实现递归下降分析器
实验内容
用高级语言实现课本3.2文法的递归下降分析程序。
要求：
可使用书上提供的输入串i1*(i2+i3)，也可以是自己定义的其他符号串；输出栈中所有内容，并给出分析结果。
开发环境
windows 10
visual studio 2019
数据结构
1 符号栈
栈是一种有存取限制的线性表，它只允许在一端进行插入或删除操作。遵循“先进先出”原则。
递归下降分析法是一种自顶向下的分析方法，文法的每个非终结符对应一个递归过程（函数），可用栈来表示分析过程。
2 分析过程
| 序号 | 符号栈 | 待分析字符 | 表达式 |
|---|---|---|---|
| 0 | # | i*(i+i)# | |
| 1 | #E | i*(i+i)# | E→TE’ |
| 2 | #E’T | i*(i+i)# | T→FT’ |
| 3 | #E’T’F | i*(i+i)# | F→i |
| 4 | #E’T’ | i*(i+i)# | T’→*FT’ |
| 5 | #E’T’F | i*(i+i)# | F→(E) |
| 6 | #E’T’E | i*(i+i)# | E→TE’ |
| 7 | #E’T’E’T | i*(i+i)# | T→FT’ |
| 8 | #E’T’E’T’F | i*(i+i)# | F→i |
| 9 | #E’T’E’T’ | i*(i+i)# | T’→ε |
| 10 | #E’T’E’ | i*(i+i)# | E’→+TE’ |
| 11 | #E’T’E’T | i*(i+i)# | T→FT’ |
| 12 | #E’T’E’T’F | i*(i+i)# | F→i |
| 13 | #E’T’E’T’ | i*(i+i)# | T’→ε |
| 14 | #E’T’E’ | i*(i+i)# | E’→ε |
| 15 | #E’T’ | i*(i+i)# | T’→ε |
| 16 | #E’ | i*(i+i)# | E’→ε |
| 17 | # |
3 数组
1、分析串数组char token[token_size]：存放待分析串。
2、符号栈char stack[10] = {’#’}：存放符号栈内容，初始压入‘#’。
实验步骤
分析与设计
教材上的例题已然分析地较详细：
1、 已消除左递归。
2、 无回溯。
我们直接进行递归下降分析器的构造。
编程
1 全局变量
① token_len：int类型变量，存放待分析串的长度。
② step：int类型变量，记录当前分析步数。
2 栈
① char stack[10] = {’#’}：char类型数组，存放符号栈内容，初始压入‘#’。
② stack_top：int类型变量，为符号栈的栈顶指针。
3 数组
token[token_size]：cha类型数组，存放待分析串。
4 函数
① 非终结符表达式：
void E();
void E1();
void T();
void T1();
void F();
② 打印函数：void print()。
5 伪代码
见《编译原理教程（第四版）》P52-53
void match(token t){
if (lookahead == t)
lookahead = nexttoken;
else
error();
}
void E(){
T();
E();
}
void E'(){
if (lookahead == '+'){
match('+');
T();
E'();
}
}
void T(){
F();
T'();
}
void T'(){
if (lookahead == '*'){
match('*');
F();
T'();
}
}
void F(){
if (lookahead == 'i')
match('i');
else if (lookahead == '('){
match('(');
E();
if (lookahead == ')')
match(')');
else
error();
}
else
error();
}
运行与调试
根据调试情况进行相应的代码修改。
运行结果
所遇问题与解决方案
1 E’和T’的压栈
因为E’不属于一个字符，在考虑存放的时候本来是准备实现字符串数组的，问题有点多，所以就直接按照’E’和’\’’两个字符来存储E’了，T’同理。
2 栈的实现
心得体会
对递归下降分析器的构造有了更深的理解，也更熟练地掌握了栈的实现。
实验代码
1 主函数main()
int main(void){
printf("请输入字符串（以#结束）:"); //输入待分析字符串
while (token[lookahead] != '#'){
//如果没有按下#结束
char scan_char; //扫描字符
do{
//若没有扫描到结束符#，就继续扫描
scanf_s("%c", &scan_char,1);
token[token_len] = scan_char; //将扫描到的字符保存到待分析串数组中
token_len++;
} while (scan_char != '#');
printf("\n");
printf("序号\t");
printf("符号栈\t\t");
printf("待分析字符\t");
printf("表达式\n");
print(); //打印当前步骤信息
printf("\n"); //换行
stack[++stack_top] = 'E'; //将E()压入栈中，开始分析
step++; //分析步数+1
E();
if (token[lookahead] == '#') //若待分析字符为#，说明符合文法
printf("\n分析成功，合法字符串!");
else
printf("\n分析失败，非法字符串!");
}
return 0;
}
2 E()
/*****************************************************************************
*函数名称：E()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：分析文法，输出信息
*****************************************************************************/
void E(){
print(); //打印当前步骤信息
printf("E->TE'\n"); //输出表达式
stack[stack_top] = 'E'; //将产生式右→左压栈
stack[++stack_top] = '\''; //代表E'
stack[++stack_top] = 'T';
step++; //分析步数+1
T();
E1();
}
3 E1()
/*****************************************************************************
*函数名称：E1()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：分析文法，输出信息
*****************************************************************************/
void E1(){
if (token[lookahead] == '+'){
//若待分析字符匹配‘+’
print(); //打印当前步骤信息
printf("E'->+TE'\n"); //输出表达式
stack[--stack_top] = 'E'; //将产生式右→左压栈
stack[++stack_top] = '\'';
stack[++stack_top] = 'T';
step++; //分析步数+1
lookahead++; //因为匹配到一个终结符，所以分析下一个字符
T();
E1();
}
else{
print(); //打印当前步骤信息
printf("E'->ε\n"); //输出表达式
stack[stack_top--] = NULL; //出栈
stack[stack_top--] = NULL; //E'虽然为一个非终结符，但占两个字符，T'同
step++; //分析步数+1
}
}
4 T()
/*****************************************************************************
*函数名称：T()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：分析文法，输出信息
*****************************************************************************/
void T(){
print(); //打印当前步骤信息
printf("T->FT'\n"); //输出表达式
stack[stack_top] = 'T'; //将产生式右→左压栈
stack[++stack_top] = '\'';
stack[++stack_top] = 'F';
step++; //分析步数+1
F();
T1();
}
5 T1()
/*****************************************************************************
*函数名称：T1()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：分析文法，输出信息
*****************************************************************************/
void T1(){
if (token[lookahead] == '*'){
//若待分析字符匹配‘*’
print(); //打印当前步骤信息
printf("T'->*FT'\n"); //输出表达式
stack[--stack_top] = 'T'; //将产生式右→左压栈
stack[++stack_top] = '\'';
stack[++stack_top] = 'F';
step++; //分析步数+1
lookahead++; //因为匹配到一个终结符，所以分析下一个字符
F();
T1();
}
else{
print(); //打印当前步骤信息
printf("T'->ε\n"); //输出表达式
stack[stack_top--] = NULL; //出栈
stack[stack_top--] = NULL;
step++; //分析步数+1
}
}
6 F()
/*****************************************************************************
*函数名称：F()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：分析文法，输出信息
*****************************************************************************/
void F(){
if (token[lookahead] == 'i'){
//若待分析字符匹配‘i’
print(); //打印当前步骤信息
printf("F->i\n"); //输出表达式
stack[stack_top--] = NULL; //出栈
step++; //分析步数+1
lookahead++; //因为匹配到一个终结符，所以分析下一个字符
}
else if (token[lookahead] == '('){
//若待分析字符匹配‘(’
print(); //打印当前步骤信息
printf("F->(E)\n"); //输出表达式
stack[stack_top] = 'E'; //将产生式右→左压栈
step++; //分析步数+1
lookahead++; //因为匹配到一个终结符，所以分析下一个字符
E();
if (token[lookahead] == ')'){
//若待分析字符匹配‘)’
lookahead++; //因为匹配到一个终结符，所以分析下一个字符
}
else{
printf("没有')'匹配！\n");
return;
}
}
else{
printf("error\n");
return;
}
}
7 print()
/*****************************************************************************
*函数名称：print()
*函数类型：void
*参数：void
*功能：打印信息
*****************************************************************************/
void print(){
int i;
printf("%d\t", step); //打印分析第step步
for (i = 0; i <= stack_top; i++) //输出分析栈中内容
printf("%c", stack[i]);
if (stack_top < 7) //每列对齐
printf("\t\t");
else
printf("\t");
for (i = 0; i < lookahead; i++){
//若字符已被分析，它的位置置空，保持列对齐
token[i] = ' ';
printf("%c", token[i]);
}
for (i = lookahead; i < token_len; i++) //输出剩余待分析字符
printf("%c", token[i]);
printf("\t"); //为输出表达式做准备
}