LR0文法分析器实现 - C# 代码解析与优化
{
//产生式结点类
public class LRNode
{
public string Left;
public string Right;
public LRNode(string Left, string Right)
{
this.Left = Left;
this.Right = Right;
}
}
//项目集类
public class LRitemsets
{
public List
//DFA结点
public struct DFA
{
public int from;
public char symbol;
public int to;
public DFA(int from, char symbol, int to)
{
this.from = from;
this.symbol = symbol;
this.to = to;
}
}
//分析表 结点
public class Table
{
public bool error;//是否为ERROR
public char type;//结点类型
public int id;//数值
public Table()
{
this.error = true;
}
public Table(char type, int id)
{
this.type = type;
this.id = id;
this.error = false;
}
}
public DFA[] dfa = new DFA[100];
public int Pindex = 0; //dfa数组指针
public Table[][] LRAna;//分析表
public Analyze Jz;
public bool Success = false;
public List<LRNode> LRproNum = new List<LRNode>(50);//产生式 列表
public List<LRNode> LRobjNum = new List<LRNode>(50);//项目 列表
public List<LRitemsets> proitemset = new List<LRitemsets>(100);//项目集合
public List<int> Gy_obj = new List<int>(50);//归约项目序号集合
public List<int> Gy_itemset = new List<int>(50);//含有归约项目的集合的序号 的集合
public List<char> Nchar = new List<char>(50);//非终结符集合
public List<char> Echar = new List<char>(50);//终结符集合
public string RStr = '';
public string RStr_obitemset = '';//输出返回
public string RStr_DFA = '';
public string RStr_ANA = '';
public void Buildprod(string str)
{
LRNode Lr;
int i = 0;
string left = '';
string right = '';
left += 'S'';
right += str[0];
Lr = new LRNode(left, right);//拓广文法开始
LRproNum.Add(Lr);
while (i < str.Length)
{
left = right = '';//还原
int j = i;
while (i < str.Length && str[i] != '\r' && str[i] != '\n')//换行符‘\r\n’
{
if (str[i] == ' ')
{
i++;
continue;
}
if (str[i] == '|') // 遇到'|'可构造一条产生式
{
Lr = new LRNode(left, right);
LRproNum.Add(Lr);
right = ''; //产生式左边相同 右边重新积累
i++; //跳过'|'
continue;
}
if ((i - j) == 0)
{
if (!exist(Nchar, str[i]))//如果非终结符集合中不存在str[i],加入Nchar 产生式左边 只有非终结符 不必判断终结符
Nchar.Add(str[i]);
left += str[i++];
}
else if (i - j <= 2)
i++;
else
{
if (isFinalsymbol(str[i]) && !exist(Nchar, str[i]))//如果非终结符集合中不存在str[i],加入Nchar isfinalsymbol 非终结符返回T 终结符返回F
Nchar.Add(str[i]);
else if (!isFinalsymbol(str[i]) && !exist(Echar, str[i]))//产生式右边 需要判断终结符
Echar.Add(str[i]);
right += str[i++];
}
}//while
i++;//跳过换行符
if (left != '' && right != '')
{
Lr = new LRNode(left, right);//构造每一行最后一个产生式，不存在'|'时就是该行产生式本身
LRproNum.Add(Lr);
}
}//while
Echar.Add('#');
//构造项目 对产生式集合LRproNum中的所有产生式都循环插'.'
LRNode Lobj;
for (i = 0; i < LRproNum.Count; i++)
{
left = '';
right = '';
for (int j = 0; j <= LRproNum[i].Right.Length; j++)//j可以等于length 项目共length+1个
{
left = LRproNum[i].Left;
right = CreObj(LRproNum[i].Right, j);//在第j个位置插入'.'
if (j == LRproNum[i].Right.Length && LRobjNum.Count != 1)
{
//在产生式最后的位置插入. 即为归约项目 项目集中1号位置为接受项目
Gy_obj.Add(LRobjNum.Count);//归约项目在项目集中的序号 不用+1 本身就是从0开始的
}
Lobj = new LRNode(left, right);
LRobjNum.Add(Lobj);
left = '';//还原
right = '';
}
}
Creteitemsets();//项目集
RStr_obitemset += '\r\n项目集构建：\r\n';
for (int j = 0; j < proitemset.Count; j++)
{
RStr_obitemset += 'I' + j.ToString() + ':' + '\r\n';
for (i = 0; i < proitemset[j].Container.Count; i++)
{
RStr_obitemset += LRobjNum[proitemset[j].Container[i]].Left.ToString() + '->' + LRobjNum[proitemset[j].Container[i]].Right.ToString() + '\r\n';
}
}
//return RStr_obitemset;
}
public Table[][] GET_ANA()
{
LRAnaly();
RStr_ANA += '\r\nLR0分析表:\r\n ';
int i;
for (i = 0; i < Echar.Count; i++)
{
RStr_ANA += Echar[i].ToString() + ' ';
}
for (i = 0; i < Nchar.Count; i++)
{
RStr_ANA += Nchar[i].ToString() + ' ';
}
RStr_ANA += '\r\n';
for (i = 0; i < proitemset.Count; i++)
{
RStr_ANA += i.ToString() + ' ';
for (int j = 0; j < Echar.Count + Nchar.Count; j++)
{
if (LRAna[i][j].error)
{
RStr_ANA += ' ' + ' ';
}
else if (i == 1 && j == Echar.Count - 1)
{
RStr_ANA += 'AC' + ' ';
}
else if (LRAna[i][j].type != 'N')
{
RStr_ANA += LRAna[i][j].type.ToString() + LRAna[i][j].id.ToString() + ' ';
}
else
RStr_ANA += LRAna[i][j].id.ToString() + ' ';
}
RStr_ANA += '\r\n';
}
return LRAna;
}
//求项目集
public void Creteitemsets()
{
List<int> lr_item = new List<int>(100);//记录项目的序号
lr_item.Add(0);
lr_item = Closure(lr_item);//构造初始项目集 求闭包
LRitemsets LR_C = new LRitemsets();
LR_C.Container = lr_item;//集合----项目集序号的集合
proitemset.Add(LR_C);//集合的集合----存放项目集序号集合 的集合
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)//整体集合中 第i个项目集
{
proitemset[i].Container.Sort();//排序由小到大 后面用于判断是否存在的比较
int[] flag = new int[proitemset[i].Container.Count];
for (int fi = 0; fi < proitemset[i].Container.Count; fi++)//标志位，用来判断该序号是否已经构造
{
flag[fi] = 0;
}
for (int j = 0; j < proitemset[i].Container.Count; j++)//第i个项目集的第j个项目
{
if (flag[j] == 1)//如果已经访问过 就不再构造 找下一个项目
continue;
int index = proitemset[i].Container[j];
for (int pi = 0; pi < LRobjNum[index].Right.Length - 1; pi++)//length-1是避免匹配到.在最后的规约项目
{
if (LRobjNum[index].Right[pi] == '.')
{
List<int> lr2_club = new List<int>(100);//记录项目的序号
char symbol = LRobjNum[index].Right[pi + 1];//记录.a转移状态a.的符号a
lr2_club.Add((index + 1));//如果遇到.a形式的项目序号为index 那么项目a.的序号为index+1
for (int m1 = j + 1; m1 < proitemset[i].Container.Count; m1++)
{
//在第i个项目集中找到了可以移动的.：.a 重新遍历第i个项目集j项目之后的 找到同样可以移动a的项目集
int index2 = proitemset[i].Container[m1];
for (int m2 = 0; m2 < LRobjNum[index2].Right.Length - 1; m2++)
{
if (LRobjNum[index2].Right[m2] == '.' && LRobjNum[index2].Right[m2 + 1] == symbol)
{
flag[m1] = 1;//标记位置为1 已经访问 之后不再访问
lr2_club.Add(index2 + 1);
}
}
}
lr2_club = Closure(lr2_club);//求闭包
int value = isexist(lr2_club);
if (value == -1)//-1表示不存在相同的
{
for (int m3 = 0; m3 < Gy_obj.Count; m3++)
{
if (isnexist(lr2_club, Gy_obj[m3]))
{
Gy_itemset.Add(proitemset.Count);
}
}
LRitemsets LR_C2 = new LRitemsets();
dfa[Pindex++] = new DFA(i, symbol, proitemset.Count);//count不用加1 本身从0开始
LR_C2.Container = lr2_club;
proitemset.Add(LR_C2);
}
else
{
dfa[Pindex++] = new DFA(i, symbol, value);
}
break;
}
}
}//end-forj
}//end-fori
}//end-Cre_club
//分析表
public void LRAnaly()
{
Table tnode = new Table();
LRAna = new Table[proitemset.Count][];
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
LRAna[i] = new Table[Echar.Count + Nchar.Count];
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)//初始化 赋予ERROR属性
for (int j = 0; j < Echar.Count + Nchar.Count; j++)//为终结符加r状态
LRAna[i][j] = tnode;
tnode = new Table('A', 0);
LRAna[1][FindID(Echar, '#')] = tnode;//项目集1必定是接受项目 构建[1][#]:acc的情况 先直接赋值好 dfa里没有
for (int i = 0; i < Gy_itemset.Count; i++)
{
tnode = new Table('r', Find_pro(LRobjNum[proitemset[Gy_itemset[i]].Container[0]]));//归约项目 找到原产生式序号 添加状态r
for (int j = 0; j < Echar.Count; j++)
{
LRAna[Gy_itemset[i]][j] = tnode;
}
}
for (int i = 0; i < Pindex; i++)
{
if (isFinalsymbol(dfa[i].symbol))//symbol为非终结符 添加状态N
{
int CID = FindID(Nchar, dfa[i].symbol);
tnode = new Table('N', dfa[i].to);
LRAna[dfa[i].from][CID + Echar.Count] = tnode;
}
else //不是归约项目 添加状态S
{
int CID = FindID(Echar, dfa[i].symbol);
tnode = new Table('S', dfa[i].to);
LRAna[dfa[i].from][CID] = tnode;
}
}
}
//计算Follow集
public void Follow()
{
List<char> first = new List<char>(50);//first集
List<char> follow = new List<char>(50);//follow集
List<int> pos = new List<int>(50);//记录非终结符在产生式左边的位置
List<int> pos2 = new List<int>(50);//记录非终结符在产生式右边的位置
List<int> temp = new List<int>(50);//记录每一轮计算Follow集时新增的非终结符
//初始化follow集
for (int i = 0; i < Nchar.Count; i++)
{
follow.Add(Nchar[i]);
}
//计算每个非终结符的follow集
for (int i = 0; i < Nchar.Count; i++)
{
temp.Clear();
char ch = Nchar[i];//当前非终结符
for (int j = 0; j < LRproNum.Count; j++)
{
pos.Clear();
pos2.Clear();
//找到产生式中所有出现当前非终结符的位置
for (int k = 0; k < LRproNum[j].Right.Length; k++)
{
if (LRproNum[j].Right[k] == ch)
{
pos2.Add(k);
}
}
if (pos2.Count == 0)
{
continue;
}
pos.Add(0);
//找到当前非终结符在产生式左边的位置
for (int k = 0; k < LRproNum[j].Right.Length; k++)
{
if (LRproNum[j].Right[k] == ch)
{
pos[0] = k + 1;
break;
}
}
//计算follow集
for (int k = 0; k < pos2.Count; k++)
{
int p = pos2[k];
if (p == LRproNum[j].Right.Length - 1)//当前非终结符在产生式右边最后一个位置
{
if (LRproNum[j].Left != ch.ToString())
{
//将产生式左边非终结符的follow集加入当前非终结符的follow集
temp.AddRange(follow.GetRange(FindID(Nchar, LRproNum[j].Left) + 1, follow.Count - FindID(Nchar, LRproNum[j].Left) - 1));
}
}
else
{
first.Clear();
//计算当前非终结符后面的符号的first集
if (isFinalsymbol(LRproNum[j].Right[p + 1]))
{
first.Add(LRproNum[j].Right[p + 1]);
}
else
{
first.AddRange(First(LRproNum[j].Right.Substring(p + 1)));
}
//将first集中的非终结符的follow集加入当前非终结符的follow集
for (int m = 0; m < first.Count; m++)
{
if (!isFinalsymbol(first[m]))
{
temp.AddRange(follow.GetRange(FindID(Nchar, first[m]) + 1, follow.Count - FindID(Nchar, first[m]) - 1));
}
else
{
temp.Add(first[m]);
}
}
}
}
}
//去重
temp = temp.Distinct().ToList();
//将当前非终结符的follow集更新
follow.Remove(ch);
follow.AddRange(temp);
}
//将$加入follow集
follow.Add('$');
}
//SLR1分析表
public Table[][] SLRAnaly()
{
Follow(); //计算Follow集
Table tnode = new Table();
Table[][] SLR = new Table[proitemset.Count][];
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
SLR[i] = new Table[Echar.Count + Nchar.Count];
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
for (int j = 0; j < Echar.Count + Nchar.Count; j++)
SLR[i][j] = tnode;
tnode = new Table('A', 0);
SLR[1][FindID(Echar, '#')] = tnode;
for (int i = 0; i < Gy_itemset.Count; i++)
{
tnode = new Table('r', Find_pro(LRobjNum[proitemset[Gy_itemset[i]].Container[0]]));
List<char> followSet = new List<char>();
followSet.AddRange(FollowSet(LRobjNum[proitemset[Gy_itemset[i]].Container[0]].Left[0]));
for (int j = 0; j < followSet.Count; j++)
{
if (isFinalsymbol(followSet[j]))
{
int CID = FindID(Echar, followSet[j]);
SLR[Gy_itemset[i]][CID] = tnode;
}
}
}
for (int i = 0; i < Pindex; i++)
{
if (isFinalsymbol(dfa[i].symbol))
{
int CID = FindID(Nchar, dfa[i].symbol);
tnode = new Table('N', dfa[i].to);
SLR[dfa[i].from][CID + Echar.Count] = tnode;
}
else
{
int CID = FindID(Echar, dfa[i].symbol);
tnode = new Table('S', dfa[i].to);
SLR[dfa[i].from][CID] = tnode;
}
}
return SLR;
}
//获取非终结符的Follow集
public List<char> FollowSet(char ch)
{
List<char> followSet = new List<char>();
for (int i = 0; i < follow.Count; i++)
{
if (follow[i] == ch)
{
followSet.AddRange(follow.GetRange(i + 1, follow.Count - i - 1));
break;
}
}
return followSet;
}
// ... 其他函数 ...
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