构建词法分析器：状态替换与M'的NFA构建

在编译原理的课程中，关于词法分析的章节讨论了如何对M的状态转换图进行特定的替换，以创建一个新的非确定性自动机M'。原始的状态转换图可能包含一些复杂的标记，如ε (空字符串) 或 Σ中的单个字母，其中Σ代表输入符号集。这个替换过程包括以下步骤： 1. **状态简化**：通过替换规则，如将带有k标记的箭弧替换为仅含ε或Σ单个字母的标记。这表明在M的状态转换过程中，如果遇到这样的标记，可以简化状态处理。 2. **分裂过程**：重复这个替换过程，直到所有箭弧的标记要么是ε，要么是Σ中的一个字符。这个过程确保了新生成的NFA（非确定型finite automaton，非确定有限自动机）只处理最基础的输入单位，即单词符号。 3. **等价性保证**：尽管进行了这些替换，但原语言L(M)与新状态转换图M'表示的语言是相同的，即L(M) = L(M')。这意味着词法分析器的改动不会改变源程序的语义。 **词法分析任务和要求**： 词法分析器的主要目标是将源程序分解成一系列的单词符号，这些符号包括关键字、运算符、标识符、常数等。它按照预先定义的类别和属性值对这些符号进行编码。例如，C语言中的`while`、`<while,->`等会被转换为相应的单词符号形式。 词法分析器作为一种独立的子程序有其优点： - 结构清晰：词法分析相对简单，使得整个编译流程更为模块化，易于理解和维护。 - 提升效率：专门的工具和算法可以有效处理词法分析任务，提高编译器性能。 **设计步骤**： 设计词法分析器时，首先将源程序输入到输入缓冲区，然后预处理，去除编辑性字符和注释。扫描缓冲区的使用有助于高效定位和识别单词符号，通常通过指示器P1和P2进行操作。扫描缓冲区的大小需要足够大，以便容纳较长的标识符或常数。 总结，这部分内容重点在于阐述如何通过状态转换图的简化来实现词法分析，并强调了词法分析器在编译过程中的作用和设计原则。通过预处理和高效扫描机制，词法分析器确保了源代码的有效解析。