LR(1)文法分析器 //c++ 實現

1、先讀入終結符，非終結符，和全部產生式。

2、預處理：初始化；getpp()獲得每一個非終結符在產生式左邊時的產生式編號,
記錄在 string getp[]中（能夠多個）。


3.獲得全部的符號的first集：dfs法，從S開始DFS，遇到終結符則是遞歸出口，回溯時候沿路保存記錄全部路徑上VN的first，（遇到有左遞歸的，continue，左遞歸的產生式不用不影響求fisrt集）


4：獲得項目集族：一個lr(1)項目用一個結構體記錄，get_close(項目 t):bfs來完畢對t的閉包。getxmjizu():bfs，並用鏈式前向星記錄圖。


5.獲得分析表table[][]：遍歷對於圖的全部邊，狀態i->j有權為w的邊，置action（i,w）=j;go,本質是一樣的.其次掃描全部項目，對於歸約項目，置歸約

6總控程序：倆個棧：狀態棧和符號棧，無非移進、歸約，接受保存。

測試：

a b
H S B
H->S
B->aB
S->BB
B->b
end


i * ( ) +
E T F
E->E+T
E->T
T->T*F
T->F
F->(E)
F->i
end


a b c d
S A B
S->A
A->B|cAd
B->aBb|ab
end

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
#include<vector>
#include<stack>
#include<set>
#include<cstring>
#include<queue>
using namespace std;
map<char,int>getnum;
char getchar[100];          //獲得相應字符
vector<string>proce;        //產生式
int table[30][30];         //預測分析表 -1
int tb_s_r[30][30];        //是移進項還是規約項,-1,-2.
int num=0;int numvt=0;   //numvt是終結符集合，0是‘#’，numvt表空字
void readin()                        //讀入vt,vn,編號1-num,讀入全部產生式
{
    memset(table,-1,sizeof(table));
    getnum['#']=0;
    getchar[0]='#';
    cout<<"請輸入終結符集："<<endl;
    char x;
    do
    {
      cin>>x;
      getnum[x]=++num;
      getchar[num]=x;
    }while(cin.peek()!='\n');
     numvt=++num;
     getnum['@']=numvt;        //kong zi
     getchar[num]=('@');
    cout<<"請輸入非終結符集："<<endl;
    do
    {
      cin>>x;
      getnum[x]=++num;
      getchar[num]=x;
    }while(cin.peek()!='\n');
    cout<<"輸入全部產生式（空字用‘@’表示）,以‘end’結束:"<<endl;
    string pro;
     while(cin>>pro&&pro!="end")
     {
         string ss;
         ss+=pro[0];
         for(int i=3;i<pro.size();i++)
         {
             if(pro[i]=='|')
             {
                  proce.push_back(ss);
                  ss.clear();ss+=pro[0];
             }
             else
             {
                 ss+=pro[i];
             }
         }
          proce.push_back(ss);
    }
}
struct xiangmu         //一個項目
{
    int nump;       //產生式編號
    int id;        //.的位置
    string fst;   //集合
};
string getp[100];   //獲得某終結符在左邊的產生式集合
void getpp()
{
    for(int i=0;i<proce.size();i++)
    {
        int temp=getnum[proce[i][0]];
        getp[temp]+=char('0'+i);
    }
}
string first[100];   //每一個符號的first集
bool gotfirst[100]; //是否已經完畢FIRST集合
void dfsgetfirst(int nv,int nump)  //當前的符號，和相應產生式編號
{
   int temp=getnum[proce[nump][1]];  //產生式推出來的首符
    gotfirst[nump]=1;               //標記
    if(temp<=numvt)first[nv]+=char('0'+temp);  //是終結符
    else
    {
        for(int i=0;i<getp[temp].size();i++)    //全部temp能夠推出來的符號相應的產生式
          {
              if(proce[nump][0]==proce[nump][1])continue; //左遞歸的產生式不用不影響求fisrt集
              dfsgetfirst(temp,getp[temp][i]-'0');
          }

        first[nv]+=first[temp];                  //回溯時候沿途保存
    }
}
void get_first()
{
    for(int i=1;i<=numvt;i++)             //    終結符first集合是它自己.
    {
        first[i]=char('0'+i);
    }
     for(int i=0;i<proce.size();i++)
    {
        if(proce[i][0]==proce[i][1])continue; //左遞歸的產生式不用不影響求fisrt集
        if(gotfirst[i])continue;              //已經生成。

        int temp=getnum[proce[i][0]];
          dfsgetfirst(temp,i);
    }
}
vector<vector<xiangmu> >v;             //項目集族
int e[100][3]; int head[100];int nume=0;    //鏈式前向星項目集族圖
void addegde(int from,int to,int w)         //加入邊
{
    e[nume][0]=to;e[nume][1]=head[from];head[from]=nume;
    e[nume++][2]=w;
}
void clear()                 //初始化函數
{
    for(int i=0;i<100;i++)
       head[i]=-1;
     for(int i=0;i<30;i++)
       for(int j=0;j<30;j++)
         tb_s_r[i][j]=table[i][j]=-1;
    nume=0;
}
inline bool xmeq(xiangmu a,xiangmu b)
{
    if(a.fst==b.fst&&a.id==b.id&&a.nump==b.nump)return 1;
    return 0;
}
bool isin(xiangmu a,vector<xiangmu> b)      //xm a is in xmji b
{
    for(int i=0;i<b.size();i++)
    {
        if(xmeq(a,b[i]))return 1;
    }
    return 0;
}
vector<xiangmu>  hebing(vector<xiangmu>a ,vector<xiangmu>b)  //合並項目集 a,b 復給 a
{
    for(int i=0;i<b.size();i++)
    {
        if(isin(b[i],a))continue;
        else
         a.push_back(b[i]);
    }
    return a;
}
bool xmjieq(vector<xiangmu> a,vector<xiangmu> b)  //兩個項目集是否相等
{
    if(a.size()!=b.size())return 0;
     for(int i=0;i<a.size();i++)
     {
        if(!isin(a[i],b))return 0;
     }
     return 1;
}
int xmji_isin_xmjizu(vector<xiangmu>a,vector<vector<xiangmu> >b)  //查找項目集，若有，則返回編號,一舉倆得
{
    for(int i=0;i<b.size();i++)
    {
        if(xmjieq(a,b[i]))return i;
    }
    return -1;
}
vector<xiangmu> get_close(xiangmu t)           //對項目 T作閉包
{
   vector<xiangmu> temp;
   temp.push_back(t);
    queue<xiangmu> q;                         //bfs完畢閉包
    q.push(t);
    while(!q.empty())
    {
      xiangmu cur=q.front();
      q.pop();
      if(cur.id==proce[cur.nump].size())          //歸約項舍去
          continue;
     int tt=getnum[proce[cur.nump][cur.id]];       //tt is thm num of '.'zhihoudefuhao
      if(tt<=numvt)   continue ;                  //若是終結符，則不必找了
      for(int i=0;i<getp[tt].size();i++)         //相應產生式的編號
       {
          xiangmu c;
         c.id=1;                               //
         c.nump=getp[tt][i]-'0';             //
        if(proce[cur.nump].size()-cur.id==1)   // the last : A->BC.D,a/b
          c.fst+=cur.fst;
         else                           //not the last  ：A->B.CFb,a/b
        {
          int tttnum=getnum[proce[cur.nump][cur.id+1]];
          c.fst+=first[tttnum];
        }
         if(!isin(c,temp))           //排重，新的項目就加入。
         {
             q.push(c);
             temp.push_back(c);
         }
        }
      }
      return temp;
}
void get_xiangmujizu()             //獲得項目集族
{
    vector<xiangmu>temp;
    xiangmu t;
    t.nump=0;t.id=1;t.fst+='0';    //初始的項目集：0
    temp=get_close(t);
    queue<vector<xiangmu> >q;        //bfs法獲得
    q.push(temp);
    v.push_back(temp);             //第一個入
    while(!q.empty())
    {
         vector<xiangmu> cur=q.front();
         q.pop();
         for(int i=1;i<=num;i++)     //全部符號
         {
             if(i==numvt)continue;      //'#'
             vector<xiangmu> temp;
              for(int j=0;j<cur.size();j++)     //該項目集中的全部項目
              {
                 if(cur[j].id==proce[cur[j].nump].size())continue;  //是規約項目。無法再讀入了
                 int tt=getnum[proce[cur[j].nump][cur[j].id]];
                if(tt==i)                                          //can read in 符號i
                {
                    xiangmu tempt;
                    tempt.fst=cur[j].fst;
                    tempt.id=cur[j].id+1;
                    tempt.nump=cur[j].nump;
                    temp=hebing(temp,get_close(tempt));
                }
              }
              if(temp.size()==0)continue;             //該符號無法讀入。
                int numcur=xmji_isin_xmjizu(cur,v);   //當前節點標號
                int tttnum=xmji_isin_xmjizu(temp,v);  //新目標標號
                   if(tttnum==-1)                    //新的項目集
                   {
                    v.push_back(temp);
                    q.push(temp);
                    addegde(numcur,v.size()-1,i) ;   //加入邊，權為讀入的符號
                  }
                   else                             //老的項目集
                   {
                    addegde(numcur,tttnum,i);
                   }
         }
    }
}
void print_xmjizu()              //打印項目集族
{
    for(int i=0;i<v.size();i++)
    {
        cout<<"項目集"<<i<<":"<<endl;
      for(int j=0;j<v[i].size();j++)
        {
          cout<<proce[v[i][j].nump]<<" "<<v[i][j].id<<" "<<v[i][j].fst<<endl;
        }
      cout<<endl;
    }
    for(int i=0;i<v.size();i++)
    {
        for(int j=head[i];j!=-1;j=e[j][1])
        {
            cout<<"  "<<getchar[e[j][2]]<<endl;
            cout<<i<<"--->"<<e[j][0]<<endl;
        }
    }
}
bool get_table()            //獲得分析表table[i][j]=w:狀態i-->j,讀入符號W。

{
    for(int i=0;i<v.size();i++)          //遍歷圖
    {
        for(int j=head[i];j!=-1;j=e[j][1])
        {
            if(table[i][e[j][2]]!=-1)return 0;           //多重入口。報錯.
             table[i][e[j][2]]=e[j][0];
            tb_s_r[i][e[j][2]]=-1;             //移近項-1。

        }
    }
    for(int i=0;i<v.size();i++)             //遍歷全部項目
    {
      for(int j=0;j<v[i].size();j++)
        {
            if(v[i][j].id==proce[v[i][j].nump].size())  //歸約項
            {
                for(int k=0;k<v[i][j].fst.size();k++)
                   {
                      if(table[i][(v[i][j].fst)[k]-'0']!=-1)return 0;           //多重入口，報錯.
                     if(  (v[i][j].fst)[k]=='0'&&v[i][j].nump==0)
                        table[i][(v[i][j].fst)[k]-'0']=-3 ;           //接受態。
                     else
                     {
                        table[i][(v[i][j].fst)[k]-'0']=v[i][j].nump;
                        tb_s_r[i][(v[i][j].fst)[k]-'0']=-2;            //歸約態
                     }
                   }
            }
         }
     }
     return 1;
}
void print_table()
{
    cout<<"LR(1)分析表："<<endl;
    cout<<"狀態   "<<"         actoin     "<<endl;
     for(int j=0;j<=num;j++)
        {
            if(j==numvt)continue;
            cout<<"    "<<getchar[j];
        }
       cout<<endl;
    for(int i=0;i<v.size();i++)
    {
        cout<<i<<"   ";
        for(int j=0;j<=num;j++)
        {
            if(j==numvt)continue;
            if(table[i][j]==-3)  cout<<"acc"<<"  ";       //接受
            else if(table[i][j]==-1)cout<<"     ";        //空
            else if(tb_s_r[i][j]==-1)cout<<"s"<<table[i][j]<<"   ";  //移近
            else if(tb_s_r[i][j]==-2)cout<<"r"<<table[i][j]<<"   ";  //歸約
        }
        cout<<endl;
    }
}
string word;
void  print_now_state(int count,stack<int>state,stack<int>wd,int i)
{
    cout<<count<<'\t'<<'\t';
    stack<int>temp;
    while(!state.empty())
    {
        temp.push(state.top());
        state.pop();
    }
    while(!temp.empty())
    {
        cout<<temp.top();
        temp.pop();
    }
    cout<<'\t'<<'\t';
     while(!wd.empty())
    {
        temp.push(wd.top());
        wd.pop();
    }
    while(!temp.empty())
    {
        cout<<getchar[temp.top()];
        temp.pop();
    }
    cout<<'\t'<<'\t';
    for(int j=i;j<word.size();j++)
        cout<<word[j];
    cout<<'\t'<<'\t';
}
bool analyze()
{
    cout<<"       "<<word<<"的分析過程："<<endl;
    cout<<"步驟\t\t"<<"狀態棧\t\t"<<"符號棧\t\t"<<"輸入串\t\t"<<"動作說明"<<endl;
      stack<int>state;   //倆個棧：狀態棧和符號棧
      stack<int>wd;
      int count=0;
      state.push(0);     //初始化
      wd.push(0);        //'#'
    for(int i=0;;)       //i，讀入文本的
    {
        int cur=state.top();
        if(table[cur][getnum[word[i]]]==-1)    // 空白，報錯誤
             return 0;
        if(table[cur][getnum[word[i]]]==-3)  //接受態
            {
                print_now_state(count++,state,wd,i);
                cout<<"      恭喜。acc!"<<endl;
                return 1;
            }
        if(tb_s_r[cur][getnum[word[i]]]==-1)       //移進項
        {
            print_now_state(count++,state,wd,i);
           int newstate=table[cur][getnum[word[i]]];
            cout<<"action["<<cur<<","<<getnum[word[i]]<<"]="<<newstate;
            cout<<"，狀態"<<newstate<<"入棧"<<endl;
            wd.push(getnum[word[i]]);
            state.push(newstate);
            i++;
        }
        else if(tb_s_r[cur][getnum[word[i]]]==-2)         //歸約
        {
            print_now_state(count++,state,wd,i);

             int numpro=table[cur][getnum[word[i]]];   //用該產生式歸約
            int len=proce[numpro].size()-1;
            for(int ii=0;ii<len;ii++)                 //彈棧
             {
                 wd.pop();
                 state.pop();
             }
             wd.push(getnum[proce[numpro][0]]);    //新入
             int cur=state.top();
            cout<<"用"<<proce[numpro][0]<<"->";
             for(int ii=1;ii<=len;ii++)
                 cout<<proce[numpro][ii];
            cout<<"進行歸約,"<<"goto["<<cur<<","<<getnum[word[i]]<<"]="<<table[cur][getnum[proce[numpro][0]]];
            cout<<"入棧"<<endl;
             state.push(table[cur][getnum[proce[numpro][0]]]);
        }
    }
    return 1;
}
int main()
{
    clear();
    readin();
    getpp();
    get_first();
    get_xiangmujizu();
    if(!get_table())
    {
        cout<<"此文法在生成分析表時候有多重入口，非LR(1)文法！
"<<endl;
        return 0;
    }
  // print_xmjizu();
   print_table();
   cout<<"請輸入字："<<endl;
   cin>>word;
   word+='#';
   if(!analyze())
       cout<<"error!"<<endl;
   else;
    return 0;
}