使用python编写完整可运行可以将正规式((ab)|b)(a|(ba)*)a转化成NFA的代码,并将NFA以文本的形式输出,并可以使用graphviz进行查看
时间: 2024-01-22 20:18:57 浏览: 93
好的,下面是代码:
```python
from graphviz import Digraph
class State:
def __init__(self, label=None):
self.label = label
self.transitions = []
class NFA:
def __init__(self, start, end):
self.start = start
self.end = end
def to_dot(self):
dot = Digraph(comment='NFA')
dot.node(str(id(self.start)), shape='doublecircle')
dot.node(str(id(self.end)), shape='circle')
dot.edge(str(id(self.start)), str(id(self.end)), label='ε')
for state in self.states():
for symbol, target in state.transitions:
dot.edge(str(id(state)), str(id(target)), label=symbol)
return dot
def states(self):
seen = set()
queue = [self.start]
while queue:
state = queue.pop()
if state in seen:
continue
seen.add(state)
for symbol, target in state.transitions:
queue.append(target)
return seen
def char(c):
start = State()
end = State()
start.transitions.append((c, end))
return NFA(start, end)
def concatenate(nfa1, nfa2):
nfa1.end.transitions.append(('ε', nfa2.start))
return NFA(nfa1.start, nfa2.end)
def union(nfa1, nfa2):
start = State()
end = State()
start.transitions.append(('ε', nfa1.start))
start.transitions.append(('ε', nfa2.start))
nfa1.end.transitions.append(('ε', end))
nfa2.end.transitions.append(('ε', end))
return NFA(start, end)
def kleene_star(nfa):
start = State()
end = State()
start.transitions.append(('ε', nfa.start))
start.transitions.append(('ε', end))
nfa.end.transitions.append(('ε', nfa.start))
nfa.end.transitions.append(('ε', end))
return NFA(start, end)
def postfix_to_nfa(postfix):
stack = []
for c in postfix:
if c == '.':
nfa2 = stack.pop()
nfa1 = stack.pop()
stack.append(concatenate(nfa1, nfa2))
elif c == '|':
nfa2 = stack.pop()
nfa1 = stack.pop()
stack.append(union(nfa1, nfa2))
elif c == '*':
nfa = stack.pop()
stack.append(kleene_star(nfa))
else:
stack.append(char(c))
return stack.pop()
def infix_to_postfix(infix):
precedence = {
'*': 3,
'.': 2,
'|': 1,
}
stack = []
postfix = []
for c in infix:
if c == '(':
stack.append(c)
elif c == ')':
while stack[-1] != '(':
postfix.append(stack.pop())
stack.pop()
elif c in precedence:
while stack and stack[-1] != '(' and precedence[c] <= precedence[stack[-1]]:
postfix.append(stack.pop())
stack.append(c)
else:
postfix.append(c)
while stack:
postfix.append(stack.pop())
return ''.join(postfix)
def infix_to_nfa(infix):
postfix = infix_to_postfix(infix)
return postfix_to_nfa(postfix)
infix = "(a(b)|b)(a|(ba)*)a"
nfa = infix_to_nfa(infix)
dot = nfa.to_dot()
print(dot.source)
dot.render('nfa', format='png', view=True)
```
这段代码中,我们定义了 `State` 类来表示 NFA 中的一个状态,每个状态有一个标签,以及一组转移。`NFA` 类表示一个完整的 NFA,包含起始状态和终止状态。我们还实现了四个函数来将正则表达式转换成 NFA:`char` 将一个字符转换成一个只有两个状态的 NFA,`concatenate` 将两个 NFA 连接在一起,`union` 将两个 NFA 并起来,`kleene_star` 将一个 NFA 的 Kleene 闭包构造出来。
然后,我们实现了两个函数来将正则表达式转换成 NFA:`infix_to_postfix` 将中缀表达式转换成后缀表达式,`postfix_to_nfa` 将后缀表达式转换成 NFA。
最后,我们将得到的 NFA 转换成 DOT 语言格式,并使用 GraphViz 库绘制出图形。
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