LR(1)实验报告(附代码)

实验三LR(1)分析法实验学时：4实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的构造LR(1)分析程序，利用它进行语法分析，判断给出的符号串是否为该文法识别的句子，了解LR（K）分析方法是严格的从左向右扫描，和自底向上的语法分析方法。二、实验内容对下列文法，用LR（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：(产生式有误，进行修改)（1）E-E+T（2）E-E—T（E-T）（3）T-T*F（4）T-T/F(T-F)（5）F-(E)（6）F-i三、实验目的1、编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。2、如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息。3、程序输入/输出实例：输入一以#结束的符号串(包括+—*/（）i#)：在此位置输入符号串输出过程如下：步骤状态栈符号栈剩余输入串动作10#i+i*i#移进i+i*i的LR分析过程步骤状态栈符号栈输入串动作说明10#i+i*i#ACTION[0,i]=S5,状态5入栈205#i+i*i#r6:F→i归约,GOTO(0,F)=3入栈303#F+i*i#r4:T→F归约,GOTO(0,T)=3入栈402#T+i*i#r2:E→T归约,GOTO(0,E)=1入栈501#E+i*i#ACTION[1,+]=S6,状态6入栈6016#E+i*i#ACTION[6,i]=S5,状态5入栈70165#E+i*i#r6:F→i归约,GOTO(6,F)=3入栈80163#E+F*i#r4:T→F归约,GOTO(6,T)=9入栈90169#E+T*i#ACTION[9,*]=S7,状态7入栈1001697#E+T*i#ACTION[7,i]=S5,状态5入栈11016975#E+T*i#r6:F→i归约,GOTO(7,F)=10入栈120169710#E+T*F#r3:T→T*F归约,GOTO(6,T)=9入栈130169#E+T#r1:E→E+T,GOTO(0,E)=1入栈1401#E#Acc：分析成功实验报告正文的内容：描述LR(1)语法分析程序的设计思想:定义项目的一般形式是[A→·,a1a2…ak]，这样的一个项目称为一个LR(k)项目。项目中的a1a2…ak称为它的向前搜索符串(或展望串)，令K=1,即为LR(1)语法分析程序。在此，重新定义CLOSURE(I)的算法：项目集I的闭包CLOSURE(I)构造方法：1.I的任何项目都属于CLOSURE(I)。2.若项目[A→·B,a]属于CLOSURE(I)，B→是一个产生式，那么，对于FIRST(a)中的每个终结符b，如果[B→·,b]原来不在CLOSURE(I)中，则把它加进去。3.重复执行步骤2，直至CLOSURE(I)不再增大为止。GO()的算法保持与LR语法分析程序一样，通过以下方法构造文法分析表：动作ACTION和状态转换GOTO构造如下：1.若项目[A→·a,b]属于Ik且GO(Ik,a)＝Ij，a为终结符，则置ACTION[k,a]为“sj”。2.若项目[A→·，a]属于Ik，则置ACTION[k,a]为“rj”；其中假定A→为文法G的第j个产生式。3.若项目[S→S·,#]属于Ik，则置ACTION[k,#]为“acc”。4.若GO(Ik，A)＝Ij，则置GOTO[k,A]=j。5.分析表中凡不能用规则1至4填入信息的空白栏均填上“出错标志”。当具体面对输入串时，通过查表进行分析该进行何种动作。程序结构描述：函数调用格式、参数含义、返回值描述、函数功能均在程序源代码出注释出来，在此不再赘述，详细含义请参照源代码cpp文件。详细的算法描述（程序执行流程图）:(1)总控程序，也可以称为驱动程序。对所有的LR分析器总控程序都是相同的。(2)分析表或分析函数，不同的文法分析表将不同，同一个文法采用的LR分析器不同时，分析表将不同，分析表又可以分为动作表（ACTION）和状态转换（GOTO）表两个部分，它们都可用二维数组表示。(3)分析栈，包括文法符号栈和相应的状态栈，它们均是先进后出栈。分析器的动作就是由栈顶状态和当前输入符号所决定。LR分析器由三个部分组成：其中:SP为栈指针，S[i]为状态栈，X[i]为文法符号栈。状态转换表用GOTO[i，X]=j表示，规定当栈顶状态为i，遇到当前文法符号为X时应转向状态j，X为终结符或非终结符。ACTION[i，a]规定了栈顶状态为i时遇到输入符号a应执行。动作有四种可能：(1)移进：action[i，a]=Sj：状态j移入到状态栈，把a移入到文法符号栈，其中i,j表示状态号。(2)归约：action[i，a]=rk：当在栈顶形成句柄时，则归约为相应的非终结符A，即文法中有A-B的产生式，若B的长度为R(即|B|=R)，则从状态栈和文法符号栈中自顶向下去掉R个符号，即栈指针SP减去R，并把A移入文法符号栈内，j=GOTO[i,A]移进状态栈，其中i为修改指针后的栈顶状态。(3)接受acc:当归约到文法符号栈中只剩文法的开始符号S时，并且输入符号串已结束即当前输入符是'#'，则为分析成功。(4)报错:当遇到状态栈顶为某一状态下出现不该遇到的文法符号时，则报错，说明输入端不是该文法能接受的符号串。四、实验要求本程序原本的设计思想与实验二相仿，但由于此种设计思想会导致程序灵活性大大降低，故对设计思想进行优化，在此，不在对原程序设计思想进行阐述，仅对改良后的程序设计思想进行阐述。该文法的LR(1)分析表：算术表达式文法的LR分析表状态ACTIONGOTOi+*()#ETF0S5S41231S6acc2r2S7r2r23r4r4r4r44S5S48235r6r6r6r66S5S4937S5S4108S6S119r1S7r1r110r3r3r3r311r5r5r5r5本程序根据给出的LR(1)文法分析表，构造string类的action[12][6]={S5,0,0,S4,0,0,//ACTION表0,S6,0,0,0,acc,0,r2,S7,0,r2,r2,0,r4,r4,0,r4,r4,S5,0,0,S4,0,0,0,r6,r6,0,r6,r6,S5,0,0,S4,0,0,S5,0,0,S4,0,0,0,S6,0,0,S11,0,0,r1,S7,0,r1,r1,0,r3,r3,0,r3,r3,0,r5,r5,0,r5,r5};int类的gotoarr[12][3]={1,2,3,//GOTO表0,0,0,0,0,0,0,0,0,8,2,3,0,0,0,0,9,3,0,0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}，用以记录LR(1)分析表的内容。定义终结符集vt[]，非终结符集vn[],产生式集合Production[],状态栈status,用int类的数组Status记录栈的内容，符号栈Stack，用string类的stacktd记录栈的内容，定义移进函数Shift(),Goto函数Goto(),归约函数Reduction(),具体的分析函数Analyse()，对于给定的字符串，读取状态栈的栈顶元素及字符串当前的首字母，先通过函数Judge判断符号栈栈顶元素是否在文法终结符集中，若不在，则输出Error，结束程序，若在其中，则返回字符串首字母在终结符vt[]的下表，再通过查action表，执行相对应的操作，执行移进函数Shift()或归约函数Reduction()，同时若执行归约操作，再通过查找Goto表判断应转到的状态，执行相应的Goto函数Goto()，重复进行以上步骤，直至分析执行至输出acc或Error，程序结束。给出软件的测试方法和测试结果：根据程序的提示，输入一由该文法的终结符组成的字符串，程序即会进行分析，具体的测试实例如下：正确的输入：错误的输入：实验总结（设计的特点、不足、收获与体会）：本程序摒弃了原设计思想，改使用构造action[]及Goto[]表来存储LR(1)分析表的内容,对于不同的产生式，只需修改其对应的action表，Goto表，终结符及非终结符表即可，大大提高了程序分析的灵活性，但由于时间有限，测试实例不足，程序可能存在未知错误，在此需进一步改善，通过本次实验，进一步加深了对于LR(1)分析法的理解与应用，同时关于本次实验，有几点深刻的体会：程序的设计思想是程序的灵魂，在程序编写之前，一定要仔细阅读实验要求，正确理解实验要求，并综合考虑程序的算法优化，灵活性等诸多方面，作出正确的设计思想。程序的实际编写工作是一门细致的工作，编写过程中一定要认真仔细，因为程序中的一个小错误可能会引起一连串的错误，同时编写时务必详细仔细，避免程序的逻辑错误，因为程序的逻辑错误调试是们十分复杂耗时的工作，对于程序编写中的一个小的逻辑错误，需要耗费大量时间调试，而本实验在编写完成后，即消耗接近两天的时间进行调试，所以程序的编写务求认真、仔细、准确。PS:实验源代码请参照cpp文件。#includeiostream#includestack#includestringusingnamespacestd;stringaction[12][6]={S5,0,0,S4,0,0,//ACTION表0,S6,0,0,0,acc,0,r2,S7,0,r2,r2,0,r4,r4,0,r4,r4,S5,0,0,S4,0,0,0,r6,r6,0,r6,r6,S5,0,0,S4,0,0,S5,0,0,S4,0,0,0,S6,0,0,S11,0,0,r1,S7,0,r1,r1,0,r3,r3,0,r3,r3,0,r5,r5,0,r5,r5};intgotoarr[12][3]={1,2,3,//GOTO表0,0,0,0,0,0,0,0,0,8,2,3,0,0,0,0,9,3,0,0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};charvt[6]={'i','+','*','(',')','#'};//存放终结符charvn[3]={'E','T','F'};//存放非终结符stringProduction[6]={E-E+T,E-T,T-T*F,T-F,F-(E),F-i};//产生式集合intcount=0;//记录当前进行处理的输入字符串字符位置intline=1;//记录处理的步骤数boolflag=false;intStatusNumber=1;//栈中状态数stringstacktd=#;//记录符号栈中内容intStatus[50]={0};//记录状态栈stackcharStack;//创建一个符号栈stackintstatus;//创建一个状态栈voidJudge(int&i,intj,chararr[],charch,strings){//判断输入串是否由文法终结符组成flag=false;for(intl=0;lj;l++){if(ch==arr[l]){flag=true;i=l;break;}}if(flag==false){cout\tErrorendl;count=s.size();}}voidOutputstatus(){//输出状态集for(inti=0;iStatusNumber;i++)coutStatus[i];}voidOutputstring(strings){//输出未处理的字符串for(inti=count;is.size();i++)couts.at(i);}voidOutput(strings){//输出步骤、状态集、符号集、输入串coutline\t;Outputstatus();cout\tstacktd\t;Outputstring(s);cout\t\t;line++;}voidShift(inti,strings){//移进函数SOutput(s);coutACTION[status.top(),s.at(count)]=Si,状态i入栈endl;stat