詞法分析 有窮自動機

2021-10-03 04:35:07 字數 1408 閱讀 2978

1. 有窮自動機的概念

有窮自動機(fa)是詞法分析的重要理論基礎。系統根據自己的有窮狀態和離散的輸入資訊決定系統的後序行為。每處理乙個輸入,系統內部狀態也可能發生改變。

其轉換圖表示法如下所示:

其中start指向的表示初始態,箭頭上面的表示輸入,有向邊就是變化,圓圈內表示狀態。多加了乙個圈(雙圈,狀態3),表示結束態。在這種狀態下就不接受輸入了。

如果乙個串x,如果存在乙個對應串x從開始狀態到結束狀態的轉換序列,則稱串x被該有窮自動機吸收。比如說上面的有窮自動機,對於串abbaabb,就是可以吸收的,串的對應的狀態轉換序列分別是:0000123. 

乙個有窮自動機m接收的所有串的集合稱為fa定義的語言,記為l(m).  上面的自動機能夠接收的語言,如果用正規表示式來表示的話,應該是(a|b)* abb.

2. 有窮自動機的分類:

有窮自動機分為確定有窮自動機(dfa)和非確定有窮自動機(nfa).

dfa 確定有窮自動機可以用五元組來表示:

需要注意的是,對於確定的有窮自動機,乙個輸入決定的狀態轉移只可能有乙個狀態,這一點從根本上與非確定的有窮自動機相區別。確定和非確定的區別由此而來。我們來看乙個確定有窮狀態機的例子:

從狀態轉換表我們能看到,對應的乙個狀態,和乙個輸入,只能轉換成其他另乙個狀態,而不是其他多個狀態。比如狀態0遇到a則變成狀態1,遇到b的時候還是狀態0.

我們再來看看非確定的有窮自動機:

只有δ的描述有區別,也就是說對於乙個狀態,和乙個輸入,可能有多種狀態轉移。 來看乙個nfa的例子:

我們來看狀態0,狀態0遇到a的時候,既可能轉移到狀態1,也有可能保持狀態0不變。這就是nfa。空集這裡面表示這個狀態不接受這個輸入。

那麼有窮狀態機是如何進行詞法分析的呢?我們知道詞法分時首要任務是如何從原始檔中的ascii碼序列依次分離出單詞,即如何判定新單詞的開始、如何判定乙個單詞的結束以及如何判定是什麼類的單詞的問題。所以對於乙個輸入的字串,我們將其扔進不同的型別單詞的有窮狀態機,當這個狀態機能夠匹配這個輸入的單詞的時候,我們就知道這個單詞是什麼型別了。

字串匹配了某一種型別的狀態機,我們就知道了單詞是什麼型別,或者屬於什麼關鍵字,這就為下一步進行語法分析打下了基礎。

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