实验一、简单的词法设计——DFA模拟程序
一、实验目的
通过实验教学，加深学生对所学的关于编译的理论知识的理解，增强学生对所学知识的综合应用能力，并通过实践达到对所学的知识进行验证。通过对 DFA 模拟程序实验，使学生掌握词法分析的实现技术，及具体实现方法。通过本实验加深对词法分析程序的功能及实现方法的理解 。
二、实验环境
供 Windows 系统的 PC 机，可用 C++/C#/Java 等编程工具编写，语言不限。
三、实验内容
1、自己定义一个 DFA 或者一个右线性正规文法
示例如(仅供参考) G[S]：S→aU|bV U→bV|aQ
V→aU|bQ Q→aQ|bQ|e
2、利用合适数据结构存储自动机，如
3、利用有穷确定自动机M=(K,Σ,f, S,Z）行为模拟程序算法，来对于任意给定的串，若属于该语言时，该过程经有限次计算后就会停止并回答“是”，若不属于，要么能停止并回答“不是”
K:=S；
c:=getchar;
while c<>eof do
{K:=f(K,c);
c:=getchar; };
if K is in Z then return (‘yes’)
else return (‘no’)
四、实验方式与要求
1、设计的自动机程序要具有通用性，上机编程实现；
2、实验报告格式要求书写要点：概要设计（总体设计思想）；详细设计（程序主流程、自动机的存储格式、关键函数的流程图）；结果分析（输入与输出结果、存在问题及有待改进善的地方、实验心得）；
3、实验报告限4页内。
设计思路：我们主要是用 Java 语言实现词法分析的过程，需要处理 DFA 和 NFA 两种状态，所以在文末我们给出了测试样例以及测试截图，部分代码给出了详细的注释。
实验代码如下：
package python;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
/**
* @author Angel_Kitty
* @createTime 2018年11月21日 上午2:23:33
*/
/**状态转换式构造类*/
class edge {
char PriorityState;
char ch;
char NextState;
edge(char p,char c, char n){
PriorityState = p;
ch = c;
NextState = n;
}
@Override
public String toString() {
return "edge [PriorityState=" + PriorityState + ", ch=" + ch + ", NextState=" + NextState + "]";
}
}
/**DFA的构造*/
public class DFA {
static List<edge> listEdge = new ArrayList<edge>();//状态集
//static HashMap<edge, Character> mapEdge = new HashMap<>();
static String S;//初态集
static String Z;//终态集
//flag is here
static boolean judeZ(char ch){
int j=0;
for(; j<Z.length(); j++){
if(Z.charAt(j)==ch) return true;
}
return false;
}
static void input() {
Scanner in = new Scanner(System.in);
String instr = null;
String subStr[] = null;
System.out.println("请输入开始符：");
S = in.next();
System.out.println("请输入终态集(终集符组成的一个字符串)：");
Z = in.next();
System.out.println("请输入正规文法以end结尾(形式如下图)：");
System.out.println("----------");
System.out.println("| S-aU |");
System.out.println("| S-bV |");
System.out.println("| U-bV |");
System.out.println("| .... |");
System.out.println("| end |");
System.out.println("----------");
while(in.hasNext()){
instr = in.next();
if("end".equals(instr)) break;
subStr = instr.split("-|\|");
String s = subStr[0];//读取一行f(转换函数)
for(int i=1; i<subStr.length; i++){
edge e = null;
if(subStr[i].length()==2){
char c = subStr[i].charAt(0);//有穷符号表
char n = subStr[i].charAt(1);//状态集
listEdge.add(new edge(s.charAt(0),c,n));//f(S,a)=U
}
if(subStr[i].length()==1){
char c = subStr[i].charAt(0);
listEdge.add(new edge(s.charAt(0),c,Z.charAt(0)));
}
}
}
}
static char judeNextState(char s,char ch){
for(int i=0; i<listEdge.size(); i++){
if(s==listEdge.get(i).PriorityState && ch==listEdge.get(i).ch){
return listEdge.get(i).NextState;
}
}
return '0';
}
static void judeDFA(){
Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入要判断的字符串:");
while(in.hasNext()){
String str = in.next();
if(str.equals("#")){
System.out.println("程序已退出，欢迎下次使用!");
return;
}
char temp = S.charAt(0);
int i=0;
//System.out.println(temp+" "+mapEdge.get(e));
for(; i<str.length(); i++){
//System.out.println("temp="+temp);
if(str.charAt(i)=='a'){
temp = judeNextState(temp, 'a');
}
else if(str.charAt(i)=='b'){
temp = judeNextState(temp, 'b');
}
else break;
}
//flag is here
if(i>=str.length() && judeZ(temp)) System.out.println("此字符串“属于”该文法！");
else System.out.println("此字符串“不属于”该文法！");
System.out.println("再次判断请输入字符串(退出程序输入#):");
}
}
/*main*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
DFA.input();
DFA.judeDFA();
}
}
/*test example*/
/*
*
//start symbol
S
//end symbol
Q
//Regular Grammar1
S-aU
S-bV
U-bV
U-aQ
V-aU
V-bQ
Q-aQ
Q-bQ
end
//judge string
->test sample1: baab
->test sample2: abab
//start symbol
S
//end symbol
Q,V
//Regular Grammer2
S-aU
S-bV
U-bV
U-aQ
Q-aQ
Q-bQ
end
//judge string
-> test sample1: ab
-> test sample2: abb
if you input '#',The program will exit.
*
* */
测试结果如下：
