实验一词法分析.doc
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编译原理实验一词法分析
1.实验目的
通过实验掌握词法分析的理论、原理和方法，为语法分析做准备。
2.实验内容:
a）十六进制数识别器：
规定是：
必须以十六进制数字打头，以H结尾，十六进制数中允许使用的数字为0-9，字母为A，B，C，D，E,F（分别表示0~15）。
试设计一个DFA，使它能识别无符号的十六进制整数，并编制相应的识别程序。
输入：
学生自行确定符号串的输入形式，如键盘输入、文本文件、字符数组等。
输出：
标识出规范的符号串与不合规范的符号串。
b）词法分析：
设计、编制、调试一个识别一个Little语言单词的词法分析程序（见附录1）。
输入：
学生自行确定符号串的输入形式，如键盘输入、文本文件、字符数组等。
输出：
二元组。
3.实验要求：
（1）上机前编写完整的实验报告，报告中要体现分析à设计à实现等几个过程；如无实验报告，则取消本次上机资格，实验成绩以0分记。
（2）严禁相互抄袭，否则实验成绩以0分记；
（3）有完整的源代码，源码有规范的注释，无明显的语法错误；
4.实验步骤
（1）分析与设计
a、
文法：
该语言的十六进制，如：
0aH，77H，7BH等由以数字打头及以H结尾；该语言的标识符，如：
Num，a3，go等由A到Z（ora到z）和0至9所组成；该语言的无符号的十进制，如：
8，90，123等由0到9之间的任意数字组成。
由以上可得出该语言的文法可表示如下：
G（S）=（VN，VT，P，S）
其中VN = {S，X’，Y’，Z’，M’，W’，α，β，γ，μ，υ，ω}
VT ={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x,y,z,
A,B,C,D,E,F,G,H,I,G,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z}
α=0|1|2|3|4|5|6|7|8|9
β =a|b|c|d|e|f|A|B|C|D|E|F
γ =g| h|i|j|k|l|m|n|o|p|q|r|s|t|u|v|w|x|y|z|G|H|I|G|K|L|M|N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z
S → X’|Y’|Z’
X’ → υ|υM’
M’ →ω|ωM’
υ →β|γ
ω →α|β|γ
Y’ → α|αY’
Z’ → αH|αW’H
W’ →μ|μW’
μ →α|β
可见，上式方法中，X’表示出了语言的标识符，而Y’表示出了语言的无符号的十进制，Z’表示出了语言中的十六进制。
∵ 上式G（S）文法中，各式右边只有单个的终结符号
∴ 显然，以上文法G（S）已是正规文法。
（2）正规文法转成正规式：
具体步骤如下：
∵ M’ → ω|ωM’ 可表示为M’ →ω*ω
W’ → μ|μW’ 可表示为W’ →μ*μ
Z’ → α|αZ’ 可表示为Z’ → α*α
∴转换成正规表达式为：
S=υ|υω*ω|αH|αμ*μH|α*α
代入可得：
S=（β|γ）|（β|γ）（α|β|γ）*（α|β|γ）|αH|α（α|β）* （α|β）H|α*α
（3）正规式转成NFA（分裂法）
初始的NFA图下所示：
图1 初始NFA图
经过替换规则替换后得到的最终NFA图如下所示：
图2 最终的NFA图
（4）NFA转成DFA及DFA最小化（造表法）
对应以上的NFA图，我们可用造表法来表示如下：
显然，由图可看出，状态2与状态5等价，而状态1与状态3等价，这里省去状态3和状态5，并将所以指向状态3的状态都指向状态1，指向状态5的都指向状态2。
由此可画出最小化的DFA图如下：
图3 最小化的DFA图
可见，终结状态1表示出了无符号的十进制，终结状态2表示出了标识符，状态6表示出了十六进制的整数。
b、
单词的BNF表示
<标识符>-><字母><字母数字串>
<字母数字串>-><字母><字母数字串>|<数字><字母数字串>|
<下划线><字母数字串>|ε
<无符号整数>-><数字><数字串>
<数字串>-><数字><数字串>|ε
<加法运算符>->+
<减法运算符>->-
<大于关系运算符>->>
<大于等于关系运算符>->>=
由此可知，需将单词分为五种：
关键字1
标识符2
常数3
运算符4
分隔符5
printf
a
0
+
main
b
1
_
;
int
c
2
*
（
if
student
3
/
）
then
sum
4
=
{
else
k
5
>
}
return
m
6
<
….
….
….
7
>=
8
<=
9
!
=
（2）编码实现
a、
#include
main（intargc,char*argv[]）{
inti,j,state,ERROR=-1;
/*state控制状态的转移1表示0~9数字，2表示字母，4表示a~f，6表示H，0为未输入状态
*ERROR=-1表示未输入任何字符串=1表示输入出错*/
charc;/*暂时存放所取得的一个字符*/
char*string[]={"","UnsignedInteger","Identifier","","","","Hex"};/*输出结果时用*/
for（i=1;i state=0;/*初始态为0*/
ERROR=0;/*控制是否为可识别词or非法字符*/
for（j=0;（c=argv[i][j]）!
='\0';j++）{
switch（state）{
case0:
if（c>='0'&&c<='9'）
state=1;
elseif
（（c>='a'&&c<='z'）||（c>='A'&&c<='Z'））
state=2;
elseERROR=1;
break;
/*ERROR=1,表示当前字符c为非法字符。
*即此时无状态可转向。
*/
case1:
if（c>='0'&&c<='9'）
state=1;
elseif（（c>='a'&&c<='f'）||（c>='A'&&c<='F'））
state=4;
elseif（c=='H'）
state=6;
else
ERROR=1;
break;
case2:
if（（c>='a'&&c<='z'）||（c>='A'&&c<='Z'）||（c>='0'&&c<='9'））
state=2;
else
ERROR=1;
break;
case4:
if（（c>='0'&&c<='9'）||（c>='a'&&c<='f'）||（c>='A'&&c<='F'））
state=4;
elseif（c=='H'）
state=6;
else
ERROR=1;
break;
case6:
ERROR=1;
break;
}/*endswitch*/
if（ERROR==1）
break;/*退出内for的循环，完成一个词的分析。
*/
}/*endinside-for*/
if（ERROR==1）
printf（"%-15sisaun-identifyword!
\n",argv[i]）;
elseif（ERROR==0）
printf（"%-15sisa%s\n",argv[i],string[state]）;
}/*endoutside-for*/
/*未输入任何字符串时（除文件名外）*/
if（ERROR==-1）printf（"Youinputnothing!
\n"）;
exit（0）;/*正常退出程序*/
}/*endmain*/
b、
#include
#include
#include
#include
//定义关键字
char*table[7]={"continue","main","int","if","then","else","return"},TOKEN[20],ch;
boolzimu（charch）//判断是否为字母
{
if（ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z'）
returntrue;
else
returnfalse;
}
//判断是否为数字
boolshuzi（charch）
{
if（ch>='0'&&ch<='9'）
returntrue;
else
returnfalse;
}
intlookup（char*TOKEN）//关键字匹配函数,查询所述程序中的关键字
{
intm,i;
for（i=0;i<6;i++）
{
if（（m=strcmp（TOKEN,table[i]））==0）
return1;
}
return0;
}
voidout（intc,char*TOKEN）//输出函数
{printf（"（%d,%s）\n",c,TOKEN）;}
voidscanner（FILE*fp）//扫描函数
{
charTOKEN[20]={'\0'};
charch;
inti;
ch=fgetc（fp）;//获取字符，指针fp并自动指向下一个字符
if（zimu（ch）//判断该字符是否是字母，若ch指的是字母，返回非0，否则返回0
{TOKEN[0]=ch;
ch=fgetc（fp）;//fgetc（fp）从数据流中区下一个字符
i=1;
while（shuzi（ch）||zimu（ch））//判断该字符是否是字母或数字
{
TOKEN[i]=ch;
ch=fgetc（fp）;
i++;
}
fseek（fp,-1,1）;
if（lookup（TOKEN））//判断是关键字还是普通的标识符
out（1,TOKEN）;
else
out（2,TOKEN）;
}
elseif（shuzi（ch））
{
TOKEN[0]=ch;
ch=fgetc（fp）;//fgetc（fp）从数据流中区下一个字符
i=1;
while（shuzi（ch））//判断该字符是否是字母或数字
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