C 语言左因子分解程序

在本文中，我们将讨论 C 语言中的左部因子分解程序，包括其问题、编译器设计、优点、缺点和示例。

使用语法规则分析符号字符串称为语法分析或解析。可以使用自底向上方法或自顶向下方法。语法分析器在执行自顶向下解析时会遇到一些问题。左部因子分解就是其中之一。

左部因子分解是编译器设计中用于从上下文无关语言的产生式规则中移除常见前缀的技术。这样做可以使语法更容易理解，并提高解析速度。

下面格式的语法将被视为具有左部因子分解-

A 是一个终结符，而S, X, Y 和 Z 是非终结符。因此，左部因子分解的语法涉及多个具有相同前缀或以相同符号开头的产生式。在给定的示例中，三个独立的产生式S aX, S aY, 和 S aZ 都在左侧具有相同的非终结符符号，并且共享相同的前缀a。因此，上述语法是左部因子分解的。

左部因子分解的语法问题

当使用左部因子分解时，理解和翻译编程代码会变得困难。它使翻译变得困难，因为这就像拥有开头相似但方向不同的短语。

具有左部因子分解的语法会使自顶向下解析器陷入模棱两可的境地。鉴于许多产生式将共享前缀，自顶向下解析器无法选择从中推导给定字符串的产生式。对于自顶向下解析器来说，这会造成歧义。

为了解决这个问题，我们必须将左部因子分解的语言转换为等效的语法，其中没有产生式共享相似的前缀。左部因子分解在编译器设计中用于实现这一点。

使用左部因子分解的编译器设计

左部因子分解用于将左部因子分解的语言转换为等效的语法，以消除自顶向下解析器的歧义。在左部因子分解中，我们将常见前缀从产生式规则中分离出来。

使用以下算法对语法执行左部因子分解

假设语法格式如下

其中alpha 是公共前缀，A 是非终结符。

在分离具有公共前缀的那些产生式之后，我们将添加一个新的产生式规则，新添加的非终结符将从该规则推导出先前被公共前缀分离的产生式。

这种语言由自顶向下解析器轻松解析，以生成给定字符串。因此，在编译器设计中，对给定语法的左部因子分解就是这样进行的。

在编译器设计中使用左部因子分解的优点

在编译器设计中使用左部因子分解有几个优点。左部因子分解的一些优点如下：

1. 错误检测：左部因子分解使发现错误更加容易，因为它更容易查明输入字符串中导致解析问题的那个前缀。
2. 语法一致性：由于左部因子分解遵循预定的规则，因此它有助于确保语法的一致性。它保证了语法的可预测性和明确性。
3. 规则的复杂性降低：当我们提取公共前缀时，具有公共前缀的复杂和较大的规则的复杂性降低了。因此，规则更容易理解，语法也更易于理解。

编译器设计中左部因子分解的挑战

在对语法进行左部因子分解时，存在许多困难。以下是一些困难：

1. 引入歧义：左部因子分解在语法中通常会引入歧义，因为它引入了更多允许解析器以不同方式解析字符串的规则。
2. 解析效率降低：通过在左部因子分解中提取公共前缀，会创建许多额外的产生式规则。此外，我们还添加了新的非终结符。由于语法规模的扩大，结果变得越来越复杂。
3. 公共前缀识别：如果语法已经很大，有时查找公共前缀可能会很困难。

左部因子分解实现

通过实际案例使用左部因子分解。

产生式规则为 A ⇒aB | aC | aD。

B ⇒ b

C ⇒ c

D ⇒ d

与a, b, c, 和 d（它们是终结符）相比，A, B, C, 和 D 是非终结符。

具有相似前缀的产生式将被分开。在此示例中，这些产生式由A aB, A aC 和 A aC 表示。我们使用公共前缀来生成新的非终结符 A'。

A 等于 aA'，其中 A' 表示新创建的非终结符。

根据我们添加的新产生式规则，新的非终结符将推导出具有公共前缀的那些产生式。

最终的语法将是

这种语言由自顶向下解析器轻松解析，以生成给定字符串。因此，在编译器设计中，对给定语法的左部因子分解就是这样进行的。

1. 标记化：对输入字符串进行标记化以生成一系列标记。标记代表解析语言的最小有意义单元。使用 scanf 例程或更复杂的词法分析器，可以在 C 程序中对输入进行标记化。
2. 解析器函数：为语言中的每种类型的非终结符创建一个新的解析器函数。在消除了公共前缀后，这些操作可能等同于左部因子分解中的非终结符。
3. 递归下降解析：使用递归下降解析策略，其中每个非终结符函数都对应于语法中的一个产生式。该非终结符的确切限制应在这些例程中处理。
4. 匹配和错误处理：使用匹配和错误处理例程来匹配语法规则所期望的标记。如果标记与期望的标记匹配，则继续；如果不匹配，则发出错误。

示例

让我们通过一个程序来理解 C 语言中左部因子分解的用法。

输出

Enter the Production: A->bE+acF|bE+f
Grammar Without Left Factoring is: 
 A->bE+X
 X->acF|f

说明

1. 在此示例中，我们首先使用了一些变量以供以后使用。随着程序的进行，您将获得它们。当发生时，我们只是获取输出。
2. 在这种情况下，我们将输出进行分割并存储在另一个变量中。此外，通过在每个字符串末尾添加空字符来完成。如果不在字符串末尾添加空字符，该字符串将携带一些垃圾值，导致错误输出。
3. 我们使用for 循环和if 语句将公共前缀存储在modified_Gram 变量中。此外，我们获取公共前缀的最后位置，并将字符向前移动一位。
4. 我们使用for 循环，在我们获取的位置中获取剩余的产生式。

在左部因子分解语法中，产生式具有公共前缀，其结构为S aX | aY | aZ。在左递归语法中，有一个产生式规则，其中非终结符符号在右侧的第一个符号处派生自身。它将采用S Sa | Ab | cb 的形式，其中 S 是非终结符。

与其他解析方法的比较

1. LL 解析算法：LL 是此过程中使用的自顶向下解析算法之一。在解析字符串时，此方法会保留一个堆栈、一个解析器以及所提供语法的解析表。它评估给定的语法/解析表是否能够生成所需的字符串。如果无法生成，则会发生错误。通过左部因子分解，LL 解析算法在编译器架构中可以运行得更快。
2. CYK 算法："CYK 算法"，一种基本的上下文无关语法 (CFG) 解析算法，是 CYK (Chomsky Normal Form)。此算法确定使用给定语法解析字符串的能力。左部因子分解减小了解析表的大小，从而提高了解析过程的有效性。
3. LR 解析算法：一种用于上下文无关语言的自底向上解析方法是LR 解析。在从左到右解析输入字符串后，将创建最右推导。由于它是从叶子开始构建的，因此它会减少顶层语法产生式。左部因子分解减少了 LR 解析表的状态数，以最大化有效性。