编译原理有穷状态自动机的构造

根据提供的信息，我们可以总结出以下知识点： ### 编译原理中的有限状态自动机(FSA) 在计算机科学领域，特别是编译原理中，有限状态自动机（FSA）是一种广泛使用的模型，用于描述语言的语法结构。它可以帮助我们理解并处理各种形式的语言规则，包括但不限于编程语言、自然语言等。下面我们将基于《计算机编译原理》（张幸儿著，第三版）第三章的内容，详细解析如何构建一个简单的有限状态自动机。 #### 1. 有限状态自动机的基本概念 有限状态自动机（FSA）或有限状态机（FSM）是一种数学模型，用于表示一个系统的行为，它由一组有限的状态和从一个状态到另一个状态的转移组成。在编译器设计中，FSA 可以用来识别词法单元（如关键字、标识符等）。 - **状态**: 表示自动机的内部情况。 - **输入**: 自动机接收的外部信号。 - **转移**: 当自动机接收到输入时，会从当前状态转移到另一个状态。 - **初始状态**: 自动机开始运行时所处的状态。 - **接受状态**: 如果自动机达到此状态，则认为输入被接受。 #### 2. 构建有限状态自动机 在本实验中，通过给出的一段 C 语言代码，我们了解到如何构建一个简单的有限状态自动机。具体步骤如下： - **定义变量**：首先定义了一系列的整型和字符型变量，用于存储自动机的状态、输入字符集等信息。 - **输入状态集合**：用户输入一系列状态，存储在二维字符数组 `a` 中。 - **提取非终结符和终结符**：遍历所有状态，将其中的大写字母作为非终结符 (`vn`)，小写字母或符号作为终结符 (`vt`) 存储。 - **去重处理**：去除重复的非终结符和终结符。 - **打印自动机**：输出自动机的形式化表示，包括状态集合、终结符集合、转换函数等。 - **构建转换函数**：通过分析输入的状态集合，构建转换函数，并检查是否为确定性有限状态自动机 (DFA)。 #### 3. 确定性与不确定性 - **确定性有限状态自动机 (DFA)**：对于每一个状态和每一个可能的输入符号，都有唯一的一个状态转移。 - **不确定性有限状态自动机 (NFA)**：对于同一个状态和同一个输入符号，可以有多于一个的状态转移。 在上述代码中，通过检查转换函数中是否存在多个不同的目标状态来判断给定的自动机是否为 DFA。如果存在相同输入和源状态但目标状态不同的情况，则该自动机被认为是 NFA。 #### 4. 实验代码解析 - **状态集合**：通过 `scanf` 输入状态集合，并存储在 `a` 数组中。 - **提取非终结符和终结符**：通过循环遍历每个状态，将非终结符和终结符分别存储在 `vn` 和 `vt` 数组中。 - **去重处理**：通过双重循环检测重复项，并进行删除。 - **打印自动机**：输出自动机的形式化表示。 - **构建转换函数**：通过分析输入的状态集合，构建转换函数，并判断是否为 DFA。 #### 5. 总结 本实验通过对有限状态自动机的基本概念和构建过程进行了介绍，并通过一段 C 语言代码实例展示了如何构建一个简单的有限状态自动机。这对于理解和实现编译器中的词法分析器具有重要的意义。通过这种实践操作，可以加深对编译原理的理解，并为进一步学习高级编译技术打下坚实的基础。