LL(1) 文法分析器：C# 代码实现与优化
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Text.RegularExpressions;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using static System.Windows.Forms.VisualStyles.VisualStyleElement;
namespace byyljxfzxt
{
public partial class Form4 : Form
{
public Form4()
{
InitializeComponent();
}
//--------------------预处理
Dictionary<string, List<string>> production;
Dictionary<string, List<string>> firsts;
Dictionary<string, List<string>> follows;
Dictionary<string, List<string>> selects;
Dictionary<string, Dictionary<string, string>> table;
List<string> terminals;
List<string> nonterminals;
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
string text = richTextBox1.Text;
production = new Dictionary<string, List<string>>();
string[] pro = text.Split('
');
foreach (string s in pro)
{
if (s == "") continue;
Regex.Replace(s, " ", "");
string[] ga = Regex.Split(s, "->");
if (ga.Length != 2) return;
if (ga[0].Length == 0 || ga[1].Length == 0)
return;
if (ga[0].Length != 1 || !char.IsUpper(ga[0][0])) return;
string[] ga2 = Regex.Split(ga[1], "\|");
if (!production.ContainsKey(ga[0]))
production.Add(ga[0], new List<string>());
foreach (string s1 in ga2)
production[ga[0]].Add(s1);
}
firsts = new Dictionary<string, List<string>>();
foreach (var item in production.Keys)
GetFirst(item, production, firsts);
follows = new Dictionary<string, List<string>>();
foreach (var item in production.Keys)
GetFollow(item, production, firsts, follows);
if (JudgeLL1(production, firsts, follows))
{
MessageBox.Show("该文法是LL(1)文法\n");
}
else
{
MessageBox.Show("该文法不是LL(1)文法，存在左递归或者存在FIRST集合有交集的情况！\n");
}
button1.Enabled = true;
button2.Enabled = true;
button6.Enabled = true;
}
private void GetFirst(string symbol, Dictionary<string, List<string>> production1, Dictionary<string, List<string>> firsts1)
{
// 如果该非终结符的 FIRST 集已经被计算出，则直接返回
if (firsts1.ContainsKey(symbol))
{
return;
}
firsts1.Add(symbol, new List<string>());
// 遍历产生式，计算 FIRST 集
foreach (var prod in production1[symbol])
{
// 如果产生式首字符为终结符，则直接将其加入 FIRST 集中
if (prod.Length > 0 && IsTerminal(prod[0]))
{
if (!firsts1[symbol].Contains(prod[0].ToString()))
firsts1[symbol].Add(prod[0].ToString());
continue;
}
// 如果产生式首字符为非终结符，则计算该非终结符的 FIRST 集，并将结果加入首字符的 FIRST 集中
else if (prod.Length > 0 && !IsTerminal(prod[0]))
{
GetFirst(prod[0].ToString(), production1, firsts1);
foreach (var f in firsts1[prod[0].ToString()])
{
if (!firsts1[symbol].Contains(f) && !f.Equals('#'))
firsts1[symbol].Add(f);
}
}
//如果第一个非终结符能推出#
if (IsReachEmpty(prod[0].ToString(), production1))
{
// 递归计算第二个和后面的字符的 FIRST 集，并将结果加入该非终结符的 FIRST 集中
for (int j = 1; j < prod.Length; j++)
{
if (IsTerminal(prod[j]))
{
if (!firsts1[symbol].Contains(prod[j].ToString()))
firsts1[symbol].Add(prod[j].ToString());
break;
}
GetFirst(prod[j].ToString(), production1, firsts1);
foreach (var f in firsts1[prod[j].ToString()])
{
if (!firsts1[symbol].Contains(f) && !f.Equals('#'))
firsts1[symbol].Add(f);
}
// 如果该非终结符的 FIRST 集没有包含空串，则可以结束循环
if (!IsReachEmpty(prod[j].ToString(), production1))
{
break;
}
// 如果是最后一个字符且所有非终结符的 FIRST 集都含有空串，则将空串加入该非终结符的 FIRST 集中
if (j == prod.Length - 1)
{
if (!firsts1[symbol].Contains("#"))
firsts1[symbol].Add("#");
}
}
}
}
}
// 计算 FOLLOW 集
private void GetFollow(string symbol, Dictionary<string, List<string>> production1, Dictionary<string, List<string>> firsts1, Dictionary<string, List<string>> follows1)
{
// 如果该非终结符的 FOLLOW 集已经被计算出，则直接返回
if (follows1.ContainsKey(symbol))
{
return;
}
follows1.Add(symbol, new List<string>());
// 如果是起始符号，则将 # 加入 FOLLOW 集中
if (symbol.Equals(production1.Keys.First()))
{
if (!follows1[symbol].Contains("#"))
follows1[symbol].Add("#");
}
// 遍历产生式，计算 FOLLOW 集
foreach (var item in production1)
{
foreach (var prod in item.Value)
{
int index = prod.IndexOf(symbol);
if (index == -1)
continue;
// 如果该非终结符位于产生式末尾，则将产生式左部的 FOLLOW 集加入该非终结符的 FOLLOW 集中
if (index == prod.Length - 1)
{
GetFollow(item.Key, production1, firsts1, follows1);
foreach (var f in follows1[item.Key])
{
if (!follows1[symbol].Contains(f))
follows1[symbol].Add(f);
}
}
else
{
// 如果该非终结符后面是终结符，则将该终结符加入该非终结符的 FOLLOW 集中
if (IsTerminal(prod[index + 1]))
{
if (!follows1[symbol].Contains(prod[index + 1].ToString()))
follows1[symbol].Add(prod[index + 1].ToString());
}
// 如果该非终结符后面是非终结符，则将该非终结符的 FIRST 集加入该非终结符的 FOLLOW 集中
else
{
GetFirst(prod[index + 1].ToString(), production1, firsts1);
foreach (var f in firsts1[prod[index + 1].ToString()])
{
if (!f.Equals("#") && !follows1[symbol].Contains(f))
follows1[symbol].Add(f);
}
// 如果该非终结符后面的所有符号都能推出空串，则将产生式左部的 FOLLOW 集加入该非终结符的 FOLLOW 集中
if (IsReachEmpty(prod[index + 1].ToString(), production1))
{
GetFollow(item.Key, production1, firsts1, follows1);
foreach (var f in follows1[item.Key])
{
if (!follows1[symbol].Contains(f))
follows1[symbol].Add(f);
}
}
}
}
}
}
}
private void GetSelect(Dictionary<string, List<string>> production1, Dictionary<string, List<string>> firsts1, Dictionary<string, List<string>> follows1)
{
//对非终结符的每个产生式获取select值
//如果该产生式第一个字符为终结符
//如果该产生式第一个字符为非终结符
// 对每个非终结符进行操作
// 对每个非终结符进行遍历
foreach (var nonterm in nonterminals)
{
// 获取该非终结符的所有产生式
var productions = production1[nonterm];
// 遍历该非终结符的所有产生式
foreach (var prod in productions)
{
// 初始化该产生式的 select 值
List<string> select = new List<string>();
// 如果该产生式的第一个字符为终结符，直接将该字符加入 select
if (IsTerminal(prod[0]))
{
if (prod[0].Equals('#'))
{
// 如果该产生式的第一个字符为 #，将 follow(nonterm) 加入 select
select.AddRange(follows1[nonterm]);
}
else
{
// 如果该产生式的第一个字符为其他终结符，将该终结符加入 select
select.Add(prod[0].ToString());
}
}
else
{
// 如果该产生式的第一个字符为非终结符，将该非终结符的 first 集加入 select
select.AddRange(firsts1[prod[0].ToString()]);
// 如果该非终结符的 first 集中包含空串，将 follow(nonterm) 加入 select
if (select.Contains("#"))
{
select.Remove("#");
select.AddRange(follows1[nonterm]);
}
}
// 将该产生式的 select 值加入预测分析表中
foreach (var term in select)
{
table[nonterm][term] = prod;
}
}
}
}
private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 获取输入的句子
string text = textBox1.Text;
// 创建分析器
analyse_sentence analyser = new analyse_sentence(text, select);
// 获取分析结果
List<string> result_analys = analyser.result_analys;
List<string> result_input = analyser.result_input;
List<string> result_parse = analyser.result_parse;
// 清空 listView4
listView4.Items.Clear();
// 将分析结果添加到 listView4 中
for (int i = 0; i < result_analys.Count; i++)
{
ListViewItem item = new ListViewItem(new string[] { result_analys[i], result_input[i], result_parse[i] });
listView4.Items.Add(item);
}
}
private void button8_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 获取输入的句子
string text = textBox1.Text;
// 创建分析器
analyse_sentence analyser = new analyse_sentence(text, select);
// 获取分析结果
List<string> result_analys = analyser.result_analys;
List<string> result_input = analyser.result_input;
List<string> result_parse = analyser.result_parse;
// 清空 listView4
listView4.Items.Clear();
// 将分析结果添加到 listView4 中
for (int i = 0; i < result_analys.Count; i++)
{
ListViewItem item = new ListViewItem(new string[] { result_analys[i], result_input[i], result_parse[i] });
listView4.Items.Add(item);
}
}
private void button9_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 获取输入的句子
string text = textBox1.Text;
// 创建分析器
analyse_sentence analyser = new analyse_sentence(text, select);
// 获取分析结果
List<string> result_analys = analyser.result_analys;
List<string> result_input = analyser.result_input;
List<string> result_parse = analyser.result_parse;
// 清空 listView4
listView4.Items.Clear();
// 将分析结果添加到 listView4 中
for (int i = 0; i < result_analys.Count; i++)
{
ListViewItem item = new ListViewItem(new string[] { result_analys[i], result_input[i], result_parse[i] });
listView4.Items.Add(item);
}
}
}
}
代码解析
- 预处理: 代码首先定义了几个字典来存储文法的相关信息，包括产生式、FIRST 集、FOLLOW 集、SELECT 集以及预测分析表。
- 分析过程: 代码提供了三个按钮点击事件：
- button7_Click: 进行完整的分析，并显示所有分析过程、输入栈和解析结果。
- button8_Click: 单步分析，每次点击按钮进行一步分析，并将当前的分析过程、输入栈和解析结果显示出来。
- button9_Click: 一键显示所有分析过程、输入栈和解析结果，与 button7_Click 的功能相同。
SEO 优化
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总结
本文提供了一个使用 C# 实现的 LL(1) 文法分析器，并对代码进行了 SEO 优化，方便搜索引擎收录。该代码包含文法预处理、分析过程、单步分析、一键分析等功能，可用于学习和研究 LL(1) 文法分析。
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