编译原理实验报告代码C#版——词法分析、LL1分析、LR1分析

大三上学期学的《编译原理》，当时学的也是迷迷糊糊的，主要是概念太多太抽象了，很多原理都听不懂。看了慕课上哈工大陈鄞老师的《编译原理》后受益匪浅，从中学到了很多。

下面是我们学校的编译原理的实验，只做了前三个：词法分析、LL1分析、LR1分析。LR1分析因为那段时间考试周临近，忙不过来，就只写了个总控程序，没有写自动生成分析表。(其实后两个实验的总控程序只要根据老师给的流程图就能写出来，难点在于如何自动生成分析表)。

PS:程序只是针对老师布置的实验来做的，实验用的文法例子运行结果正常，但是用其他的文法测试已经看出来有错误了，所以我就放在百度云上免费下载，仅供参考。

另外，大二下初学C#，用的还是以前C++面向过程的思想，所以会有点乱。。。

词法分析

一、实验目的和要求

通过本实验的编程实践，使学生了解词法分析的任务，掌握词法分析程序设计的原理和构造方法，使学生对编译的基本概念、原理和方法有完整的和清楚的理解，并能正确地、熟练地运用。

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、将标识符填写的相应符号表须提供给编译程序的以后各阶段使用。

3、根据测试数据进行测试。测试实例应包括以下三个部分:

 全部合法的输入。

 各种组合的非法输入。

 由记号组成的句子。

4、词法分析程序设计要求输出形式:

例：输入VC++语言的实例程序：

If i=0 then  n++;
a﹤= 3b %);

输出形式为：

 

单词	二元序列 （单词种别，单词属性）	类 型	位置（行，列）
for	（1，for）	关键字	（1,1）
i	（6，i）	标识符	（1,2）
=	（4，=）	关系运算符	（1,3）
0	（5，0）	常数	（1,4）
then	（1，then）	关键字	（1,5）
n	（6，n）	标识符	（1,6）
++	Error	Error	（1,7）
;	（2，；）	分界符	（1,8）
a	（6，a）	标识符	（2,1）
<=	（4，<=）	关系运算符	（2,2）
3b	Error	Error	（2,3）
%	Error	Error	（2,4）
)	（2，））	分界符	（2,5）
;	（2，；）	分界符	（2,6）

二、实验原理

（1）实验数据结构说明   

        /// 

        /// 枚举各种符号的类型
        /// 
        public enum Type
        {
            Error,//错误类型
            KeyWord,//关键字
            Delimiter,//分界符
            ArithmeticOperator,//算术运算符
            RelationalOperator,//关系运算符
            Constant,//常数
            Identifier,//标识符
        }
        //存储单词符号的位置
        public struct Position
        {
            public int x { get; set; }
            public int y { get; set; }
        }
        //识别出的单词符号
        public class Tokens
        {
            public string word { get; set; }//单词
            public Position position;//符号所在的位置
            public Type type { get; set; }//识别出的符号的类型
            //public int pointer;//指针
        }
        /**********************************全局字段********************************/
        ArrayList tokenList = new ArrayList();//该列表存放已识别出的符号
        string[] keyWordsList ={"bool","break","case","char","continue","do",
                "double","else","float","for","goto","if","int","long","return",
                "short","signed","sizeof","switch","typedef","unsigned",
                "void","while","end","printf","scanf","then","default"};
        string[] delimiterList = { "#","(", ")", "[", "]", "\"", ";", ":", "{", "}", "\\", ",","." ,"'"};
        string[] relationalOperatorList ={"=","<",">","<>","<=",">=","==","!="};
        string[] arithmeticOperatorList = { "+", "-", "*", "/","%"};
        char[] inStream;//存放待分析的文本
        char ch;//每次读取一个字符存到全局变量
        int index = 0;//输入字串的下标指示器
        static int r = 1, c = 1;//记录当前读取的字符的行列信息
        /***************************************************************************/

（2）实验算法描述

主程序每次读入一个字符，判断该字符的类型，然后调用对应的子程序继续读入字符进行处理。

如果是空白字符，调用GetBC（）继续读取直到不为空白字符。

如果是字母或下划线，调用letter（）子程序，拼写出该单词后，查找关键字表，判断其类型是关键字还是标识符，最后将其插入到符号表中。

如果是数字，调用digit（）子程序，拼写出该符号串，若串中包含字母或一个以上的小数点，则出错，否则识别出一个常数。

运算符和分界符的识别同理。先识别出第一个字符，然后读取下一个字符，接着查表，判断是否为双字符运算符（>=,<>等等），若是，把它插入到符号表，若不是，输入指针回退一个字符，把它插入到符号表。

（3）算法流程图

(4) 运行结果

LL1分析

一、实验目的和要求

通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区 别和联系。使学生了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方 法，训练学生掌握开发应用程序的基本方法。有利于提高学生的专业素质，为培养适应社会多方面需要的能力。

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、对下列文法，用 LL（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：

（1）E->TG

（2）G->+TG|-TG

（3）G->ε

（4）T->FS

（5）S->*FS|/FS

（6）S->ε

（7）F->(E)

（8）F->i

输出的格式如下：

二、实验原理

（1）实验数据结构说明

        List Vt = new List();//终结符集合
        List Vn = new List ();//非终结符集合
        List production = new List();//产生式集合
        string[][] table;//预测分析表
        Stack symbolStack = new Stack();//分析栈
        char[] inString;//输入符号串
        int index;//当前输入符号的指针
        public class Log
        {
            public string strStack; //分析栈中的符号串
            public string strRemain; //剩余输入串
            public string strProduction; //所用产生式
            public string strAction; //动作
        }
        List log = new List();//记录分析过程

        //利用HashSet集合中元素的互异性可以保证first集元素不会重复
        //这是一个数组，每个数组单元里是一个哈希集合，哈希集合里存的是char型元素
        List> firstSets = new List>();//first集
        List> followSets =new List>();//follow集

（2）实验算法描述

表驱动的预测分析法：

最初，语法分析器的格局如下：

输入缓冲区中是w#，G的开始符号位于栈顶，其下面是#。下面的程序使用预测分析表M生成了处理这个输入的预测分析过程。

设置ip使它指向w的第一个符号，其中ip 是输入指针；

令X=栈顶符号；

while ( X≠#)｛ /* 栈非空 */

if ( X 等于ip所指向的符号a) 执行栈的弹出操作，将ip向前移动一个位置；

else if (M是一个终结符号) error ( ) ;

else if (M[X，a]是一个报错条目) error ( ) ;

else if (M[X，a] = X→Y1Y2 … Yk)｛

输出产生式 X→Y1Y2 … Yk ；

弹出栈顶符号；

将Yk，Yk-1…，Yi 压入栈中，其中

Y1位于栈顶。 }

令X=栈顶符号

}

（3）算法流程图

(4) 运行结果

LR1分析

一、实验目的和要求

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。

对下列文法，用 LR（1）分析法对任意输入的符号串进行分析：

（1）E-> E+T

（2）E->T

（3）T-> T*F

（4）T->F

（5）F-> (E)

（6）F-> i

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：

二、实验原理

（1）实验数据结构说明   

/*****************************字段*****************************/
        private string _inputString;//输入串
        private Stack _status=new Stack();//状态栈
        private Stack _symbol = new Stack();//符号栈
        private List Vt = new List { 'i', '+', '*', '(', ')', '#' };//终结符集合
        private List Vn = new List { 'E', 'T', 'F' };//非终结符集合
        private List _production = new List {
            "","E->E+T","E->T","T->T*F","T->F","F->(E)","F->i"};//为保证序号和下标一致，第一个产生式为空，不使用
        private List> _goto = new List> {//GOTO表
            new List {1,2,3 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {8,2,3 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,9,3 },
            new List {-1,-1,10 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,-1,-1 },
            new List {-1,-1,-1 },
        };

        private List> _action = new List> {//ACTION表
            new List {"S5",null,null,"S4",null,null },
            new List {null,"S6",null,null,null,"acc" },
            new List {null,"r2","S7",null,"r2","r2" },
            new List {null,"r4","r4",null,"r4","r4" },
            new List {"S5",null,null,"S4",null,null },
            new List {null,"r6", "r6", null, "r6", "r6" },
            new List {"S5",null,null,"S4",null,null },
            new List {"S5",null,null,"S4",null,null },
            new List {null,"S6",null,null, "S11",null },
            new List {null,"r1","S7",null,"r1","r1" },
            new List {null,"r3","r3",null, "r3", "r3" },
            new List {null,"r5","r5",null, "r5", "r5" },
        };
        private int ip=0;//输入指针
        private class Log
        {
            public string strStatus;
            public string strSymbol;
            public string strString;
            public string strAction;
        }
        private List log = new List();//记录分析过程

（2）实验算法描述

输入：串w和LR语法分析表，该表描述了文法G的ACTION函数和GOTO函数。

输出：如果w在 L(G)中，则输出w的自底向上语法分析过程中的归约步骤；否则给出一个错误指示。

方法：初始时，语法分析器栈中的内容为初始状态s0，输入缓冲区中的内容为w#。然后，语法分析器执行下面的程序：

            令a为w#的第一个符号；            
            while (1)

            { /* 永远重复*/

                令s是栈顶的状态；

                if (ACTION[s，a] = st)

                {

                    将t压入栈中；

                    令a为下一个输入符号；

                }

                else if (ACTION[s，a] = 归约A → β ) {

                    从栈中弹出│ β │个符号；

                    将GOTO[t，A]压入栈中；

                    输出产生式 A → β ；

                    }

                else if (ACTION[s，a] = 接受) break； /* 语法分析完成*/

                else 调用错误恢复例程；

                }

（3）算法流程图

(4) 运行结果：

完整代码：https://download.csdn.net/download/qq_40582463/10645775

百度云盘：https://pan.baidu.com/s/1Drleu2nKP6Eslj4Uc6i7Fg

开发环境：

VS2015、Windows10(文本缩放125%，可以解决控件显示不全的问题)