1、上機要求
目的：熟練掌握自上而下的語法分析方法，并能用程序實現。
要求：
例如，使用的文法如下：
編寫First函數，實現其求解過程。
E -> TE'
E' -> +TE' | #
T -> FT'
T' -> *FT' | #
F -> (E) | id
end
提示：
- 非終結符為 大寫字母；或 后面帶'的大寫字母
- 終結符為 小寫字母和符號（+、*）
- 推導符號→為或->
- 用end結束文法。
不針對特定文法，編寫求first函數。
2、原理
A -> a， 則將 a 加入 First(A)中
A -> Y1Y2???Yn
將 First(Y1) 除空串外的字符加入到First(A)中，若 1 =< i < n - 1，Y1，Y2， Yi中均含有空串，則將First(Yi + 1)加入到First(A)中，若Y1，Y2，???，Yn都有空串，則將空串加入到First(A)中
First(a) = {a}
3、一點思路及優化
將輸入格式化（掃描輸入）
將產生式轉換為哈希map：
- 對任一產生式： A -> body_1 | body_2 | ??? | body_n，
- 將 A 作為map的 key，
- map的value為一個string類的向量(vector<string> )，
- 將 body_1，body_2，???，body_n 都加入value中。
- 求解First(str)
- 特殊情況處理，str為空或str不在產生式的key中，返回空；str的首個字符是終結符，返回首個字符構成的集合。
- 一般情況，獲取str推導產生的產生體集bodys(其中的每個產生體為body)，遍歷產生體集合求解First集
- 針對空串，我們加入標記hasBlank = true，往下遍歷body的字符
- body的首個字符為終結符，直接將該字符加入first集，記hasBlank = false以便遍歷下一body（如果有的話）。
- body的首個字符為非終結符，遞歸求解該非終結符first集，記為temp，同時將空串標記記為false，將temp的中除空串外的字符加入first集；若temp中有空串，記空串標記為true，繼續遍歷當前body的字符，理解上可以將body后面的字符串視為一個新的body繼續進行求解步驟。
- body的字符遍歷結束后若空串標記hasBlank仍然為true，則將空串加入first集。
- 優化：遞歸求解的中間結果可以放在全局哈希First（或者換個名字避免沖突）中，避免重復的迭代（本代碼沒實現，下次一定）。
4、代碼
/**
* @brief Function for generating set of First(a)
* @author 立秋小豬
* @time: 2021/10/13
* @notice: 要求產生體句型不得有空格
* 左遞歸的產生體中必須有空串（必須能夠終結）
* char '#' act as varepsilon
* **/
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>
#include <unordered_set>
using namespace std;
unordered_map<string, vector<string>> P; //產生式P的集合
void scan(){
//scan函數實現從文件掃描文法，將對應的產生式加入到映射P中
fstream fs;
string input;
fs.open("lan.txt");
if(!fs.is_open()){ // 文件打開失敗
cout << "Error: Could not open the file" << endl;
exit(-1);
}
fs >> input;
while(input != "end"){
string VN = input; // 產生式的非終結符
fs >> input; //跳過推導符號
if (input != "->" && input != "→"){
cout << "Error: undefined symbol [" << input << "]" << endl;
exit(-2);
}
fs >> input; //產生體拆開后加入到set集合中，默認推導符號后必有一個產生體
P[VN].emplace_back(input);
while( fs >> input && input == "|"){
fs >> input;
P[VN].emplace_back(input);
}
}
}
// void generate(){
// }
unordered_set<char> First(const string& str){
// 終結符以及空串情況下, whether has the VN or not
if(str == "" || str == "#" || P.find(str) == P.end())
return {};
if(!(str[0] >= 'A' && str[0] <= 'Z'))
return {str[0]};
vector<string> bodys = P[str]; // str -> bodys
unordered_set<char> res = {};
for(auto &s: bodys){
bool hasBlank = true;//是否含有空串，是否繼續讀產生體
for (int i = 0; i < s.size() && hasBlank; ++i){
if(s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z'){//是否為終結符
unordered_set<char> temp = {};//遞歸的臨時集
string next;
if(i < s.size() - 1 && s[i + 1] == '\''){ // 大寫字母 + ' 的非終結符
next = s.substr(i, 2);
++i;
}else{ //僅僅是大寫字母的終結符
next = s[i];
}
if(next != str){ //避免無限遞歸，默認自身是含有空串（hasBlank為True）
temp = First(next); //遞歸求解
hasBlank = false; //先默認temp中沒有空串
for(auto &c : temp)
if(c == '#')
hasBlank = true;//temp中發現了空串
else
res.emplace(c);
}
}else{
res.emplace(s[i]);
hasBlank = false;//默認連接的終結符不為空，故此終結符后不會再有新元素加入First集
}
}
if(hasBlank) //產生體中所有非終結符都包含空串，則將空串加入first集中
res.emplace('#');
}
return res;
}
int main(){
// unordered_map<string, vector<char>> First; //First集合
scan();
cout << "輸入的產生式如下：\n"
<< "********************************\n";
for(auto &[vn, bodys]: P){
cout << vn << " -> " << bodys[0];
for (int i = 1; i < bodys.size(); ++i)
cout << " | " << bodys[i];
cout << endl;
}
cout << "********************************\n";
for(auto &[vn,_]: P){
unordered_set<char> f = First(vn);
cout << "First(" << vn << ") : ";
auto iter = f.begin();
if(iter != f.end()){
cout << *iter;
while(++iter != f.end()){
cout << " , " << *iter;
}
}
cout << endl;
}
return 0;
}
4.1 lan.txt文件內容
E -> TE' E' -> +TE' | # T -> FT' T' -> *FT' | # F -> (E) | id end
運行結果
4.2 lan.txt文件內容
S -> SaRb | # R -> RSQ | # Q -> e end
運行結果
到此這篇關于C++/編譯原理之求解First集合的文章就介紹到這了,更多相關C++ 求解First集合內容請搜索服務器之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持服務器之家！
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