利用SLR实现可编程计算器（表达式求值）

       有些计算器，只能进行单步计算，就是说只能输入数字和加减乘除四则运算符号，而不能有括号的出现。可编程计算器就是指能输入括号、数字和四则运算符号，并对所输入的四则运算表达式进行分析，得最终计算出结果的计算器。

       不多说下面用编译原理里面讲过的SLR文法来实现。

其实还有一种比较简单的方法——用栈来实现，可以看这里：http://blog.csdn.net/he_qiao_2010/article/details/8710495。

 

 可编程计算器的SLR文法实现（表达式求值）

0.        在计算机科学中，文法是编译原理的基础，是描述一门程序设计语言和实现其编译器的方法。它可以使语言中的每个句子都能用严格定义的规则来构造。说白了类似于语文里面遣词造句的一种规则。比如一个句子的一般形式就是主、谓、宾，即：句子——>主谓宾。那么要构造一个句子，就只需要主语、谓语、宾语按照这个顺序排列就够了。在我们想设计的这个可编程计算器中数字就是0-9这十个数字，即：num——>[0-9]+。（这里+表示某个集合中的元素可以重复出现多次，但至少出现一次）这个实际上是正则表达式，也是文法的一类。

1.        在讲什么是SLR之前先说一下LR在编译技术里面的概念。LR（k）是指一种高效的、自下而上的针对于上下文无关的文法分析技术，其中L是指从左向右扫描输入，R是指构造最右推导的逆，而k是指决定分析动作时向前找的符号的个数。而SLR是LR方法中最简单的一种。（由于四则运算式比较简单，SLR已经足以描述所有的表达式）
2.        下面给出一个比较直观的例子，看一个文法如何分析一个四则运算表达式。
3.        首先给出这个文法：
（1）       E_ -> E

（2）       E -> E+T | E-T | T

（3）       T -> T*F | T/F | F

（4）       F -> ( E ) | id

也就等价于：
（1）       E_ -> E
（2）       E -> E+T 
（3）       E -> E-T 
（4）       E -> T
（5）       T -> T*F 
（6）       T -> T/F 
（7）       T -> F
（8）       F -> ( E ) 
（9）       F ->   id
 
用以上文法构建SLR分析表：

标识符	+	-	*	/	(	)	$	id	E	T	F	acc
值	0	1	2	3	4	5	6	7	0	1	2	17

 实际上整个构造过程要通过转换图来实现，而且画图过程比较繁琐，下面是通过转换图得到的便于程序实现的转移表。

#defineSTAT         16
#defineACTION        8
#defineTURN            3

/************转移表（动作部分）***************/
int    MOVETABLE[STAT][ACTION] = {
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0,5},  /*0*/
{ 6, 7, 0, 0, 0,-1,17, 0},     /*1*/
{-4,-4,10,11, 0,-4,-4, 0},   /*2*/
{-7,-7,-7,-7, 0,-7,-7, 0},     /*3*/
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 5},/*4*/
{-9,-9,-9,-9, 0,-9,-9, 0},/*5*/
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 5},       /*6*/
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 5},       /*7*/
{-2,-2,10,11, 0,-2,-2, 0},   /*8*/
{-3,-3,10,11, 0,-3,-3, 0},/*9*/
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 5},/*10*/
{ 0, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 5},       /*11*/
{-5,-5,-5,-5, 0,-5,-5, 0},     /*12*/
{-6,-6,-6,-6, 0,-6,-6, 0},     /*13*/
{ 6, 7, 0, 0, 0,15, 0, 0},/*14*/
{-8,-8,-8,-8, 0,-8,-8, 0}/*15*/
};

/************转移表（转移部分）***************/
int    TURNTABLE[STAT][TURN] = {
{ 1, 2, 3 }, /*0*/
{ 0, 0, 0 }, /*1*/
{ 0, 0, 0 }, /*2*/
{ 0, 0, 0 }, /*3*/
{14, 2, 3 }, /*4*/
{ 0, 0, 0 }, /*5*/
{ 0, 8, 3 }, /*6*/
{ 0, 9, 3 }, /*7*/
{ 0, 0, 0 }, /*8*/
{ 0, 0, 0 }, /*9*/
{ 0, 0, 12}, /*10*/
{ 0, 0, 13},         /*11*/
{ 0, 0, 0 }, /*12*/
{ 0, 0, 0 }, /*13*/
{ 0, 0, 0 }, /*14*/
{ 0, 0, 0 } /*15*/
};

负数表示按照第几个文法表达式进行规约。一些细节看源码。

实际上它的主要思想就是把整个表达式塞进栈里面，然后通过查表来决定是压栈还是出栈。整个过程，就是弹栈然后计算，又把计算结果压栈，再弹栈。。。等等。
而什么时候该出栈什么时候该入栈，由文法产生的转移表决定，这就也许是文法的神奇之处吧。我是感觉编译原理比较难学，一个First集和Follow集就纠结了半天。
好吧，下面看看程序的实现结果，下面有几张简单的截图（用MFC实现），如此界面，请大家不喜勿喷。。。^_^



生成词法单元（二元组）



分析表达式合法性，如果合法计算出结果





如果输入不合法的表达式



显示错误信息：



源码下载地址：http://www.pudn.com/downloads493/sourcecode/windows/other/detail2055486.html

2015-03-21更新源码的下载地址：

百度网盘：http://pan.baidu.com/s/1jG69m5o