1、编译原理报告NFA转DFA详解附源代码编译原理实习报告学号:*班级:*:*日期:20151.题目与需求分析32.设计分析33.调试分析74.用户手册75.测试结果76.总结77.源代码8题目:NFA转换为等价的DFA实习时间:2015.10.12问题描述以定理“设L为一个由不确定的有穷自动机承受的集合,则存在一个承受L的确定的有穷自动机”为理论基础,设计算法实现将不确定的有穷自动机(NFA)转换为与之等价的确定的有穷自动机(DFA)。基本要求1确定能够表示FA的适宜的结构,以便FA的输入和输出2设计的算法既要成功实现题目要求的功能,又要高效、鲁棒3程序中的函数、变量等命名要规则,可读性要强(易
2、懂)1需求分析(1) 要将以状态转换图表示的NFA转换为DFA,首先应设计一个结构来表示FA,以便图形式的FA便于输入和输出。(2) 设计适宜的算法来实现NFA的确定化,这里用子集法来构造等价的DFA。(3) 测试数据:课本P59例4.8 转换前的NFA 转换后的DFA2设计(1)数据结构设计由于FA是一个图,可想到用图的存储结构来存储FA,但是,FA中两个结点之间的路径可以不只一条,这让想考虑用邻接矩阵来存储的FA处理起来有点复杂,我采用的是“结点-边-结点”式的三元组来表示FA。FA有多少条边就应该有多少个这样的三元组,以一个数组来存放这些三元组,那么一个FA就可以表示出来了。此外,由子集
3、法的步骤可见,集合(set)这一结构应该使用,set结构符合我们数学的集合要求,不含相同元素,并且两个集合间还可以进行比较是否相等,十分有利于我们的程序实现。表示FA的结构:/Triad(三元组):S aB即(S,a,B)struct Triad char start; char edge; char end;集合与栈使用库里面的标准集合、栈。即包含头文件set、stack(2)文件结构程序不是很复杂,加之使用到的数据结构是标准库里的,文件只有一个N2D.cpp,其中有#include和#include。(3)程序基本框架概览struct Triad ; / FA的基本组成结构int main
4、() 初始化工作; determined(); /确定化 e_closure() /求闭包move() /求集合的 x 弧转换determined() /确定化(4)主要函数的实现伪代码具有简明扼要的特点,利用伪代码子来表示程序流程有利于理解和后续实现。子集法伪代码:s0 NFA的开始状态集合T e-closure(s0) 把T加入到子集簇C(未标记)while ( 集合U 在C中找到一个未标记的集合) 标记 U; for(对于每一种输入即a、b. .) U e-closure(move(T, a) if(U不是C的子集) 把U加入到子集簇C(未标记) 有T aU 此外,求的传递闭包要利用栈这
5、一数据结构做辅助,其伪代码如下:/求e-closure(T)的伪代码将T中的所有状态全都压入栈S、集合Uwhile(S非空) t 取栈顶元素; for(每个从t状态能通过空串转换得到的状态s) if(s不在U中) 把状态s加入U; 把状态s压入S; return U; /集合U即为所求的闭包再在伪代码的基础上来编写这些核心函数就方便多了,具体代码如下:set e_closure(set T, Triad G, int N) /求的传递闭包 set U = T; /U用来存放T中元素的闭包 stack S; /辅助栈 set:iterator it; /用于集合遍历的迭代器 for (it =
6、U.begin(); it != U.end(); it+) /将U中的元素全部压栈 S.push(*it); char t; while (!S.empty() /栈非空 t = S.top(); /栈顶元素 S.pop(); for (int i=0;iN;i+) /查找元素的闭包 if (Gi.start= t & Gi.edge=*) /找到元素的闭包 U.insert(Gi.end); /将其放入集合U S.push(Gi.end); /将其压栈 return U; void determined(Triad G, int N, char* input, int n) /确定化函数的
7、实现 coutendl确定后的DFA:endl; bool markedMAX_NODES; /用于标示集合 for(int i=0; iMAX_NODES; i+) markedi=false; set CMAX_NODES; /存放确定化过程中产生的集合 char s0=G0.start; set T0,T1; T0.insert(s0); T1=e_closure(T0, G, N); /始态的闭包 C0=T1; i=0; while(!Ci.empty() & markedi=false & iMAX_NODES) markedi=true; for(int j=0; jn; j+)
8、if(inputj != *) set U=e_closure(move(Ci, inputj, G, N), G, N); if(!U.empty() bool inC=false; int k=0; while(!Ck.empty() & kMAX_NODES) if(U=Ck) inC=true; break; k+; if(!inC) k=0; while(!Ck.empty() & kMAX_NODES) k+; Ck=U; coutiinputjkendl; i+; /下面求出确定化后的终态 cout终态为:; i=0; while(!Ci.empty() bool is_fina
9、l_state=false; set:iterator it; for (it = Ci.begin(); it != Ci.end(); it+) if(*it = #) is_final_state=true; break; if(is_final_state) couti,; i+; coutendl;3调试分析优点分析:NFA的输入只要求输入边的条数即可开始输入组成FA的基本结构(即三元组),而有多少引起状态转换的输入都交给程序自己去完成,这一点就显得很简洁,对于用户来说也便捷!缺点分析:没有可视化,整个程序的输入输出是通过控制台完成的。解决方法:可适宜的使用MFC可视化编程完成(这个
10、有余力可以考虑一下)。4用户手册 该程序的使用十分简单,直接按要求输入相应数据就是。5测试数据与测试结果 课本P59例4.8:6总结优点通过这次的实习,对编译原理NFA、DFA与之间的等价转换有了更加深刻的理解,也学会了利用伪代码来设计程序,由框架到细节的实现,这种设计相当便利高效。团队成员之间交流思想取长补短也让我学到了好多思想和方法。7.源代码#include #include #include using namespace std; /Triad(三元组):S aB即(S,a,B)struct Triad char start; char edge; char end;set e_cl
11、osure(set, Triad, int) ;set move(set, char, Triad, int);void determined(Triad , int, char*, int);const int MAX_NODES=20;int main() int N; cout请输入边数:N; Triad* G=new TriadN; cout请输入正规文法(*代表,#代表终态,约定输入时先输入以始态开始的三元组):endl; for(int i=0; iGi.startGi.edgeGi.end; set Edge; for(int j=0; jN; j+) Edge.insert(G
12、j.edge); int n=Edge.size(); char* input=new charn; set:iterator it; j=0; for (it = Edge.begin(); it != Edge.end(); it+) inputj=*it; j+; determined(G, N, input, n); return 0; set e_closure(set T, Triad G, int N) set U = T; stack S; set:iterator it; for (it = U.begin(); it != U.end(); it+) S.push(*it)
13、; char t; while (!S.empty() t = S.top(); S.pop(); for (int i=0;iN;i+) if (Gi.start= t & Gi.edge=*) U.insert(Gi.end); S.push(Gi.end); return U; set move(set I, char a, Triad G, int N) set U; set:iterator it; for (it = I.begin(); it != I.end(); it+) for(int i=0; iN; i+) if (Gi.start= *it & Gi.edge=a)
14、U.insert(Gi.end); return U; void determined(Triad G, int N, char* input, int n) coutendl确定后的DFA:endl; bool markedMAX_NODES; for(int i=0; iMAX_NODES; i+) markedi=false; set CMAX_NODES; char s0=G0.start; set T0,T1; T0.insert(s0); T1=e_closure(T0, G, N); C0=T1; i=0; while(!Ci.empty() & markedi=false &
15、iMAX_NODES) markedi=true; /下面被注释代码可用于输出图中求出来的集合 /* set:iterator it; couti:; for (it = Ci.begin(); it != Ci.end(); it+) cout*it,; coutendl; */ for(int j=0; jn; j+) if(inputj != *) set U=e_closure(move(Ci, inputj, G, N), G, N); if(!U.empty() bool inC=false; int k=0; while(!Ck.empty() & kMAX_NODES) if(
16、U=Ck) inC=true; break; k+; if(!inC) k=0; while(!Ck.empty() & kMAX_NODES) k+; Ck=U; coutiinputj kendl; i+; /下面求出确定化后的终态 cout终态为:; i=0; while(!Ci.empty() bool is_final_state=false; set:iterator it; for (it = Ci.begin(); it != Ci.end(); it+) if(*it = #) is_final_state=true; break; if(is_final_state) couti,; i+; coutendl;
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