编译实验三(NFA转换成DFA和DFA化简)精选.

word.实验三（一）NFADFA（2小时）一.问题描述NFADFA。1.实验目的：学会编程实现子集构造法。2.实验任务：存储NFA与DFA，编程实现子集构造法将NFA转换成DFA。3.实验内容：（1）确定NFA与DFA的存储格式，为3个以上测试NFA准备好存储文件。（2）用C或JAVA语言编写将NFA转换成DFA的子集构造法的程序。（3）经测试无误。测试不易。可求出NFA与DFA的语言集合的某个子集（如长度小于某个N），再证实两个语言集合完全相同！（4）测试用例参考：将下列语言用RE表示，再转换成NFA使用：(a)以a开头和结尾的小字字母串；a(a|b|…|z)*a|a(b)不包含三个连续的b的，由字母a与b组成的字符串；(|b|bb)(a|ab|abb)*(c)(aa|b)*(a|bb)*二．算法描述1.NFA的输入：分别输入NFA的“字符集”、“状态集”、“开始状态”、“接受状态集”、“状态转换表”等内容，并保存在设定的变量中。2.NFA的存储与读写：将上述NFA的五元组保存在一个文本文件中。存储格式如下所示（以下图中NFA为例）：2//字符集中的字符个数(以下两行也可合并成一行)ab//以空格分隔的字符集。4//状态个数(以下两行也可合并成一行)1234//状态编号。若约定总是用从1开始的连续数字表示，则此行可省略1//开始状态的编号。若约定为1，则此行可省略1//结束状态个数。若约定为1，则此行可省略3//结束状态的编号word.321//状态1的所有出去的转换。按字符集中的字符顺序给出，并在最左边加上一列关于的转换。-1表示出错状态。多个状态用逗号分隔。-11-1-134-1-133.基本算法描述存储格式如上所示，程序开始时，从文件中读取数据以获得NFA中的各种信息。根据子集构造法，构造相应的函数。子集构造法伪代码如下：初始时,ε-closure(S0)是Dstates中唯一的状态且未被标记;whileDstates中存在一个未标记的状态Tdobegin标记T;for每个输入符号adobeginU:=ε-closure(move(T,a));ifU没在Dstates中then将U作为一个未被标记的状态添加到Dstates.Dtran[T,a]:=Uendendε-closure的计算将T中所有状态压入栈stack;将ε-closure(T)初始化为T;whilestack不空dobegin将栈顶元素t弹出栈;for每个这样的状态u：从t到u有一条标记为ε的边doifu不在ε-closure(T)中dobegin将u添加到ε-closure(T);将u压入栈stack中endend子集构造法的流程图：word.实验三（二）DFA化简（2小时）一.问题描述DFA化简1．实验目的：学会编程实现等价划分法化简DFA。2．实验任务：先完善DFA，再化简DFA。3．实验内容：（1）准备3个以上测试DFA文件。（2）DFA手动完善。（状态转换映射要是满映射）（3）用C或JAVA语言编写用等价划分法化简DFA的程序。（4）经测试无误。测试不易。可求出两个DFA的语言集合的某个子集（如长度小于某个N），再证实两个语言集合完全相同！（5）编写实验报告。要求同实验一，不再详述。二．算法描述1.DFA的化简word.得到新的DFA之后，并没有完成任务，因为通过NFA转化成DFA不一定是最简的，也就是说，有多余的状态可以被删除，而我们需要的是得到一个唯一的最简的DFA[12]，也就是说，NFA转化为DFA之后，还需要化简，也就是最小化。2.化简的理论基础DFA的化简是指：寻找一个状态数最少的DFAM，使得L（M）=L（M’）。化简的方法是消去DFAM中的多余状态（或无用状态），合并等价状态。DFA中的多余状态是指这样的状态：从开始状态出发，读入任何输入串都不能到达的那个状态；或者从这个状态没有通路到达终态。两个状态S和T等价是指：如果从状态S出发能读出某个字W而停于终态，从T出发也能读出同样的字W而停于终态；反之，从T出发能读出同样的字W而停于终态，从S出发也能读出某个字W而停于终态。3.化简的基本思想化简DFA的基本思想是指导它的状态分成一些互不相交的子集，每一个子集中的状态都不是等价的，不同子集中的状态可以由某个输入串来区别，最后将不能区别的每个子集用一个状态来做代表[13-15]，这种方法称为“分割法”。具体过程是：（1）将M的所有状态分成两个子集——终态集和非终态集；（2）考察每一个子集，若发现某子集中的状态不等价，将其划分为两个集合；（3）重复第（2）步，继续考察已得到的每一个子集，直到没有任何一个子集需要继续划分为止。这时DFA的状态被分成若干个互不相交的子集。（4）从每个子集中选出一个状态做代表即可得到最简的DFA。三．程序分析通过本设计所要求达到的目的是：充分理解和掌握NFA，DFA以及NFA确定化过程的相关概念和知识，理解和掌握子集法的相关知识和应用，现在需要编程实现对输入NFA转换成DFA输出的功能。程序总框图如下：word.功能图如下：四．运行结果word.五.实验问题及心得通过此次对从NFA到DFA的转化和DFA的化简的设计，使我更好的理解了NFA确定化过程的相关知识，很好的理解了子集法的演算过程。还有DFA的化简过程有了更好地理解。经过多次试验，在正确输入相关数据的情况下，程序能正常运行，当错误操作或输入错误数据时，程序将应错误自动关闭。经过这次课程设计,也让我深刻的认识到实践才是最重要的。书本只能教给我们基础知识,要怎样运用,将那些知识真正吸收,转化为自己的智慧,只有通过实践才能达到。编译原理是一门实用性很强，对我们的专业很有帮助的科目,我将会继续努力,不断增加自己的知识面,把编译原理学习的更好。六.附录#includeiostream#includestring#defineMAXS100usingnamespacestd;stringNODE;//结点集合stringCHANGE;//终结符集合intN;//NFA边数word.structedge{stringfirst;stringchange;stringlast;};structchan{stringltab;stringjihe[MAXS];};voidkong(inta){inti;for(i=0;ia;i++)cout'';}//排序voidpaixu(string&a){inti,j;charb;word.for(j=0;ja.length();j++)for(i=0;ia.length();i++)if(NODE.find(a[i])NODE.find(a[i+1])){b=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=b;}}voideclouse(charc,string&he,edgeb[]){intk;for(k=0;kN;k++){if(c==b[k].first[0])if(b[k].change==*){if(he.find(b[k].last)he.length())he+=b[k].last;eclouse(b[k].last[0],he,b);}word.}}voidmove(chan&he,intm,edgeb[]){inti,j,k,l;k=he.ltab.length();l=he.jihe[m].length();for(i=0;ik;i++)for(j=0;jN;j++)if((CHANGE[m]==b[j].change[0])&&(he.ltab[i]==b[j].first[0]))if(he.jihe[m].find(b[j].last[0])he.jihe[m].length())he.jihe[m]+=b[j].last[0];for(i=0;il;i++)for(j=0;jN;j++)if((CHANGE[m]==b[j].change[0])&&(he.jihe[m][i]==b[j].first[0]))if(he.jihe[m].find(b[j].last[0])he.jihe[m].length())word.he.jihe[m]+=b[j].last[0];}//输出voidoutputfa(intlen,inth,chan*t){inti,j,m;coutI;for(i=0;ilen;i++)cout'I'CHANGE[i];coutendl-------------------------endl;for(i=0;ih;i++){cout''t[i].ltab;m=t[i].ltab.length();for(j=0;jlen;j++){kong(8-m);m=t[i].jihe[j].length();coutt[i].jihe[j];}coutendl;}word.}voidmain(){edge*b=newedge[MAXS];inti,j,k,m,n,h,x,y,len;boolflag;stringjh[MAXS],endnode,ednode,sta;cout请输入NFA各边信息（起点条件[空为*]终点），以#结束：endl;for(i=0;iMAXS;i++){cinb[i].first;if(b[i].first==#)break;cinb[i].changeb[i].last;}N=i;/*for(j=0;jN;j++)coutb[j].firstb[j].changeb[j].lastendl;*/for(i=0;iN;i++){if(NODE.find(b[i].first)NODE.length())word.NODE+=b[i].first;if(NODE.find(b[i].last)NODE.length())NODE+=b[i].last;if((CHANGE.find(b[i].change)CHANGE.length())&&(b[i].change!=*))CHANGE+=b[i].change;}len=CHANGE.length();cout结点中属于终态的是：endl;cinendnode;for(i=0;iendnode.length();i++)if(NODE.find(endnode[i])NODE.length()){cout所输终态不在集合中，错误！endl;return;}//coutendnode=endnodeendl;chan*t=newchan[MAXS];t[0].ltab=b[0].first;h=1;eclouse(b[0].first[0],t[0].ltab,b);//求e-clouseword.//coutt[0].ltabendl;for(i=0;ih;i++){for(j=0;jt[i].ltab.length();j++)for(m=0;mlen;m++)eclouse(t[i].ltab[j],t[i].jihe[m],b);//求e-clousefor(k=0;klen;k++){//coutt[i].jihe[k]-;move(t[i],k,b);//求move(I,a)//coutt[i].jihe[k]endl;for(j=0;jt[i].jihe[k].length();j++)eclouse(t[i].jihe[k][j],t[i].jihe[k],b);//求e-clouse}for(j=0;jlen;j++){paixu(t[i].jihe[j]);//对集合排序以便比较for(k=0;kh;k++){flag=operator==(t[k].ltab,t[i].jihe[j]);if(flag)word.break;}if(!flag&&t[i].j