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题目
目的:熟练掌握自上而下的语法分析方法,并能用程序实现。
要求:
例如. 使用的文法如下:
E->TE'
E'->+TE'|#
T->FT'
T'->*FT'|#
F->(E)|id
编写First函数,实现其求解过程。
提示:
1, 非终结符为大写字母;或后面带'的大写字母
2, 终结符为 小写字母和符号(+、*)(#代表空串)
3, 推导符号为->
4, 用end结束文法。
5, 不针对特定文法,编写求first函数。
思路
从文件中读取文法,对每一行将其拆分成两个部分:箭头左边的非终结符和箭头右边的对应产生式;再将产生式按其中的'|'分隔符拆分成若干个对应单词;对每个单词进行考察,若首字母为非终结符则递归寻找First集合,若为终结符,则加入到此非终结符对应的First集合中去。
代码
/*
*Programed by Lee_rw_cs on 2017/05/04
*Find the first set of a set of grammar
*eg.
*E->TE'
E'->+TE'|#
T->FT'
T'->*FT'|#
F->(E)|id
*/
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <fstream>
#include <map>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;
//全局变量
set<string> non_terminal; //存放非终结符
set<string> productions; //存放产生式
std::map<string, string> match_map; //存放非终结符和其对应的产生式的文法的键值对
std::map<string, set<string>> first; //string:非终结符;set<string>:非终结符所对应的first集合
void divide_words(string grammar, map<string, string>& match_map) {
for (int i = 0; i < (int)grammar.length(); ++i) {
if (grammar[i] == '-' && grammar[i + 1] == '>') {
/* code */
string left = grammar.substr(0, i); //一句文法的左边即非终结符
string right = grammar.substr(i + 2, grammar.length() - 1); //一句文法的右边即非终结符对应的产生式
non_terminal.insert(left); //插入非终结符集合里
productions.insert(right); //插入产生式集合里
match_map.insert(make_pair(left, right)); //将一句文法里的非终结符和其对应的文法作为键值对插入到匹配map里
break;
}
}
}
/*将被'|'隔开的产生式拆分成对应多个的单词*/
void divide_right(string grammar_right, set<string>& small_right) {
/*或许可以用grammar.find_first_of一个一个找|,然后用substr分开子串,最后再insert到small_right中去*/
size_t found = grammar_right.find('|');
if (found != string::npos) {
int i = 0;
string temp = "\0";
while ((size_t)i < grammar_right.length()) {
if (grammar_right[i] != '|') {
temp += grammar_right[i];
i = i + 1;
}
else {
i = i + 1;
small_right.insert(temp);
temp = "\0";
}
if (i == grammar_right.length()) {
small_right.insert(temp);
temp = "\0";
}
}
}
else {
small_right.insert(grammar_right);
}
}
/*对每个非终结符non_term寻找它的非终结符集合first*/
void find_first(string non_term, set<string>& first) {
set<string> or_words; //存放产生式中被'|'隔开的单词
auto search = match_map.find(non_term);
if (search != match_map.end()) {
divide_right(search->second, or_words);
//匹配非终结符是否在or_words的开头
for (set<string>::iterator i = or_words.begin(); i != or_words.end(); i++) {
for (set<string>::iterator j = non_terminal.begin(); j != non_terminal.end(); j++) {
if ((*i).find(*j) == 0) { //在or_words[i]的开头找到了一个非终结符
//递归寻找非终结符j的first集合
find_first((*j), first);
}
else { //在or_words[i]的开头如果没有找到非终结符,即终结符
if ((*i)[0] >= 'a' && (*i)[0] <= 'z') {
first.insert(*i);
}
switch ((*i)[0]) {
case '(':
first.insert(string("("));
break;
case ')':
first.insert(string(")"));
break;
case '+':
first.insert(string("+"));
break;
case '*':
first.insert(string("*"));
break;
case '#':
first.insert(string("#"));
break;
default: //如果没有匹配到符号的话就把这个单词插入到first集合中
//first.insert(*i);
break;
}
continue; //找到之后跳出循环,避免进行多余的遍历浪费时间
}
}
}
}
}
int main() {
/*读取文法文件*/
const char* filename = "wenfa.txt";
ifstream inFile(filename);
if (!inFile) {
cout << "\nFiled to open file " << filename;
return -1;
}
string st = "\0";
char buf[100];
while (!inFile.eof()) {
inFile.getline(buf, 100);
st = buf;
if (strlen(buf) == 0 || st == "end") {
break;
}
divide_words(st, match_map); //对每一行文法进行分析找出非终结符和对应的产生式
}
inFile.close();
/*遍历非终结符集合,为每个非终结符寻找first集合*/
for (set<string>::iterator i = non_terminal.begin(); i != non_terminal.end(); ++i) {
set<string> the_first; //当前非终结符的first集合
find_first(*i, the_first);
first.insert(make_pair(*i, the_first));
}
cout << "非终结符" << "\t" << "First集合" << endl;
for (map<string, set<string>>::iterator i = first.begin(); i != first.end(); i++) {
cout << "------------------------" << endl;
cout << i->first << "\t|\t";
cout << "{";
//倒序输出first集合中的元素与文法中出现的顺序保持一致
for (set<string>::reverse_iterator j = (i->second).rbegin(); j != (i->second).rend(); j++) {
cout << *j << ",";
}
cout << '\b';
cout << "}";
cout << endl;
}
cout << endl << endl;
return 0;
}
wenfa.txt
运行结果: