实验一：FIRST集

前置知识

1.vector基本操作
https://c.biancheng.net/view/6749.html
2.set基本操作
https://c.biancheng.net/view/7196.html

核心操作

//G文法结构体
struct G {int Vt_number;int Vn_number;int P_number;set<char> Vt;set<char> Vn;char S;vector<string> P[255];
}G_instance;

1.first 函数的实现
*初始化标志位: 函数中有一个flag 标志位，用来检测 FIRST 集合在一轮迭代中是否有更新。
*迭代计算: 通过一个while 循环不断迭代，直到一轮迭代中 FIRST 集合没有任何变化（即flag 不再变为 1）。
*处理每个非终结符: 对于每个非终结符，函数遍历其所有产生式。
*如果产生式的第一个符号是终结符，则直接将其加入该非终结符的 FIRST 集合。
*如果第一个符号是非终结符，则需要合并这个非终结符的 FIRST 集合到当前非终结符的 FIRST 集合中。如果该非终结符的 FIRST 集合包含空串（表示为$），则还需考虑下一个符号。
*处理终结符: 每个终结符的 FIRST 集合就是其自身。
*更新检查: 在每次迭代的最后，调用check 函数来进一步更新 FIRST 集合。
2.辅助函数
first_string：计算一个字符串的 FIRST 集合。
check：对 FIRST 集合进行最终的检查和更新。
printG：打印文法的终结符、非终结符和产生式。

具体实现

#include <iostream>
#include <set>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>
using namespace std;//G文法结构体
struct G {int Vt_number;int Vn_number;int P_number;set<char> Vt;set<char> Vn;char S;vector<string> P[255];
}G_instance;//打印文法
void printG() {cout << "Vt is:";for (auto i = G_instance.Vt.begin(); i != G_instance.Vt.end(); i++) {cout << *i << " ";}cout << endl;cout << "Vn is:";for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {cout << *i << " ";}cout << endl;for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {if (!G_instance.P[*i].empty()) {for (auto p = G_instance.P[*i].begin(); p != G_instance.P[*i].end(); p++) {cout << *i << "->" << *p << endl;}}}
}//FIRST集
set<char> First[255];set<char> first_string_set;
void first_string(string str) {first_string_set.clear();for (int i = 0; i < str.length(); i++) {set<char> temp_first_sub_string;set_union(temp_first_sub_string.begin(), temp_first_sub_string.end(), First[str[i]].begin(), First[str[i]].end(), inserter(temp_first_sub_string, temp_first_sub_string.begin()));if (First[str[i]].find('$') != First[str[i]].end() && i != str.length() - 1) {temp_first_sub_string.erase('$');set_union(temp_first_sub_string.begin(), temp_first_sub_string.end(), first_string_set.begin(), first_string_set.end(), inserter(first_string_set, first_string_set.end()));}else {set_union(temp_first_sub_string.begin(), temp_first_sub_string.end(), first_string_set.begin(), first_string_set.end(), inserter(first_string_set, first_string_set.end()));break;}}
}void check() {for (auto vn = G_instance.Vn.begin(); vn != G_instance.Vn.end(); vn++) {if (!G_instance.P[*vn].empty()) {for (auto p = G_instance.P[*vn].begin(); p != G_instance.P[*vn].end(); p++) {first_string(*p);set_union(first_string_set.begin(), first_string_set.end(), First[*vn].begin(), First[*vn].end(), inserter(First[*vn], First[*vn].begin()));}}}
}void first() {//flag为1表示first集有更新//      0表示first集无更新int flag = 1;while (flag == 1) {flag = 0;for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {//遍历非终结符号*i的产生式//*p为当前的产生式int len = First[*i].size();if (!G_instance.P[*i].empty()) {for (auto p = G_instance.P[*i].begin(); p != G_instance.P[*i].end(); p++) {//首字符为终结符号if (G_instance.Vt.find((*p)[0]) != G_instance.Vt.end()) {First[*i].insert((*p)[0]);}else {//首字符为非终结符号for (int index = 0; index < (*p).length(); index++) {//temp为FIRST(Y_k)set<char> temp;set_union(temp.begin(), temp.end(), First[(*p)[index]].begin(), First[(*p)[index]].end(), inserter(temp, temp.begin()));if (temp.find('$') != temp.end() && index != (*p).length() - 1) {temp.erase('$');set_union(First[*i].begin(), First[*i].end(), temp.begin(), temp.end(), inserter(First[*i], First[*i].end()));}else {set_union(First[*i].begin(), First[*i].end(), temp.begin(), temp.end(), inserter(First[*i], First[*i].end()));break;}}}}}int new_len = First[*i].size();if (new_len > len) {flag = 1;}}}//终结符号的first集for (auto i = G_instance.Vt.begin(); i != G_instance.Vt.end(); i++) {First[*i].insert(*i);}check();
}//打印first集
void print_first() {for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {cout << "first(" << *i << "):";for (auto item = First[*i].begin(); item != First[*i].end(); item++) {cout << *item << " ";}cout << endl;}
}//FOLLOW集
//#表示结束标志
set<char> Follow[255];
void follow() {Follow[G_instance.S].insert('#');//flag为1表示FOLLOW集有更新//		0			 无更新int flag = 1;while (flag == 1) {flag = 0;for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {//遍历非终结符号*iif (!G_instance.P[*i].empty()) {for (auto p = G_instance.P[*i].begin(); p != G_instance.P[*i].end(); p++) {//*p为当前非终结符号*i->产生式*pfor (int j = 0; j < (*p).length(); j++) {char temp_vn = (*p)[j];int len = Follow[temp_vn].size();if (G_instance.Vn.find(temp_vn) != G_instance.Vn.end()) {//当前字符为产生式中最后一个字符if (j == (*p).length() - 1) {set_union(Follow[temp_vn].begin(), Follow[temp_vn].end(), Follow[*i].begin(), Follow[*i].end(), inserter(Follow[temp_vn], Follow[temp_vn].end()));}else {string temp_string = (*p).substr(j + 1, (*p).length() - j - 1);//后继first集中包含空first_string(temp_string);if (first_string_set.find('$') != first_string_set.end()) {first_string_set.erase('$');set_union(first_string_set.begin(), first_string_set.end(), Follow[temp_vn].begin(), Follow[temp_vn].end(), inserter(Follow[temp_vn], Follow[temp_vn].end()));set_union(Follow[temp_vn].begin(), Follow[temp_vn].end(), Follow[*i].begin(), Follow[*i].end(), inserter(Follow[temp_vn], Follow[temp_vn].end()));}else {//后继first集不含空set_union(first_string_set.begin(), first_string_set.end(), Follow[temp_vn].begin(), Follow[temp_vn].end(), inserter(Follow[temp_vn], Follow[temp_vn].end()));}}}if (len < Follow[temp_vn].size()) {flag = 1;}}}}}}
}void print_follow() {for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {cout << "follow(" << *i << "):";for (auto item = Follow[*i].begin(); item != Follow[*i].end(); item++) {cout << *item << " ";}cout << endl;}
}//SELECT集
string M[255][255];
void select() {//初始化Mfor (int i = 0; i < 255; i++) {for (int j = 0; j < 255; j++) {M[i][j] = "";}}for (auto i = G_instance.Vn.begin(); i != G_instance.Vn.end(); i++) {//遍历非终结符号*iif (!G_instance.P[*i].empty()) {for (auto p = G_instance.P[*i].begin(); p != G_instance.P[*i].end(); p++) {//*p为当前非终结符号*i->产生式*pset<char> select;first_string(*p);if (first_string_set.find('$') != first_string_set.end()) {set_union(Follow[*i].begin(), Follow[*i].end(), select.begin(), select.end(), inserter(select, select.end()));}first_string_set.erase('$');set_union(first_string_set.begin(), first_string_set.end(), select.begin(), select.end(), inserter(select, select.end()));for (auto select_ = select.begin(); select_ != select.end(); select_++) {M[*i][*select_] = *p;}cout << "SELECT(" << *i << "->" << *p << "):";for (auto p_s = select.begin(); p_s != select.end(); p_s++) {cout << *p_s << " ";}cout << endl;}}}
}void print_select(int sum) {ofstream p;string file_path = "output" + to_string(sum) + ".csv";p.open(file_path, ios::out | ios::trunc);p << "Vn" << ",";set<char> input_set;set_union(input_set.begin(), input_set.end(), G_instance.Vt.begin(), G_instance.Vt.end(), inserter(input_set, input_set.begin()));input_set.erase('$');input_set.insert('#');for (auto vt = input_set.begin(); vt != input_set.end(); vt++) {p << *vt << ",";}p << endl;for (auto vn = G_instance.Vn.begin(); vn != G_instance.Vn.end(); vn++) {p << *vn;for (auto vt = input_set.begin(); vt != input_set.end(); vt++) {if (M[*vn][*vt] != "") {p << "," << *vn << "->" << M[*vn][*vt];}else {p << "," << " ";}}p << endl;}p.close();
}void clear() {G_instance.P_number = 0;G_instance.Vn_number = 0;G_instance.Vt_number = 0;G_instance.S = ' ';for (int i = 0; i < 255; i++) {G_instance.P[i].clear();Follow[i].clear();First[i].clear();}G_instance.Vn.clear();G_instance.Vt.clear();first_string_set.clear();for (int i = 0; i < 255; i++) {for (int j = 0; j < 255; j++) {M[i][j] = "";}}
}int main() {string file_path = "./FIRST-FOLLOW.txt";ifstream file(file_path);string arr[100];int count = 0;int sum = 0;while (getline(file, arr[count]) && count < 100) {if (arr[count].empty()) {clear();G_instance.P_number = count;G_instance.S = arr[0][0];for (int i = 0; i < count; i++) {int len = arr[i].length();string str = arr[i];G_instance.Vn.insert(str[0]);G_instance.P[str[0]].push_back(str.substr(2, len - 2));for (int index = 0; index < len; index++) {if ((str[index] >= 'a' && str[index] <= 'z') || str[index] == '$') {G_instance.Vt.insert(str[index]);}}}G_instance.Vt_number = G_instance.Vt.size();G_instance.Vn_number = G_instance.Vn.size();printG();cout << endl;count = 0;first();print_first();follow();print_follow();select();sum++;print_select(sum);cout << endl;}else {count++;}}file.close();return 0;
}

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