词法分析器实验报告Word文档格式.docx
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publicclassState{
/*既是其ID号，又是在状态集中的索引*/
privatefinalintID=StateCounter++;
privateclassAdj{/*邻接边*/
charroute;
/*路由字符*/
Statestate;
/*邻接状态*/
publicAdj（charr,Stated）{
route=r;
state=d;
}
}
/*邻接边集*/
ArrayList<
Adj>
adjList;
}
/*记录状态数，并为新状态的ID赋值*/
privatestaticintStateCounter=0;
publicArrayList<
Character>
charSet;
/*字符集*/
State>
states;
/*状态集*/
publicStatestartState;
/*开始状态*/
endStates;
/*结束状态集*/
处理正规表达式的方法集
/*正规表达式*/
publicclassRegEx{
/*代表所有数字*/
publicstaticfinalStringDIGIT="
1&
2&
3&
4&
5&
6&
7&
8&
9&
0"
;
publicstaticfinalcharEND='
$'
/*代表表达式的末尾*/
publicstaticfinalcharNULL_CHAR='
~'
/*空字符*/
publicstaticfinalcharTRANSFER='
\\'
/*转义符，暂时未用*/
/*正规式中的运算符，数组的第一个运算符的优先级最高，最后一个优先级最低*/
publicstaticfinalchar[]OPERATORS=
{'
（'
'
*'
&
'
|'
）'
'
};
/*判断字符r是否为运算符*/
publicstaticBooleanisOperator（charr）
/*判断字符r是否为可接受的字符*/
publicstaticBooleanisOperand（charr）
/*比较栈中运算符和正规式中运算符的优先级，在构造NFA的后缀求值中使用*/
publicstaticcharcmpPriority（charopInStack,charopInRE）
/*对正规式进行简单的验证，不符合定义时将抛出异常*/
publicstaticvoidcheck（Stringexpr）
NFA数据结构示意图
publicclassNFA{/*不确定状态机*/
privatefinalintID=stateCounter++;
classAdj{
publicAdj（charr,States）{
state=s;
privateAdjlNode;
/*左邻接*/
privateAdjrNode;
/*右邻接*/
privatestaticintstateCounter=0;
publicStateendState;
/*结束状态*/
核心算法伪代码：
算法1Thompson算法
输入正规式w
输出一个接受同一正规集的NFA
辅助数据结构
NFA状态对{NFA起始状态;
NFA终止状态}。
存储已构建的NFA的初态和终态
NFA栈：
以NFA状态对作为栈元素。
运算符栈：
以RegEx中定义的正规式的运算的运算符作为栈元素
实现方法：
利用正规式的运算符进行正规式后缀求值
具体如下例：
正规式为（a&
b|b）*。
以$为结束符
（s,f）表示某一NFA从s状态开始，到f结束。
步骤
NFA栈
运算符栈
输入序列
动作
1
$
（a&
b|b）*$
（入栈
2
$（
a&
0-a->
1,（0,1）入栈
3
（0,1）
入栈
4
$（&
2-b->
3,（2,3）入栈
5
（0,1）（2,3）
|b）*$
出栈
（0,1）（2,3）出栈
1-ε->
（0,3）入栈
6
（0,3）
|入栈
7
$（|
b）*$
4-b->
5,（4,5）入栈
8
（0,3）（4,5）
）*$
|出栈
（0,3）（4,5）出栈
6-ε->
0,6-ε->
3-ε->
7,5-ε->
（6,7）入栈
9
（6,7）
（出栈
10
*$
*入栈
11
$*
*出栈
（6,7）出栈
8-ε->
6,8-ε->
7-ε->
6,7-ε->
（8,9）入栈
12
（8,9）
$出栈
13
结束
其中：
算法2求ε_闭包
输入NFA状态集T：
由可变数组存储，每个数组元素为一个状态
输出NFA状态集T的ε_闭包U：
同上
实现方法
forT中的每一个状态s
loopifs未被访问then将s加入到U中endif
while有新状态t加入Udo
if由t经ε转移至左结点tl且tl未被访问过
then将tl加入到U中endif
if由t经ε转移至右结点tr且tr未被访问过
then将tr加入到U中endif
end
endloop
算法3子集法
输入一个NFAN
输出一个接受同一正规集的DFAD。
其中，含有NFA初态的DFA状态为DFA的初态，所有含有NFA终态的DFA状态为DFA的终态
classFAPair{
DFA.StatedfaState;
NFA.State>
nfaStates;
FAPair{DFA状态;
NFA状态集}。
在创建DFA状态时存储DFA状态及其相对应的NFA状态集
FAPair>
FAPair集：
存储创建DFA过程中产生的FAPair
Queue<
FAPair队列：
存储未被访问过的DFA状态
实现方法
构建起始FAPair（s0,ε_闭包（{s0}））;
将其压入FAPair队列，并收录至FAPair集中;
将s0收录至DFA状态集中，s0为DFA的初态;
while队列不为空
弹出队列的首元素，并取其DFA状态d和NFA状态集T;
ifT中包括NFA的终态thend为DFA的终态;
endif
for每一个输入字符a
loop
U:
=ε_闭包（smove（T,a））;
ifU不为空
在FAPair集中查找U所对应的DFA状态d’
if没有相对应的DFA状态d’
then创建DFA状态d’,在d的邻接边集中加入邻接边（a,d’）;
构建起始FAPair（d’,U）;
将其压入FAPair队列，并收录至FAPair集中
else直接在d的邻接边集中加入邻接边（a,d’）
endif
endloop
DFA的字符集=NFA的字符集;
算法4DFA最小化
输入一个DFAD={S,∑,Dtran,s0,F}
输出一个DFAD’={S’,∑,Dtran’,s0’,F’},它和D接受同样的正规集，但是状态数最少
辅助数据结构：
Integer>
划分：
存储一个划分，每个结点存储DFA状态在DFA中的索引
>
划分表：
存储所有的划分
int[DFA状态数]划分映射表：
存储每个DFA状态所在的划分在划分表中的索引
（1）构造划分表∏，∏[0]=划分{F}；
∏[1]=划分{S-F}。
∏[1]可能为空
（2）构造划分映射表M
forDFA中的每个状态d
loopifd∈划分{F}thenM[d]=0
elseM[d]=1
（3）应用下述过程构造新的划分∏new：
∏new=∏;
for∏new的每一个划分G={d1,d2,d3,d4...}
for∑中的每一个字符a
loop
d1’=smove（d1,a）;
预构造新划分U;
forj=2,3,4...
loop
dj’=smove（dj,a）
ifd1’和dj’中有一个出错状态
或d1’和dj’中没有出错状态但M[d1’]≠M[dj’]
then将dj从G中去掉并加入到划分U中endif
endloop
if有状态加入划分U中
then将新组U加入∏;
重新执行步骤（3）;
endif
endloop
（4）利用∏new构建D’
for∏new中的每一个组Gi
取Gi的第一个状态d;
在D’中构建状态di’;
ford的邻接边集中每个邻接边Adj
在di’的邻接边集中加入
邻接边（Adj.route,D’状态集中的第（M[Adj.state]）个状态）
实验结果：
正规式：
acd*|（a）*测试字符串为空接受
ab*（ab|c*a）测试字符串：
aa接受
（a|b）*abb测试字符串：
bb不接受
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