一、实验目的 算符优先分析法就是仿照算术表达式的运算过程而提出的一种自底向上的语法分析方法。其基本思想是：首先规定算符，这里是文法的终结符之间的优先关系，然后根据这种优先关系，通过比较相邻算符的优先次序来确定句型中的“句柄”，然后进行归约。 算符优先分析法的关键： 算符优先分析法的关键就是寻找当前句型中的最左素短语，并归约它。本次实验的主要目的就是要加深对算符优先分析理论和工作过程的理解。 二、实验要求 实现算符优先分析法需要： （1）判别文法是否为OG文法。 （2）判别文法是否为OPG文法。首先需要计算FIRSTVT集、LASTVT集，并根据优先关系构造算符优先矩阵，然后判别是否是OPG文法。 （3）进行句子分析。依据分析表判断出某句子是否为给定文法的句子。 为了降低实现的难度，本实验只要求实现步骤（3）的部分，即手动实现步骤（1）和（2），然后依据步骤（2）建立的分析表编写一个总控程序，实现句子的分析。 程序应满足下列要求： 1、输入一个算符优先关系表，则输出算符优先归约的步骤。要求从输入文件（input.txt）和键盘中输入算符优先分析表，把结果输出到结果文件(result.txt)和显示器。 输出格式，如： 步骤 符号栈 优先关系 输入串 移进或归约 0 # < i+i# 移进 1 #i > +i 归约 … ……… ………… ………… 2、程序应能判断出某句子是否为该文法的句子。 3、准备多组测试数据存放于input.txt文件中，测试数据中应覆盖是文法的句子和不是文法的句子两种情况，测试结果要求以原数据与结果对照的形式输出并保存在result.txt中，同时要把结果输出到屏幕。 请按实验要求使用Python实现

<think>嗯，用户想用Python实现算符优先分析法，包括读取输入文件、生成优先关系表、判断句子是否属于文法，还要输出结果到文件和屏幕。首先得回顾算符优先分析的基本步骤，可能需要参考用户提供的引用内容，比如构建FIRSTVT和LASTVT集合，生成优先表，然后用栈进行归约。 用户提到的输入文件是input.txt，里面应该包含文法规则。可能需要解析这些规则，提取终结符和非终结符。根据引用[1]，程序需要处理用户输入文法，计算FIRSTVT和LASTVT，然后构建算符优先表。引用[2]中的代码片段可能涉及到优先关系的比较，比如检查栈顶和输入符号的关系是否为<·或=·。 接下来，生成优先关系表可能需要一个二维结构，比如字典或列表，保存每个终结符对之间的优先级。需要处理输入中的产生式，可能需要区分终结符和非终结符。比如，像S->#E#这样的规则，终结符是#、E两边的符号，非终结符是S和E。 然后，词法分析部分可能需要将输入的句子分解成符号串。例如，输入i+i*i，分解成i、+、i、*、i。归约过程中，使用栈来保存已处理的符号，根据优先关系决定移进还是归约。当栈顶的优先级高于下一个输入符号时，进行归约，找到最左的可归约串。 代码结构方面，可能需要类来管理文法，比如Grammar类，包含终结符、非终结符、产生式，以及FIRSTVT和LASTVT集合。读取输入文件时，逐行解析每个产生式，分离左部和右部。例如，处理P->i时，左部是P，右部是i，i是终结符？ 这里可能会有疑问，如何区分终结符和非终结符？通常大写字母是非终结符，其他符号是终结符？或者根据输入文法中的定义？需要明确用户输入文法的格式，比如是否每个产生式左部都是非终结符，而右部可能包含终结符和非终结符的组合。 生成FIRSTVT和LASTVT集合时，需要遍历产生式，应用相应的规则。例如，对于每个非终结符A，如果存在产生式A->a...或A->Ba...，则a加入FIRSTVT(A)。类似地处理LASTVT。可能需要多次迭代直到集合不再变化。 构建优先表时，对于每对终结符a和b，根据FIRSTVT和LASTVT确定优先级关系。例如，如果存在产生式A->...ab...，则a =· b；如果有A->...aB...，且b在FIRSTVT(B)，则a <· b；如果有A->...Bb...，且a在LASTVT(B)，则a >· b。 归约过程中，需要不断比较栈顶和下一个输入符号的优先级。当遇到>·关系时，需要找到栈中最左的终结符，使得该终结符的优先级小于下一个符号，然后在栈中找到这段进行归约。归约时可能需要查找对应的产生式，但算符优先分析通常不直接对应具体的产生式，而是找到可归约的串，替换成非终结符。 输出部分，需要将每个步骤输出到屏幕和文件。可能需要一个函数处理输出，同时写入文件和打印。例如，使用print语句同时写入文件。 测试时，用户提供的输入数据有6条文法，比如S->#E#，E->E+T等。需要确保代码能正确处理这些规则，生成正确的优先表，并对句子进行分析。 可能的难点包括正确构建FIRSTVT和LASTVT集合，处理优先关系的冲突，以及归约时的正确性。此外，词法分析可能需要将输入字符串正确分割成终结符序列，尤其是多字符的终结符，但用户示例中的终结符可能是单字符，如i、+、*等。 最后，代码需要模块化，比如分开文法解析、集合生成、优先表构建、分析过程等部分，便于调试和维护。同时，处理输入输出时要注意文件读写操作的正确性，比如正确打开和关闭文件，处理异常情况。</think>根据您的需求，我将分步骤说明如何使用Python实现算符优先分析法，并提供完整代码框架。 ### 一、实现步骤 1. **文法解析模块** - 读取`input.txt`中的产生式，分离终结符（$V_T$）和非终结符（$V_N$） - 构建$FIRSTVT$和$LASTVT$集合[^1] $$ FIRSTVT(P) = \{a | P \Rightarrow^* a... \lor P \Rightarrow^* Qa...\} $$ 2. **优先关系表生成** - 基于$FIRSTVT$/$LASTVT$构建$n×n$的优先关系矩阵[^2] - 存储为字典：`precedence = {(a,b): '>·'}` 3. **词法分析器** - 将输入句子拆分为终结符序列 - 例如：`i+i*i` → `['i', '+', 'i', '*', 'i']` 4. **语法分析核心算法** ```python stack = ['#'] while 输入未结束: a = 下一个输入符号 while stack[-1] >· a: 执行归约 if stack[-1] <· a 或 =·: 移进a else: 报错 ``` ### 二、完整代码框架 ```python class Grammar: def __init__(self): self.VT = set() self.VN = set() self.productions = [] self.firstvt = {} self.lastvt = {} self.pre_table = {} def build_firstvt_lastvt(self): # 实现FIRSTVT/LASTVT集合构建算法 pass def build_precedence_table(self): # 生成优先关系表 pass def parse_sentence(grammar, sentence, output_file): stack = ['#'] pointer = 0 with open(output_file, 'w') as f: while pointer < len(sentence): # 实现移进-归约逻辑 step_str = f"Stack: {stack} | Input: {sentence[pointer:]}\n" print(step_str) f.write(step_str) if __name__ == "__main__": # 从input.txt读取文法 grammar = Grammar() # 构建优先关系表 # 读取测试句子 # 输出结果到屏幕和result.txt ``` ### 三、输入输出示例 `input.txt`格式： ``` 6 S->#E# E->E+T E->T T->T*F T->F F->i ``` `result.txt`输出： ``` Step 1: Stack ['#'] | Input ['i', '+', 'i', '*', 'i', '#'] Step 2: 归约 F->i ... Accept: 句子符合文法 ``` ### 四、关键实现技巧 1. **优先关系存储**：使用双层字典实现快速查询 ```python self.pre_table = { '+': {'*': '<·', '+': '>·'}, '*': {'+': '>·', '*': '>·'} } ``` 2. **归约触发条件**：当检测到`>·`关系时，向前查找归约边界 ```python while gra.compare(stack[-2], stack[-1]) == '<·': # 继续查找归约起点 ``` 3. **错误处理机制**：当查表得到未定义关系时立即报错