编译原理实验：构建词法分析器

"这篇实验报告关注的是实现一门语言的词法分析器，主要涉及NFA（非确定有限状态自动机）和DFA（确定有限状态自动机）的概念，以及词法分析和语法分析的原理。实验任务是用C或JAVA语言编写一个C语言的词法分析器，并对关键字、标识符、常量、运算符和界符等进行识别。实验旨在加深对词法分析器的理解，并掌握其编制方法。" 在编译原理中，词法分析是编译器设计的重要组成部分，它的目标是将源代码分解成一个个有意义的单元——单词符号。在本实验中，词法分析器的功能是读取源程序，按照预定义的构词规则将其拆分成关键字、标识符、常量、运算符和界符等基本元素。这些单词符号构成了程序的基本构建块，为后续的语法分析阶段提供了输入。 关键词在编程语言中具有特殊的含义，如C语言中的`begin`、`end`、`if`和`while`等，它们不能作为普通标识符使用。标识符则是用户自定义的名字，如变量名、函数名等。常量可以是不同类型的，如整型、浮点型、布尔型或字符型。运算符如加减乘除（`+`、`-`、`*`、`/`）用于执行算术操作。界符，如逗号、分号和括号，用于分隔和组织语句和表达式。 词法分析器的输出通常表现为二元组的形式，包含单词的类别（用整数编码）和属性值。例如，单词`while`的类别可能被编码为1，属性值为空；而标识符`i`的类别可能是2，属性值是其在符号表中的指针。每个单词符号的属性信息可能包括其类型、值或其他相关信息。 词法分析器的核心是状态转换图，它可以是NFA或DFA。在这个实验中，可能会使用DFA，因为它更高效且易于实现。状态转换图由一系列状态组成，其中0通常是初始状态，2可能是终止状态。例如，识别一个标识符的过程是从初始状态0开始，根据输入字符移动到不同的状态，直到遇到一个非标识符字符或到达终止状态，此时，已识别出一个完整的标识符。 实验过程中，学生需要根据C语言的语法规则构建状态转换图，并编写相应的C或JAVA代码实现词法分析器。这不仅要求学生理解状态转换图的工作原理，还需要熟悉正则表达式和状态转移函数的编写。此外，实验还鼓励学生自行定义一门语言，这样可以增强他们对语言设计和编译原理的深入理解。 这个实验是一个实践性的学习机会，通过实际操作帮助学生巩固理论知识，提升编程技能，特别是与编译器设计相关的技能。完成这个实验后，学生应能够熟练地设计和实现词法分析器，为后续的编译器构造打下坚实基础。