编译原理NFA转化为DFA的转换算法及实现.docVIP

课程设计报告书 设计名称： NFA转化为DFA的转换算法及实现 课程名称： 编 译 原 理 学生姓名： 专 业： ） 班 别： 学 号： 指导老师： 日 期： 2013 年 7 月 5 日 目 录 目 录 2 1 前言 3 1.1 选题的依据和必要性 3 1.2 课题意义 3 2 NFA转化为DFA的算法及实现 3 2.1 基本定义 3 2.1.2 DFA的概念 4 2.1.3 NFA与DFA的矩阵表示 5 2.1.4 NFA向DFA的转换的思路 6 3 DFA的化简 6 3.1 化简的理论基础 6 3.2 化简的基本思想 7 4 程序设计 7 4.1 程序分析 7 4.1.1 流程图 7 4.1.2 子集构造法 9 4.2 实现代码 11 1 .前言 1.1 选题的依据和必要性 由于很多计算机系统都配有多个高级语言的编译程序，对有些高级语言甚至配置了几个不同性质的编译程序。从功能上看，一个编译程序就是一个语言翻译程序。语言翻译程序把源语言书写的程序翻译成目标语言的等价程序。经过编译程序的设计可以大大提高学生的编程能力。 编译程序的工作过程通常是词法分析、语法分析、语义分析、代码生成、代码优化[1]。由于现在有很多词法分析程序工具都是基于有穷自动机的，而词法分析又是语法分析的基础[2]，所以我们有必要进行有穷自动机的确定化和最小化。 1.2 课题意义 编译程序的这些过程的执行先后构成了编译程序的逻辑结构[3]。有穷自动机（也称有限自动机）作为一种识别装置，它能准确地识别正规集，即识别正规文法所定义的语言和正规式所表示的集合，引入有穷自动机这个理论，正是为词法分析程序的自动构造寻找特殊的方法和工具[4]。NFA转化为DFA的理论在词法构造至整个编译器构造过程中起着至关重要的作用，同时它们被广泛应用于计算机科学的各个领域，它们与计算机其它学科也有着密切的联系。 2 NFA转化为DFA的算法及实现 编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。进行NFA转换为DFA的词法分析和语法分析，首先要对目标对象有有所了解，这就需要对NFA、DFA进一步了解。 2.1 基本定义 NFA，也称不确定的有穷自动机，是由一个五元式定义的数学模型，特点是它的不确定性，即在当前状态下，读入同一个字符，可能有多个下一状态。 DFA，也称确定的有穷自动机，也是由一个五元式定义的数学模型，相对的特点是它的确定性，即在当前状态下，读入同一个字符，最多有一个后继状态。 NFA的概念 NFA(nondeterministic finite-state automata)即非确定有限自动机, 一个非确定的有限自动机NFA M’是一个五元式: NFA M’=(S, Σ∪{ε}, δ, S0, F) 其中 S—有限状态集 S0—初态集 F—终态集 δ—转换函数 S×Σ ∪{ε} →2S (2S --S的幂集—S的子集构成的集合） 状态转换图如图2.1.1： 1 1 0 1 0，1 图2.1.1 NFA状态转换图 2.1.2 DFA的概念 DFA(deterministic finite-state automata)即确定有限自动机，一个确定的有限自动机DFA M是一个五元式: M=(S, Σ，δ, S0, Z) 其中: S —有限状态集 Σ —输入字母表 δ —映射函数(也称状态转换函数) S×Σ→S δ(s,a)=S’ , S, S’ ∈S, a∈Σ S0 —初始状态 S0 ∈S Z—终止状态集 Z(S 图2.1.2 DFA状态转换图 2.1.3 NFA与DFA的矩阵表示 一个NFA或者DFA还可以用一个矩阵[5]表示，矩阵也可以说是状态转换表，它的优点是可以快速访问给定的状态在给定的输入字符时能转换到的状态集。矩阵，每个状态一行，每个输入符号和ε（如果有需要的）各占一列，表的第i行中与输入符号a对应的