C++ 实现Thompson算法
时间: 2023-04-08 11:04:44 浏览: 198
我可以回答这个问题。Thompson算法是一种正则表达式转换为NFA的算法,它是由Ken Thompson在1968年发明的。在实现Thompson算法时,需要将正则表达式转换为语法树,然后再将语法树转换为NFA。这个过程可以通过递归下降分析法来实现。
相关问题
输入一个正则表达式,将其转化为NFA用C++实现
好的,我可以帮你解答这个问题。
首先,将正则表达式转化为NFA的过程可以采用Thompson算法,主要包括以下步骤:
1. 将正则表达式转化为后缀表达式;
2. 根据后缀表达式构造NFA。
下面是一个简单的C++代码实现,可以实现将正则表达式转化为NFA的功能:
```
#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
// NFA节点结构体
struct NFA_State {
int label; // 节点标号
vector<pair<char, NFA_State*>> transitions; // 转移列表
};
// NFA类
class NFA {
public:
NFA_State *start_state; // 起始节点
NFA_State *accept_state; // 接受节点
};
// 正则表达式转NFA
NFA regex_to_nfa(string regex) {
stack<NFA> nfa_stack;
for (int i = 0; i < regex.size(); i++) {
char c = regex[i];
if (c == '(') {
// 左括号入栈
nfa_stack.push(NFA());
} else if (c == '|') {
// 或运算
NFA n2 = nfa_stack.top();
nfa_stack.pop();
NFA n1 = nfa_stack.top();
nfa_stack.pop();
NFA_State *new_start = new NFA_State();
NFA_State *new_accept = new NFA_State();
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', n1.start_state));
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', n2.start_state));
n1.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
n2.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
nfa_stack.push(NFA{new_start, new_accept});
} else if (c == '*') {
// Kleene闭包
NFA n = nfa_stack.top();
nfa_stack.pop();
NFA_State *new_start = new NFA_State();
NFA_State *new_accept = new NFA_State();
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', n.start_state));
n.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', n.start_state));
n.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
nfa_stack.push(NFA{new_start, new_accept});
} else if (c == ')') {
// 右括号出栈
NFA n = nfa_stack.top();
nfa_stack.pop();
if (i < regex.size() && regex[i+1] == '*') {
// 下一个字符是*,说明是Kleene闭包
i++;
NFA_State *new_start = new NFA_State();
NFA_State *new_accept = new NFA_State();
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', n.start_state));
n.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', n.start_state));
n.accept_state->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
new_start->transitions.push_back(make_pair('\0', new_accept));
nfa_stack.push(NFA{new_start, new_accept});
} else {
// 普通正则表达式
nfa_stack.push(n);
}
} else {
// 普通字符
NFA_State *new_start = new NFA_State();
NFA_State *new_accept = new NFA_State();
new_start->transitions.push_back(make_pair(c, new_accept));
nfa_stack.push(NFA{new_start, new_accept});
}
}
NFA n = nfa_stack.top();
nfa_stack.pop();
return n;
}
int main() {
string regex = "a(b|c)*d";
NFA nfa = regex_to_nfa(regex);
// TODO: 输出NFA
return 0;
}
```
上述代码实现了将正则表达式转化为NFA的功能,但还需要进一步完善,将NFA输出或者转化为DFA等操作。
正规表达式 转 NFA C++
实现正则表达式转NFA的算法有很多种,其中比较常用的是Thompson算法。下面是一个简单的C++实现:
```c++
#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector>
using namespace std;
// NFA的状态结构体
struct State {
char symbol; // 转移符号
State* out; // 普通转移
State* out1; // 分支转移1
State* out2; // 分支转移2
};
// NFA的起始状态和接受状态
struct Nfa {
State* start;
State* accept;
};
// 正则表达式转NFA的函数
Nfa regexToNfa(string regex) {
stack<Nfa> nfaStack;
for (int i = 0; i < regex.size(); i++) {
char c = regex[i];
switch (c) {
case '(': {
Nfa nfa;
nfa.start = new State();
nfa.accept = new State();
nfaStack.push(nfa);
break;
}
case ')': {
Nfa nfa = nfaStack.top();
nfaStack.pop();
if (!nfaStack.empty()) {
Nfa parent = nfaStack.top();
if (parent.accept->out == nullptr) {
parent.accept->out = nfa.start;
} else {
parent.accept->out1 = nfa.start;
}
if (nfa.accept->out == nullptr) {
nfa.accept->out = parent.start;
} else {
nfa.accept->out1 = parent.start;
}
parent.start = nfa.start;
parent.accept = nfa.accept;
nfaStack.pop();
nfaStack.push(parent);
} else {
nfaStack.push(nfa);
}
break;
}
case '|': {
Nfa nfa = nfaStack.top();
nfaStack.pop();
Nfa parent = nfaStack.top();
parent.accept->out1 = nfa.start;
nfa.accept->out = parent.start;
parent.start = nfa.start;
nfaStack.pop();
nfaStack.push(parent);
break;
}
case '*': {
Nfa nfa = nfaStack.top();
nfaStack.pop();
State* newStart = new State();
State* newAccept = new State();
newStart->out1 = nfa.start;
newStart->out2 = newAccept;
nfa.accept->out1 = nfa.start;
nfa.accept->out2 = newAccept;
nfa.start = newStart;
nfa.accept = newAccept;
nfaStack.push(nfa);
break;
}
default: {
Nfa nfa;
nfa.start = new State();
nfa.accept = new State();
nfa.start->symbol = c;
nfa.start->out = nfa.accept;
nfaStack.push(nfa);
break;
}
}
}
Nfa nfa = nfaStack.top();
return nfa;
}
int main() {
Nfa nfa = regexToNfa("a(b|c)*d");
return 0;
}
```
这个实现非常简单,只考虑了正则表达式中的括号、或、闭包和字母,没有处理转义字符和其他高级功能。实际使用时需要根据需要进行扩展。
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