SLR分析表构建算法及代码实现
SLR分析表构建算法及代码实现
SLR分析表是编译原理中LR(1)语法分析器的重要组成部分,用于指导语法分析过程。
构建原理
- 构建项目集族: 从初始项目集出发,通过不断地进行闭包运算和转移操作,得到项目集族。
- 构建DFA: 项目集族中的每个项目集对应DFA中的一个状态,项目集之间的转移关系对应DFA中的状态转移边。
- 构建分析表:
- 对于每个状态i和每个终结符a,如果存在从状态i出发,经过a转移到状态j的边,则在分析表ACTION[i,a]中填入'S'j,表示移进。
- 对于每个状态i和每个非终结符A,如果存在从状态i出发,经过A转移到状态j的边,则在分析表GOTO[i,A]中填入j。
- 对于每个包含归约项目的项目集i,将该项目对应的产生式编号k填入分析表ACTION[i,b]中,其中b是该产生式右边的FOLLOW集中的所有终结符,表示归约。
代码实现
class SLR
{
//产生式结点类
public class SLRNode
{
public string Left;
public string Right;
public SLRNode(string Left, string Right)
{
this.Left = Left;
this.Right = Right;
}
}
//项目集类
public class SLRitemsets
{
public List<int> Container
= new List<int>(100);
//记录项目在项目集合中的序号
}
//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[][] SLRAna;//分析表
public List<SLRNode> SLRproNum = new List<SLRNode>(50);//产生式 列表
public List<SLRNode> SLRobjNum = new List<SLRNode>(50);//项目 列表
public List<SLRitemsets> proitemset = new List<SLRitemsets>(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 void Buildprod(string str)
{
SLRNode SLr;
int i = 0;
string left = '';
string right = '';
left += 'S'';
right += str[0];
SLr = new SLRNode(left, right);//拓广文法开始
SLRproNum.Add(SLr);
while (i < str.Length)
{
left = right = '';//还原
int j = i;
while (i < str.Length && str[i] != '
' && str[i] != '
')//换行符‘\r\n’
{
if (str[i] == ' ')
{
i++;
continue;
}
if (str[i] == '|') // 遇到'|'可构造一条产生式
{
SLr = new SLRNode(left, right);
SLRproNum.Add(SLr);
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 != '')
{
SLr = new SLRNode(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
SLRproNum.Add(SLr);
}
}//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'.'
SLRNode Lobj;
for (i = 0; i < SLRproNum.Count; i++)
{
left = '';
right = '';
for (int j = 0; j <= SLRproNum[i].Right.Length; j++)//j可以等于length 项目共length+1个
{
left = SLRproNum[i].Left;
right = CreObj(SLRproNum[i].Right, j);//在第j个位置插入'.'
if (j == SLRproNum[i].Right.Length && SLRobjNum.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(SLRobjNum.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 SLRNode(left, right);
SLRobjNum.Add(Lobj);
left = '';//还原
right = '';
}
}
Creteitemsets();//项目集
RStr_obitemset += '
项目集构建：
';
for (int j = 0; j < proitemset.Count; j++)
{
RStr_obitemset += 'I' + j.ToString() + ':' + '
';
for (i = 0; i < proitemset[j].Container.Count; i++)
{
RStr_obitemset += SLRobjNum[proitemset[j].Container[i]].Left.ToString() + '->' + SLRobjNum[proitemset[j].Container[i]].Right.ToString() + '
';
}
}
}
//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
SLRitemsets LR_C = new SLRitemsets();
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 < SLRobjNum[index].Right.Length - 1; pi++)//length-1是避免匹配到.在最后的规约项目
{
if (SLRobjNum[index].Right[pi] == '.')
{
List<int> lr2_club = new List<int>(100);//记录项目的序号
char symbol = SLRobjNum[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 < SLRobjNum[index2].Right.Length - 1; m2++)
{
if (SLRobjNum[index2].Right[m2] == '.' && SLRobjNum[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);
}
}
SLRitemsets LR_C2 = new SLRitemsets();
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;
}
}
}
}
}
//分析表
public void SLRAnaly()
{
SLRAna = new Table[proitemset.Count][];
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
{
SLRAna[i] = new Table[Echar.Count + Nchar.Count];
for (int j = 0; j < Echar.Count + Nchar.Count; j++)
{
SLRAna[i][j] = new Table();
}
}
//遍历每个状态
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
{
//遍历每个终结符
for (int j = 0; j < Echar.Count; j++)
{
bool flag = false;
int index = -1;
//遍历移进项
for (int k = 0; k < proitemset[i].Container.Count; k++)
{
int itemIndex = proitemset[i].Container[k];
if (SLRobjNum[itemIndex].Right.Contains('.') && SLRobjNum[itemIndex].Right.IndexOf('.') < SLRobjNum[itemIndex].Right.Length - 1 && SLRobjNum[itemIndex].Right[SLRobjNum[itemIndex].Right.IndexOf('.') + 1] == Echar[j])
{
flag = true;
index = k;
break;
}
}
if (flag)
{
SLRAna[i][j] = new Table('S', proitemset[Move(proitemset[i], Echar[j])].Container[index + 1]);
}
else
{
//SLRAna[i][j].error=true; 默认就是true 可以不写
}
}
//遍历每个非终结符
for (int j = 0; j < Nchar.Count; j++)
{
int index = -1;
//遍历移进项
for (int k = 0; k < proitemset[i].Container.Count; k++)
{
int itemIndex = proitemset[i].Container[k];
if (SLRobjNum[itemIndex].Right.Contains('.') && SLRobjNum[itemIndex].Right.IndexOf('.') < SLRobjNum[itemIndex].Right.Length - 1 && SLRobjNum[itemIndex].Right[SLRobjNum[itemIndex].Right.IndexOf('.') + 1] == Nchar[j])
{
index = k;
break;
}
}
if (index != -1)
{
SLRAna[i][Echar.Count + j] = new Table('S', proitemset[Move(proitemset[i], Nchar[j])].Container[index + 1]);
}
else
{
//SLRAna[i][Echar.Count + j].error = true; 默认就是true 可以不写
}
}
//遍历归约项
for (int j = 0; j < Gy_obj.Count; j++)
{
int itemIndex = Gy_obj[j];
if (proitemset[i].Container.Contains(itemIndex))
{
foreach (char c in Follow(SLRobjNum[itemIndex].Left))
{
if (SLRAna[i][GetIndex(c)].error)
{
SLRAna[i][GetIndex(c)] = new Table('r', itemIndex);
}
else
{
Console.WriteLine('Conflict: state ' + i + ' ' + c + ' ' + SLRAna[i][GetIndex(c)].type + SLRAna[i][GetIndex(c)].id + ' r' + itemIndex);
}
}
}
}
}
//处理接受状态
int acceptState = -1;
for (int i = 0; i < proitemset.Count; i++)
{
if (proitemset[i].Container.Contains(0))
{
acceptState = i;
break;
}
}
SLRAna[acceptState][GetIndex('#')] = new Table('A', 0);
}
//获取符号在分析表中的索引
private int GetIndex(char c)
{
if (isFinalsymbol(c))
{
return Echar.IndexOf(c);
}
else
{
return Echar.Count + Nchar.IndexOf(c);
}
}
//求FOLLOW集
private List<char> Follow(string symbol)
{
List<char> followSet = new List<char>();
if (symbol == 'S'')
{
followSet.Add('#');
}
foreach (SLRNode node in SLRproNum)
{
int index = node.Right.IndexOf(symbol);
if (index != -1 && index < node.Right.Length - 1)
{
List<char> firstSet = First(node.Right.Substring(index + 1));
if (firstSet.Contains('#'))
{
followSet.AddRange(Follow(node.Left));
followSet.Remove('#');
}
followSet.AddRange(firstSet);
}
}
return followSet;
}
//求FIRST集
private List<char> First(string str)
{
List<char> firstSet = new List<char>();
if (str == '#')
{
firstSet.Add('#');
return firstSet;
}
if (isFinalsymbol(str[0]))
{
firstSet.Add(str[0]);
return firstSet;
}
foreach (SLRNode node in SLRproNum)
{
if (node.Left == str[0].ToString())
{
List<char> tempSet = First(node.Right);
firstSet.AddRange(tempSet);
if (tempSet.Contains('#'))
{
firstSet.Remove('#');
firstSet.AddRange(First(str.Substring(1)));
}
return firstSet;
}
}
return firstSet;
}
//移动项目集
private List<int> Move(SLRitemsets itemset, char symbol)
{
List<int> moveSet = new List<int>();
foreach (int index in itemset.Container)
{
int dotIndex = SLRobjNum[index].Right.IndexOf('.');
if (dotIndex != -1 && dotIndex < SLRobjNum[index].Right.Length - 1 && SLRobjNum[index].Right[dotIndex + 1] == symbol)
{
moveSet.Add(index + 1);
}
}
return Closure(moveSet);
}
总结
SLR分析表的构建是LR(1)语法分析器的核心,理解其原理和代码实现对于掌握LR(1)分析方法至关重要。
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/f1Qz 著作权归作者所有。请勿转载和采集!