实验3《递归下降分析法设计与实现》(java版)

实验3《递归下降分析法设计与实现》(java版)

引言

在本次实验中，我们将使用递归下降分析法来设计和实现一个简单的语法分析器。递归下降分析法是一种基于产生式的自顶向下的语法分析方法，通过递归地向下扩展产生式，直到匹配输入串或者遇到错误。

实验流程

下面是整个实验的流程，我们将使用一个简单的表达式语言作为例子进行说明。

步骤	描述
1. 定义语法	定义表达式语言的文法规则
2. 设计语法分析器	设计并实现递归下降分析器
3. 测试语法分析器	编写测试用例，验证语法分析器的正确性

步骤1：定义语法

首先，我们需要定义表达式语言的文法规则。在我们的例子中，表达式可以包含数字、加法、减法和括号。

// 定义表达式语言的文法规则
<expression> ::= <term> <expressionPrime>
<expressionPrime> ::= '+' <term> <expressionPrime>
                   | '-' <term> <expressionPrime>
                   | ε
<term> ::= <factor> <termPrime>
<termPrime> ::= '*' <factor> <termPrime>
              | '/' <factor> <termPrime>
              | ε
<factor> ::= <number>
           | '(' <expression> ')'
<number> ::= [0-9]+

步骤2：设计语法分析器

接下来，我们需要设计并实现递归下降分析器。递归下降分析器的主要思想是根据文法规则，递归地向下分析输入串，并匹配相应的产生式。

public class Parser {
    private String input; // 输入串
    private int pos; // 当前位置

    public Parser(String input) {
        this.input = input;
        this.pos = 0;
    }

    // 启动语法分析
    public void parse() {
        expression(); // 分析表达式
        if (pos != input.length()) {
            throw new RuntimeException("Unexpected input at position " + pos);
        }
    }

    // 分析表达式
    private void expression() {
        term();
        expressionPrime();
    }

    // 分析表达式的后续部分
    private void expressionPrime() {
        if (pos < input.length() && (input.charAt(pos) == '+' || input.charAt(pos) == '-')) {
            char op = input.charAt(pos);
            pos++;
            term();
            expressionPrime();
        }
    }

    // 分析项
    private void term() {
        factor();
        termPrime();
    }

    // 分析项的后续部分
    private void termPrime() {
        if (pos < input.length() && (input.charAt(pos) == '*' || input.charAt(pos) == '/')) {
            char op = input.charAt(pos);
            pos++;
            factor();
            termPrime();
        }
    }

    // 分析因子
    private void factor() {
        if (pos < input.length() && Character.isDigit(input.charAt(pos))) {
            number();
        } else if (pos < input.length() && input.charAt(pos) == '(') {
            pos++;
            expression();
            if (pos < input.length() && input.charAt(pos) == ')') {
                pos++;
            } else {
                throw new RuntimeException("Expected ')' at position " + pos);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("Unexpected input at position " + pos);
        }
    }

    // 分析数字
    private void number() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (pos < input.length() && Character.isDigit(input.charAt(pos))) {
            sb.append(input.charAt(pos));
            pos++;
        }
        // 将数字转换为具体的操作
        int value = Integer.parseInt(sb.toString());
        // 可以在这里进行相关的操作，比如计算结果等
    }
}

步骤3：测试语法分析器

最后，我们需要编写测试用例来验证语法分析器的正确性。测试用例应该包含各种合法和非法的输入串，以确保语法分析器能够正确地识别和处理各种情况。

public class ParserTest {
    public static void main(String[]