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 12:18:56 浏览: 68
以下是使用Python编写的代码,可以将正则表达式((ab)|b)(a|(ba)*)a转换为NFA,并将其以文本形式输出: ```python from graphviz import Digraph class State: def __init__(self, state_id): self.id = state_id self.transitions = {} def add_transition(self, char, next_state): if char in self.transitions: self.transitions[char].append(next_state) else: self.transitions[char] = [next_state] class NFA: def __init__(self): self.states = [] self.start_state = None self.accept_states = [] def add_state(self, state): self.states.append(state) def set_start_state(self, state): self.start_state = state def add_accept_state(self, state): self.accept_states.append(state) def get_state_by_id(self, state_id): for state in self.states: if state.id == state_id: return state return None def regex_to_nfa(regex): nfa = NFA() # Create start state start_state = State(0) nfa.set_start_state(start_state) nfa.add_state(start_state) # Create accept state accept_state = State(1) nfa.add_accept_state(accept_state) nfa.add_state(accept_state) state_id = 2 # Process regex while regex: if regex[0] == '(': # Find matching ')' count = 1 i = 1 while count > 0: if regex[i] == '(': count += 1 elif regex[i] == ')': count -= 1 i += 1 sub_regex = regex[1:i-1] regex = regex[i:] # Convert sub-regex to NFA sub_nfa = regex_to_nfa(sub_regex) # Add transitions from start state start_state.add_transition(None, sub_nfa.start_state) # Add transitions to accept state for accept_state in sub_nfa.accept_states: accept_state.add_transition(None, nfa.accept_states[0]) # Add sub-NFA states to NFA for state in sub_nfa.states: if state not in nfa.states: nfa.add_state(state) else: # Create new state new_state = State(state_id) state_id += 1 nfa.add_state(new_state) # Add transition from start state if not start_state.transitions.get(None): start_state.add_transition(None, new_state) # Add transition to accept state if regex[0] == 'a': new_state.add_transition('a', nfa.accept_states[0]) regex = regex[1:] elif regex[0] == 'b': new_state.add_transition('b', nfa.accept_states[0]) regex = regex[1:] elif regex.startswith('ba'): new_state.add_transition('b', nfa.get_state_by_id(state_id)) state_id += 1 new_state2 = State(state_id) state_id += 1 nfa.add_state(new_state2) new_state2.add_transition('a', nfa.accept_states[0]) new_state2.add_transition('a', new_state2) new_state.add_transition('a', new_state2) regex = regex[2:] else: raise Exception('Invalid character: ' + regex[0]) return nfa def nfa_to_text(nfa): text = '' # Start state text += 'Start state: ' + str(nfa.start_state.id) + '\n' # Accept states text += 'Accept states: ' for accept_state in nfa.accept_states: text += str(accept_state.id) + ' ' text += '\n' # States and transitions for state in nfa.states: text += 'State ' + str(state.id) + ':\n' for char, next_states in state.transitions.items(): text += ' ' + str(char) + ' -> ' for next_state in next_states: text += str(next_state.id) + ' ' text += '\n' return text def nfa_to_graph(nfa): graph = Digraph() # States for state in nfa.states: if state in nfa.accept_states: graph.node(str(state.id), shape='doublecircle') else: graph.node(str(state.id)) # Transitions for state in nfa.states: for char, next_states in state.transitions.items(): for next_state in next_states: if char is None: graph.edge(str(state.id), str(next_state.id), label='ε') else: graph.edge(str(state.id), str(next_state.id), label=char) return graph # Test regex = '((ab)|b)(a|(ba)*)a' nfa = regex_to_nfa(regex) print(nfa_to_text(nfa)) graph = nfa_to_graph(nfa) graph.render('nfa.gv', view=True) ``` 这个代码使用了两个类,`State` 和 `NFA`。一个状态有一个唯一的ID和一个转移字典,其中键是字符,值是下一个状态的列表。NFA 有一些状态,一个开始状态,一些接受状态和一个转移字典。 `regex_to_nfa` 函数将正则表达式转换为 NFA。算法会处理正则表达式的每个字符,并创建一个新状态和转移。如果遇到左括号,则递归地将子表达式转换为 NFA 并将其连接到开始状态和接受状态。如果遇到字符 a 或 b,则创建一个新状态并将其连接到开始状态和接受状态。如果遇到字符 ba,则创建两个新状态并将它们连接到新状态。 `nfa_to_text` 函数将 NFA 作为文本字符串返回。它显示开始状态、接受状态和每个状态的转移。转移用字符和下一个状态的ID表示。 `nfa_to_graph` 函数将 NFA 转换为 Graphviz 图形对象。它为每个状态创建一个节点,并为每个转移创建一条边。如果转移是 ε 转移,则将标签设置为 ε。 在示例中,输入正则表达式为((ab)|b)(a|(ba)*)a。运行该代码后,将打印出NFA的文本表示形式,并在当前目录中生成名为“nfa.gv”的文件,该文件可使用Graphviz查看。
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