词法分析与确定有限自动机化简

"确定有限自动机的化简-编译原理课件" 在编译原理中，确定有限自动机（Deterministic Finite Automaton，DFA）的化简是一个重要的概念，其目标是找到一个状态数量更少，但与原DFA具有相同识别能力的新DFA。换句话说，就是要找到一个新的DFA M'，它接受的语言L(M')与原始DFA M接受的语言L(M)完全相同。 等价状态是DFA化简过程中的核心概念。如果两个状态s和t在DFA中对于任何输入字符串都能到达相同的终态，即从s出发读取某个字符串α后停在终态，同时从t出发读取相同的字符串α也停在终态，那么状态s和t被认为是等价的。等价状态意味着它们在识别语言时起到相同的作用。 相反，如果两个状态不能互相替换而不改变DFA的行为，即存在某个字符串使得它们在读取该字符串后到达的状态不同，或者到达终态的情况不同，那么这两个状态就是可区别的。在化简DFA的过程中，可区别的状态会被保留，因为它们对DFA的功能至关重要。 词法分析是编译过程中的第一步，主要任务是从源程序中扫描并识别出单词符号。词法分析器，又称为扫描器，读取源代码并将其转化为一系列有意义的单词符号，这些符号是程序语言的基本构建块，如关键字、标识符、运算符、界符和常数。 单词符号通常由两部分组成：单词种别和属性值。单词种别用于区分不同类型的符号，如关键字、标识符等，通常用整数编码表示。属性值则包含了关于单词符号的具体信息，如标识符的名称或常数的数值。 词法分析器的设计通常包括输入预处理，即将源代码输入到缓冲区，并删除多余的空格、制表符、回车符以及注释，以便更容易地识别单词符号。在扫描缓冲区中，词法分析器使用两个指示器P1和P2，分别标记当前识别单词的起点和可能的终点，从而有效地进行扫描和识别。 通过这样的预处理和扫描，词法分析器能够将源代码片段如C语言的`while(x>=y)x--;`转化为一系列的单词符号输出序列，如`<while,-> <(,-> <id,指向x的指针> ... <;,->`，这些序列更便于后续的语法分析和编译过程。将词法分析器设计为独立的子程序可以使整个编译程序结构更清晰，且易于实现和维护。