编译原理：词法分析与有穷自动机

"该教学进度涉及的是编译原理课程的第三章——词法分析与有穷自动机。主要内容包括词法分析器的功能与输出、单词符号的定义方式、正规表达式与有穷自动机的关系、正规文法与有穷自动机、词法分析器的设计方法以及词法分析程序自动构造工具LEX的简介。" 在编译原理中，词法分析是编译过程的第一步，它主要负责将源代码按照语言的词法规则分解成一系列有意义的单词符号，为后续的语法分析和语义分析提供输入。词法分析器的功能是对源程序进行从左到右的扫描，识别出关键字、标识符、常量、运算符和界符等单词符号。这些单词符号是程序中具有独立语法意义的最小单位。 词法分析器的输出通常包含两部分：单词种别和单词自身的值。单词种别用于标识单词的类型，如关键字、标识符、常量等，可以用整数码进行编码。而单词自身的值则具体指标识符或常量的值，如标识符的名字或常数的具体数值。设计时应考虑如何方便语法分析程序使用，比如关键字可以集中为一类，常数则可以根据类型（如整型、实型）进行分类。 正规表达式和有穷自动机是描述和实现词法分析的重要工具。正规表达式可以简洁地表示一组字符串，而有穷自动机则是一种状态转换模型，能够识别由正规表达式定义的语言。正规文法与有穷自动机之间存在对应关系，可以互相转换，这在构建词法分析器时非常有用。 词法分析器的设计通常分为两种组织方式：一是将词法分析作为独立阶段，二是将其与语法分析集成在一起作为其子程序。在实际应用中，词法分析器的实现可以通过手工编写或者使用自动构造工具，如LEX，它可以自动生成词法分析器的代码，大大简化了编译器的开发工作。 通过一个简单的例子，如“while(i!=j) if(i>j)i=i-j;else j=j-i;”，词法分析器会将其分解为一系列的单词符号，如“while”、“(”、“i”、“!=”等，这些符号将被传递给语法分析器，进而进行语法结构的解析。 词法分析是编译器的关键组成部分，它的准确性和效率直接影响到整个编译过程的性能。理解并掌握词法分析的基本原理和方法，对于理解和构建编译器至关重要。