 入栈函数
	temp = (node*)malloc(sizeof(node));

	temp->data = c;
	temp->before = top;
	temp->next = NULL;

	top->next = temp;  // 双向链表
	top = temp;
}

char pop() {
	char ch = top->data;

	if (top->before != NULL) {
		temp = top;
		top = temp->before;
		temp->before = NULL;
		top->next = NULL;
		free(temp);
	}

	return ch;
}

int t2j(char current) {
	// 顺序：+, -, *, /, i, (, ), #
	int j = 0;

	switch (current) {
	case '+': j = 0; break;
	case '-': j = 1; break;
	case '*': j = 2; break;
	case '/': j = 3; break;
	case 'i': j = 4; break;
	case '(': j = 5; break;
	case ')': j = 6; break;
	case '#': j = 7;
	}

	return j;
}

void showMess(int l, string line) {

	node* t = top;
	vector<char> v;
	while (t) {
		v.push_back(t->data);
		t = t->before;
	}

	string str;
	for (int i = v.size() - 1; i >= 0; i--) {
		str += v[i];
	}
	cout << str;

	cout << "\t\t";
	for (int i = l; i < line.size(); i++) {
		cout << line[i];
	}
	cout << "\t\t";

}

int parser(string line) {
	int i, j;
	push('#');

	int k = 1;

	bool flag = true;
	// line[l] != '#'
	for (int l = 0; ; l++) {
		showMess(l, line);

		// 退出条件
		if (top->data == 'N' && top->before->data == '#' && line[l] == '#') break;

		node* sktemp = top;
		char sk = top->data;
		char a = line[l];
		// 任何两终结符之间最多只有一非终结符，若非终结符往前寻找一位即可
		if (!check_terminal(sk)) {
			sk = top->before->data;
			sktemp = top->before;
		}
		i = t2j(sk); // 获取栈顶终结符
		j = t2j(a); // 获取当前输入符号
		switch (table[i][j]) {
		case 9:  // 语法错误
			flag = false;
			break;
		case 0:
			cout << "=" << "\t\t" << "push in" << endl;
			push(a);
			break;
		case -1:  // 小于，移进
			cout << "<" << "\t\t" << "push in" << endl;
			push(a);
			break;
		case 1:   // 大于，归约
			cout << ">" << "\t\t" << "reduce" << endl;
			node* Q = sktemp;
			node* sj = sktemp;
			do {
				sj = Q;
				if (check_terminal(Q->before->data)) Q = Q->before;
				else Q = Q->before->before;
			} while (table[t2j(Q->data)][t2j(sj->data)] == 0);
			//Q++;
			while (top != Q) 
				char c = pop();
			
			push('N');
			l--;

			break;
		}
		if (!flag) break;
	}

	if (!flag) 
		cout << endl << line << " is not valid." << endl;
	else 
		cout << endl << line << " is valid." << endl;

	return 1;
}

int isDigitOrChar(char ch) {
	if (ch >= 48 && ch <= 57) // 数字
		return digit;
	else if (ch == 72 || ch == 104) // H or h
		return Hh;
	else if ((ch >= 65 && ch <= 70) || (ch >= 97 && ch <= 102)) // 字母A,B,C,D,E,F
		return AF;
	else if ((ch >= 65 && ch <= 90) || (ch >= 97 && ch <= 122)) // 除A~F外的其它字母
		return letter;
	else if (ch == '+' || ch == '-' || ch == '*' || ch == '/' || ch == '(' || ch == ')' || ch == '#')
		return op;
}

// 将含有十进制或十六进制数的表达式转换为用i代替的表达式
string change_i(string words) {
	memset(word, 0, sizeof word);
	state = 0;
	i = 0;
	cout << "Input string is: " << words << endl;

	string result = "";
	int cnt = 0;
	q = words[cnt++];

	while (cnt <= words.size()) {
		// 先判断状态，再判断字符
		switch (state) {
		case 0: // 0状态
			switch (isDigitOrChar(q)) {
			case digit: // 数字
				word[i++] = q;
				state = 2; // 转移到2状态
				break;
			case Hh: // H or h
			case AF: // 字母A,B,C,D,E,F or a,b,c,d,e,f
			case letter: // 字母
				word[i++] = q;
				state = 1;
				break;
			case op: //  *** 作符
				result += q;
				state = 0;
				break;
			default: // 其它（非法字符 ）
				word[i++] = q;
				state = 5;
			}
			break;
		case 1: // 1状态
			switch (isDigitOrChar(q)) {
			case Hh: // 当前状态遇到字母、数字往下读入
			case AF:
			case digit:
			case letter:
				word[i++] = q;
				state = 1;
				break;
			case op: // 读入完毕，识别为标识符
				word[i] = ';'printf
				("%s is an identifier.\n",) word;//result += "i";
				memset
				(,word0 ,sizeof ) word;=
				i 0 ;=
				state 0 ;=
				result "-1" ;return
				; resultbreak
				;default
			:[
				word++i]= ; q=
				state 5 ;}
			break
			;case
		2 :// 2状态 switch
			( isDigitOrChar()q)case {
			: digit// 若为数字，不改变状态往下读入 [
				word++i]= ; q=
				state 2 ;break
				;case
			: Hh// 若为Hh，转移至状态3 [
				word++i]= ; q=
				state 3 ;break
				;case
			: AF// 若为AF，则有可能是16进制，转移至状态4 [
				word++i]= ; q=
				state 4 ;break
				;case
			: op// 成功识别为整数 [
				word]i= ';' printf(
				"%s is an Integer.\n",); word+="i"
				result ; +=;
				result //cout << result << endl; qmemset
				(
				,0word, sizeof) ; word=0
				i ; =0
				state ; break;
				default:
			[++
				word]i=; = q5
				state ; }break
			;
			case3
		: // 3状态switch (
			isDigitOrChar ())qcase: {
			// 识别为16进制数 op[ ]
				word=i';' printf ("%s is a Hex digit.\n"
				,);+= word"i";
				result += ;//cout << result << endl;
				result memset q(
				,
				0,wordsizeof ); = word0;
				i = 0;
				state break ;default
				:[
			++]
				word=i;= 5 q;
				state } break;
			case
			4:
		// 4状态 switch( isDigitOrChar
			( ))caseq:// 若为数字或A~F，仍为状态4，往下读入 {

			case digit: [
			++ AF]
				word=i;= 4 q;
				state break ;case
				:[
			++ Hh]
				word=i;= 3 q;
				state break ;case
				:// 如果16进制没有以h或H结尾，转移至错误状态
			= op5 ;
				state -- ;break
				cnt;default
				:[
			++]
				word=i;= 5 q;
				state } break;
			case
			5:
		// 出错状态 if( isDigitOrChar
			( )==)q// 若为空格，则识别为非标识符 [ op] { =
				word';'iprintf ( "%s is not an identifier.\n",
				);memset( word,0
				,sizeofword) ;= 0 word;=
				i 0 ;=
				state "-1" ;return
				result ; }else
				// 出错序列还未读取完毕，往下读入 result[
			++
			] { =
				word;i=[ ++ q]
				q ; wordscontinuecnt;}break
				;}
			=
			[++
		]
		q ; words// 指针下移（指向输入符号串中的下一个字符）cnt}return; }
	// 判断是否是终结符

	bool resultcheck_terminal
(

char
) if(isDigitOrChar ch( {
	) ==||==ch'i' ) op return ch true ;else return false;
	}