正规式NFADFAMFA的转换教学教材.docx
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正规式NFADFAMFA的转换教学教材
正规式、NFA、DFA、MFA的转换
计算机专业软件类课程实验报告
课程名称：
编译原理
实验题目：
正规式、NFA、DFA、MFA的转换
实验小组成员：
实验小组组长：
任课教师：
专业名称：
计算机科学与技术
班级名称：
计科1班
实验起止时间：
2014-5-19~2014-5-29
一、实验目的
1、理解什么是正规式
2、理解NFA、DFA、MFA的概念；
3、掌握正规式和NFA之间的等价变换；
4、掌握NFA和DFA之间的等价变换；
5、掌握DFA和MFA之间的等价变换；
6、了解程序设计语言Java的语言机制。
2、实验内容
程序的流程图如下所示：
1、根据用户输入的表达式，验证是否为合法的正规式
2、根据正规式，将其转换为NFA
3、根据NFA，将其转换为DFA
4、根据DFA，将其转换为MFA
3、实验需求
1、正规式验证
对输入的表达式能够做出正确的判断，如果是合法的正规式，则激活正规式转为NFA的功能；如果不是合法的正规式，则会弹出消息框进行提示
2、正规式转为NFA
对经过验证的正规式，根据算法，将其转换为NFA，得出开始符号集、终结符号集以及符号集，并激活NFA转为DFA的功能；也可以点击打开按钮，选择一个格式符合规范的NFA文件，同时激活NFA转为DFA的功能；也可以对得到的NFA进行保存
3、NFA转为DFA
对第一个文本框中的NFA，根据算法，将其转换为DFA，得出开始符号集、终结符号集以及符号集，并激活DFA转为MFA的功能；也可以点击打开按钮，选择一个格式符合规范的DFA文件，同时激活DFA转为MFA的功能；也可以对得到的DFA进行保存
4、DFA转为MFA
对第二个文本框中的DFA，根据算法，将其转换为MFA，得出开始符号集、终结符号集以及符号集；也可以点击打开按钮，选择一个格式符合规范MFA文件；也可以对得到的MFA进行保存
4、主要数据结构介绍
1、自定义一个JavaBean，这个类里只有三个属性，节点的开始符号，接受符号，终结符号，并有他们的get（）、set（）方法，将类名定义为Node
2、整个程序涉及到的NFA、DFA、MFA都存放在ArrayList中，每次通过迭代器Iterator进行迭代
3、在正规式转为NFA时，将创建一个开始符号栈和一个终结符号栈，分别用来存储开始符号和终结符号
4、在NFA转换为DFA时，创建一个对象数组Object[][2]，每个数组单元第一列为ArrayList，存放的是节点号，第二列是一个Boolean，标记该状态T是否被访问过
5、在DFA转换为MFA时，创建一个对象数组Object[]，每个数组单元为ArrayList，存放的是每次划分的节点信息
5、主要模块算法介绍
1、正规式验证
将输入的正规式使用toCharArray（）转换成一个一个字符，然后对字符进行处理，主要是验证左右括号是否匹配正确，以及”|”，”.”，”*”等符号位置是否合法，输入的表达式中是否含有非法字符
2、正规式转为NFA
对经过验证的正规式进行一个字符一个字符的判断，其中”*”的优先级最高，其次是”.”，最后是”|”。
在转换过程中，构造两个栈，一个栈是开始符号栈，用来存放创建的开始符号，一个是终结符号栈，用来存放创建的终结符号。
通过对”|”，”.”，”*”优先级的的不同，对两个栈进行不同的处理，将产生的结点存入ArrayList中
3、NFA转为DFA
将从第一个文本框中读出的NFA节点信息存入ArrayList，由迭代器进行迭代，算法的流程如下图所示：
开始
求开始状态闭包
标记Ｆ令它为集合C中的唯一成员
集合C中存在尚未被标记子集
标记Ｔ
对子集Ｔ中的每个输入字母求Ｕ＝Ｉa子集
将Ｕ加入Ｃ中
结束语
是
否
4、DFA转为MFA
化简DFA的基本思想是指导它的状态分成一些互不相交的子集，每一个子集中的状态都不是等价的，不同子集中的状态可以由某个输入串来区别，最后将不能区别的每个子集用一个状态来做代表，这种方法称为“分割法”。
具体过程是：
（1）将M的所有状态分成两个子集——终态集和非终态集；
（2）考察每一个子集，若发现某子集中的状态不等价，将其划分为两个集合；
（3）重复第
（2）步，继续考察已得到的每一个子集，直到没有任何一个子集需要继续划分为止。
这时DFA的状态被分成若干个互不相交的子集。
（4）从每个子集中选出一个状态做代表即可得到最简的DFA。
6、程序实现环境及使用说明
本次实验采用Eclipse进行代码的编写、编译及运行；
编写语言为java语言；
程序的运行环境为jdk1.8；
系统为windows 8.1
7、实验测试用例设计说明
1、正规式验证
（1）输入”\”，这是一个错误的输入
（2）输入”ab|b”，这是一个正确的输入
2、正规式转为NFA
（1）输入”ab|b”，这是一个不含闭包的例子
（2）输入”（a*|b）*”，这是一个含有闭包的例子
3、NFA转为DFA
（1）输入”ab|b”，这是一个不含闭包的例子
（2）输入”（a*|b）*”，这是一个含有闭包的例子
4、DFA转为MFA
（1）输入”ab|b”，这是一个不含闭包的例子
（2）输入”（a*|b）*”，这是一个含有闭包的例子
八、实验结果测试情况
9、小组对实验结果的自我评价
通过这次实验，我对正规式、NFA、DFA、MFA有了一定的了解，进一步的巩固了这部分的知识。
懂得了他们之间转化的原理。
在编程过程中，遇到了不少的问题，在同学的帮助下，问题一步一步的得到了解决。
同时，实验期间，老师也对程序进行了测试评价，发现了一些错误，比如，在将正规式转为NFA时，连接运算符与或运算符之间的处理出现了一些问题；还有，在最后将DFA转为MFA时，在MFA中出现了没有对相同的两项进行冗余处理。
这些问题也在实验后期进行了一一解决。
由于编程能力和时间的不足，这个转换器还有待完善，可能还有没有测试出来的错误。
对于出错处理也考虑得不够周到。
望老师多多指教。
十、任课教师对实验结果的评分
源码
FrameView.java
packageview;
importjava.awt.BorderLayout;
importjava.awt.Event;
importjava.awt.FileDialog;
importjava.awt.FlowLayout;
importjava.awt.Font;
importjava.awt.GridLayout;
importjava.awt.ScrollPane;
importjava.awt.datatransfer.Clipboard;
importjava.awt.datatransfer.DataFlavor;
importjava.awt.datatransfer.StringSelection;
importjava.awt.datatransfer.Transferable;
importjava.awt.event.ActionEvent;
importjava.awt.event.ActionListener;
importjava.awt.event.KeyEvent;
importjava.awt.event.MouseAdapter;
importjava.awt.event.MouseEvent;
importjava.awt.event.WindowAdapter;
importjava.awt.event.WindowEvent;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.BufferedWriter;
importjava.io.File;
importjava.io.FileReader;
importjava.io.FileWriter;
importjava.io.IOException;
importjavax.swing.JDialog;
importjavax.swing.JFrame;
importjavax.swing.JMenu;
importjavax.swing.JMenuBar;
importjavax.swing.JMenuItem;
importjavax.swing.JOptionPane;
importjavax.swing.JPanel;
importjavax.swing.JPopupMenu;
importjavax.swing.JTextArea;
importjavax.swing.KeyStroke;
importjavax.swing.event.DocumentEvent;
importjavax.swing.event.DocumentListener;
importjavax.swing.event.UndoableEditEvent;
importjavax.swing.event.UndoableEditListener;
importjavax.swing.undo.UndoManager;
publicclassFrameViewextendsJFrameimplementsActionListener,
DocumentListener,UndoableEditListener{
JFramef=newJFrame（"词法分析器"）;
ScrollPanejspa=newScrollPane（）;
ScrollPanejspb=newScrollPane（）;
ScrollPanejspc=newScrollPane（）;
JPopupMenupop=newJPopupMenu（）;
JTextAreata=newJTextArea（）;
JTextAreatb=newJTextArea（）;
JTextAreatc=newJTextArea（）;
JPanelpa=newJPanel（）;
JPanelpb=newJPanel（）;
JOptionPanejop=newJOptionPane（）;
UndoManagerum=newUndoManager（）;
JMenuBarbar=newJMenuBar（）;
JMenufile=newJMenu（"文件"）;
JMenuedit=newJMenu（"编辑"）;
JMenuanalysis=newJMenu（"词法分析"）;
JMenuhelp=newJMenu（"帮助"）;
JMenuItemopen=newJMenuItem（"打开"）;
JMenuItemsave=newJMenuItem（"保存"）;
JMenuItemsaveNew=newJMenuItem（"另存为"）;
JMenuItemexit=newJMenuItem（"退出"）;
JMenuItemback=newJMenuItem（"撤销"）;
JMenuItemcut=newJMenuItem（"剪切"）;
JMenuItemcopy=newJMenuItem（"复制"）;
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