词法分析
第4章词法分析
CLASS VAL 标识符： 1 常整数： 2 实常数： 3
特殊符： n 0
NAMEL CONSL
单词的识别
词法分析的关键之一是如何识别单 词的问题，其中最重要的是标识符的 识别问题。
4.2 单词的描述工具
定义2.1 正则表达式 设Σ为给定字母表,RE表示Σ上正则
表达式之集,则定义： 1.Λ,ε∈RE 2.若a∈Σ,则a∈RE 3.若e1,e2∈RE,则
转换矩阵
a
b
+s0
s1
s2
s1
s3
s2
s2
s1
s3
-s3
s3
s3
状态转换图：
S1
a
a
+ S0
b
a
b
b
S2
可以识别=aa，abaaa等。
a|b S3 -
4.3.2 非确定自动机
定义2.5 NDA 一个非确定自动机(NDA)A是一个五元组
A=(S, ∑,δ,S0,F) S 是状态集{s0,s1,…,sn}(n≥1)。 ∑是字母表{a1,a2,…,an}(n≥1)。 δ是映射:S×∑→S,不要求是单值的 S0 是初始状态集(非空) F 是终止状态集，FS。
等价的DFA
a
a
A
a
C
b
E
S
ba
a
ab b
b
B
b
D
b
aF
总结：
① 对于简单的ε自动机，利用构 造算法消除ε边，然后进行确定化。
② 对于复杂的ε自动机，利用ε 闭包的算法进行处理。
4.3.4 确定自动机的化简
确定自动机的化简的步骤： εDA →NDA →DA →最小化DA
词法分析详解课件
GitHub仓库
许多开源的自然语言处理工具都在GitHub上托管和分享，可以作 为学习和研究的资源。
在线教程和课程
各大在线教育平台（如Coursera、Udacity等）提供了丰富的自然 语言处理课程，包括词法分析的详细教程。
学术论文
深入研究词法分析的学术论文，可以在各大学术数据库中检索并阅 读。
05 词法分析的挑战与未来发 展
未登录词问题
总结词
未登录词问题是指分词过程中遇到的新词或未知词，无法被正确识别和分割。
详细描述
在自然语言处理中，未登录词问题是一个常见挑战。由于语言的复杂性和动态性，总会有一些新词或未知词出现 ，导致分词器无法正确识别和分割。解决未登录词问题的方法包括基于规则的方法、基于统计的方法和混合方法 等。
促进多任务处理
词法分析的结果可以用于 多种自然语言处理任务， 如分词、词性标注、句法 分析等。
词法分析的基本原则
一致性
对同一类文本的处理方式 应该保持一致，避免出现 不同的分词结果。
准确性
分词结果应尽可能准确， 减少错误和歧义。
高效性
分词算法应尽可能高效， 以满足大规模文本处理的 实时性要求。
02 词法分析的步骤
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词义消歧
词义消歧是指在对文本进行分词和词性标注后，对同形异义词和多义词进行语义区分的过程 。
同形异义词是指形式相同但意义不同的词语，例如“银行”既可以指代金融机构，也可以指 代河岸边坡。多义词是指具有多个相关联意义的词语，例如“绿色”可以指颜色，也可以指 环保、生态等意义。
词义消歧的方法可以分为基于规则的方法、基于统计的方法和混合方法三种。基于规则的方 法主要依靠人工制定的消歧规则，而基于统计的方法则通过机器学习算法进行消歧。混合方 法则是将基于规则的方法和法分析是自然语言处理中的重要预 处理步骤，它有助于提高文本处理的 精度和效率，为后续的文本理解和生 成提供准确的基础。
现代汉语语法的五种分析方法
现代汉语语法的五种分析方法一、词法分析方法词法分析方法主要研究汉语中各种词类的构成、意义和用法，以及单词的形态变化规律。
它通过对词类、构词法、词义、词型变化规律等的研究，分析单词的构造和使用规律，从而理解句子的结构和语言表达的方式。
词法分析方法是语法研究最基本的方法，是其他语法方法的基础。
二、句法分析方法句法分析方法主要研究汉语中句子的构成、句子成分的排列顺序、句子结构的范式以及句子在语言中的功能等问题。
通过句法分析可以揭示句子的各个成分之间的关系，以及句子的内部结构和语序的规律。
句法分析方法主要包括短语结构语法分析和依存句法分析两种。
三、语义分析方法语义分析方法主要研究汉语中的词义、句义以及上下文对语义的影响等问题。
通过对词汇的义项、义体系的分类和构建、句子的义理解析等研究，揭示语言表达中的含义和信息传递方式。
语义分析方法可以帮助理解句子的意义和人们在交流中的意图。
四、语用分析方法语用分析方法主要研究汉语中语言行为和交际行为的规律，包括语言行为的目的、意图、社会因素对语言行为的影响，以及话语之间的关系和交际规则等。
通过语用分析可以了解句子的使用背景、语言行为的目的以及说话人的意图等，从而准确地理解和使用语言。
五、文体分析方法文体分析方法主要研究汉语的不同文体在语法和语言表达上的差异和特点。
它通过对文体的特征、结构和语言风格等的研究，揭示不同文体的特点和使用规律。
文体分析方法可以帮助我们理解不同文体的表达方式，从而提高我们在不同场合中的语言运用能力。
总之，这五种分析方法可以相互协作，可以全面地揭示汉语语法的各个方面，帮助我们更好地理解和使用汉语。
编译原理-词法分析
词法分析是编译原理中的重要阶段，负责将源代码分解为词法单元，为后续 的语法分析准备输入。
词法分析的定义和作用
词法分析是编译器的第一阶段，其主要目的是将源代码转换为有意义的词法 单元，如标识符、关键字、操作符等，以便后续的语法分析和语义分析使用。
词法分析的流程
1
扫描
将源代码分割为符号序列。
2
识别
将符号序列映射到相应的词法单元。
归类
将词法单元分为不同的类别，如标识符、关键字、操作符等。
常见的词法分析技术
正则表达式
用于描述词法单元的模式。
有限自动机
用于识别符号序列并生成词法 单元。
词法分析器生成器
自动生成词法分析器的工具。
词法分析的应用场景
词法分析广泛应用于编译器、解释器和语言处理工具等领域，确保源代码的正确解析和语义分析。
词法分析的挑战和解决方案
错误处理
如何处理错误输入和不合法的词法 单元。
性能优化
如何提高词法分析的速度和效率。
跨平台兼容
如何处理不同编程语言和操作系统 的词法规则。
结论和总结
词法分析是编译原理中不可或缺的一部分，对于编译器的正确性和性能有着 重要影响。了解词法分析的流程和技术，可帮助开发者构建更高效的编译器 和语言处理工具。
第二章 词法分析
8
单词种别表示单词的种类， (1) 单词种别表示单词的种类，是语法分 析所需要的信息。 析所需要的信息。 一个语言的单词符号如何划分种类、 一个语言的单词符号如何划分种类、分为 几类、如何编码都属于技术性问题， 几类、如何编码都属于技术性问题，主要取 决于处理上的方便。 决于处理上的方便。 通常让每种单词对应一个整数码， 通常让每种单词对应一个整数码，这样可 最大限度地把各个单词区别开来。 最大限度地把各个单词区别开来。
6
(4) 运 算 符 ： 如 “ +” 、 “ − ” 、 “ * ” 、 /”、 >”、 <”等 “/”、“>”、“<”等。 (5) 界符：在语言中是作为语法上的分界符 界符： 号使用的， 号使用的 ， 如“ ， ”、 “ ；” 、 “（ ” 、 “ ） ” 等。 一个程序语言的保留字、 一个程序语言的保留字、运算符和界符 的个数是确定的， 的个数是确定的，而标识符或常数的使用则 不限定个数。 不限定个数。
24
终态一般对应一个return( 语句。 终态一般对应一个return( )语句。 return意味着从词法分析器返回到调用段 return意味着从词法分析器返回到调用段 一般指返回到语法分析器。 ，一般指返回到语法分析器。
图2–4 含有分支或回路的状态示意 (a) 含分支的状态 ；(b) 含回路的状态 含分支的状态i； 含回路的状态i
(3,’if’) (1,指向 的符号表入口) 指向i (1,指向i的符号表入口) (4,’=’) (2,’5’) (3,’then’) (1,指向 的符号表入口) 指向x (1,指向x的符号表入口) (4,’:=’) (1,指向 的符号表入口) 指向y (1,指向y的符号表入口) (5,’;’)
词法分析主要内容回顾
整体部分关系
指一个词所表达的概念是另一个词所表达的概念的整体或部分。如“汽车”和“轮胎” 、“房屋”和“窗户”。整体部分关系有助于理解事物之间的组成关系和结构关系。
词汇的语义角色与搭配
语义角色
指词汇在句子中所扮演的语义角色，如施事、受事、工具等。不同的语义角色决定了词汇在句子中的 不同作用和地位，对理解句子意思至关重要。
深度学习技术的应用
深度学习技术在自然语言处理领域取得了显著成果，如何 将深度学习技术应用于词法分析并提高其性能是未来的研 究热点。
实时性要求
在一些应用场景中，如实时对话系统、在线翻译等，对词 法分析的实时性要求较高，如何在保证准确性的同时提高 处理速度是未来的重要研究方向。
THANKS
识别文本中的命名实体，如人名、 地名、机构名等，并进行分类标 注。
词法分析在自然语言处理中的地位
基础性
01
词法分析是自然语言处理的基础任务之一，为后续的高级任务
提供基础数据支持。
重要性
02
词法分析的结果直接影响到后续自然语言处理任务的准确性和
效率，因此其重要性不言而喻。
广泛性
03
词法分析在自然语言处理的各个领域都有广泛的应用，如信息
词法分析主要内容回顾
目录 Contents
• 词法分析概述 • 词汇的形态结构 • 词汇的语义关系 • 短语与句子的结构分析 • 自动词法分析技术与方法 • 词法分析的应用领域及挑战
01
词法分析概述
词法分析的定义与作用
定义
词法分析是自然语言处理中的一项基 本任务，旨在对输入的文本进行分词 、词性标注等基本处理，为后续的自 然语言处理任务提供基础数据。
规则模板
词法分析
第三章 词法分析
常常把词法分析程序作为独立的一遍或作 为被语法分析程序所调用的子程序。
1、作为独立的一遍：
语法分析前进行词法分析，把单词符号 串形成中间文件存贮。
2019/11/21
中南大学软件学院 陈志刚
6
3.1 词法分析概述
第三章 词法分析
三、词法分析程序的安排
2019/11/21
中南大学软件学院 陈志刚
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六、转换系统
第三章 词法分析
定义：转换系统是具有下列三个特征的状态转换 图，即 1) 开始状态S和终止状态Z 唯一; 2) 无弧进入S，也无弧自Z射出；
3)可能存在标记为空串（ε）的弧。
转换系统与状态转换图的区别： ε弧
ε S1
Z1 ε
S
A
Z
2019/11/21
中南大学软件学院 陈志刚
14
3.1 词法分析概述
五、词法分析程序的输出形式
解：输出的单词串为：
第三章 词法分析
2019/11/21
中南大学软件学院 陈志刚
15
第三章 词法分析
3.2 词法分析程序的设计
一、状态转换图
状态转换图是一张有限方向图。用结点代表状态， 状态之间用箭弧连接，箭弧上的标记（字符）代表 在射出结状态下可能出现的输入字符或字符类。
1 非字母或数字 2
例2：
0
1
U
数字
3
非数字
4
=
5
0 0
V
1
2019/11/21
01
+
6
Z
例3：
*
7
非*
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自然语言处理中的词法分析与句法分析
自然语言处理中的词法分析与句法分析词法分析（Lexical Analysis）是指将一个句子或文本切分成一个个独立的词（Token）的过程。
在自然语言处理中，词法分析主要包括以下几个步骤：1.分词（Tokenization）：将文本切分成词。
例如，将句子“我爱自然语言处理”切分成["我", "爱", "自然语言处理"]。
分词可以使用规则、统计方法或机器学习方法进行。
2.词性标注（Part-of-Speech Tagging）：为每个词标注其词性。
例如，将词语“自然语言处理”标注为“名词短语”，将词语“爱”标注为“动词”。
词性标注可以使用规则、统计方法或机器学习方法进行。
3.词形还原（Lemmatization）：将每个词还原为其基本形式。
例如，将动词的各种时态和语态还原为原形。
词形还原通常使用规则或基于词典的方法。
句法分析（Syntactic Analysis）是指对一个句子的结构进行分析，包括短语结构分析和依存关系分析。
句法分析的目标是确定句子中各词之间的语法关系。
在自然语言处理中，句法分析主要包括以下几个步骤：1.短语结构分析（Phrase Structure Parsing）：根据语法规则，将句子分解成短语（Phrase）。
短语结构分析可以使用基于规则的方法（如上下文无关文法）或基于统计的方法（如基于机器学习的方法）。
2.依存关系分析（Dependency Parsing）：确定句子中词与词之间的依存关系。
依存关系表示词与词之间的句法关系，如主谓关系、动宾关系等。
依存关系分析可以使用基于规则的方法或基于统计的方法。
词法分析和句法分析是自然语言处理中两个重要的步骤。
词法分析解决了单词划分和词性标注的问题，为后续的句法分析提供了基本的信息。
句法分析则进一步对句子的结构和语法关系进行了深入分析，为理解句子的意义和进行更高级的语义分析奠定了基础。
词法分析
1.词法分析分为三部分学习：(1)词法分析程序的设计(2)词法分析器的手工构造(3)词法分析程序的自动构造工具（LEX）词法分析有双重含义：（1）立法：规定单词形成的规则（2）执法：根据构词规则识别输入序列2.词法分析程序的功能：源程序——词法分析器——单词序列扫描器的任务：（1）组织源程序的输入（2）识别单词，转化为内部表示（3）删除注释、空格及无用符号（4）查填符号表（5）检查词法错误3.程序语言单词的分类：（1）关键字（保留字）（2）标识符：用来表示各种名字（3）字面常数（字面量）要区别字面量与常量（4）运算符（5）分界符4.词法分析器的输出（词类编码，单词自身的属性值）词法分析输出的是TOKEN字，并填写符号表，TOKEN和符号表示不同的。
因此，一般将词法分析器识别出的序列称为记号流。
源程序——>词法分析——>符号表、TOKEN字、错误信息词类编码原则：关键字一字一码：常数一类一码；标识符一类一码；界符和算符一符一码。
关键字、算符、界符，它们的此类编码就可以表示其完整的信息，因此其单词自身属性为空。
对于标识符，属性填符号表的入口指针；对常数，属性填常数表的入口指针。
5.词法分析器有三种工作方式：P17（1）作为语法分析器的子程序（2）词法分析器进行单独的一遍扫描（3）与语法分析器并行工作：上述两种均是串行工作方式，效率不够高。
改让词法分析器和语法分析器以生产\消费的形式并行工作（队列，流水线的方式工作）。
6.为了构造词法分析器，要研究构词法，每种词类的构词模式，识别它的数学模型——有穷自动机。
7.手工构造识别单词的DFA：对于每一种单词（关键字，标识符，整数）都要分别构造识别其的DFA。
编写词法分析程序：根据画出的状态转换图构造词法分析程序，每个状态对应一段程序，完成到达此状态的工作；词法分析程序的控制程序模拟状态转换图的状态转换。
8.单词的结构用正规式描述：9.正规式——>NFA——>DFA——>min DFA用LEX建立词法分析程序的过程：LEX源程序lex.l——>LEX编译器——>Lex.yy.c——>C编译器——>a.out输入流——> a.out——>单词序列10.产生和识别单词的规则称为模式按照某个规则或模式识别出的元素称为记号(token)而单词是指被识别出的元素自身的值11.词法分析器是编译器中唯一与源程序打交道的部分，可以认为是整个编译器的预处理器。
第三章词法分析
戴新宇南京大学计算机科学与技术系Outline词法分析的作用词法单元的规约（正则表达式） 词法单元的识别（状态转换图） 有穷自动机词法分析器生成工具及设计词法分析器作用词法分析是读入源程序的输入字符、将它们组成词素，生成并输出一个词法单元序列，每个词法单元对应于一个词素。
常见的做法是：由语法分析器调用，需要的时候不断读取、生成词法单元可以避免额外的输入输出在识别出词法单元之外，还会完成一些不需要生成词法单元的简单处理，比如删除注释、将多个连续的空白字符压缩成一个字符等。
词法分析和语法分析通常，将编译过程的分析划分成两个阶段的原因： 简化编译器的设计，任务分解提高编译器的效率增强编译器的可移植性词法分析相关概念词法单元（Token）：包含单元名（Token-name）和可选的属性值(attribute-value) 单元名是表示某种词法单位抽象符号。
语法分析器通过单元名即可确定词法单元序列的结构。
词素（Lexeme）源程序中的字符序列，它和某类词法单元的模式匹配，被词法分析器识别为该词法单元的实例。
模式（Pattern）词法单元的词素可能具有的形式。
可以用正则表达式来表示。
词法单元示例词法单元的属性一个模式匹配多个词素时，必须通过属性来传递附加的信息。
属性值将被用于语义分析、代码生成等阶段。
不同的目的需要不同的属性。
因此，属性值通常是一个结构化数据。
词法单元id的属性词素、类型、第一次出现的位置、…词法单元示例（名和属性值）词法分析器的构造实现两种方法：基于词法单元的词法结构图或其它描述，手工编写代码扫描输入中的每个词素，并返回识别到的词法单元信息。
使用词法分析器生成工具（如lex flex）。
给出描述词素的模式，利用工具编译为具有词法分析器功能的代码。
高效且简单。
正则表达式一种描述词素模式的重要表示方法Outline词法分析的作用词法单元的规约（正则表达式） 词法单元的识别（状态转换图） 有穷自动机词法分析器生成工具及设计相关概念字母表：一个有限的符号集合二进制{0，1}ASCIIUnicode典型的字母表包括字母、数位和标点符号串：字母表中符号组成的一个有穷序列 串s的长度|s|空串ε，长度为0的串语言：给定字母表上一个任意的可数的串的集合 语法正确的C程序的集合，英语，汉语相关概念（2）和串有关的术语（banana）前缀：从串的尾部删除0个或多个符号后得到的串。
词法分析的名词解释
词法分析的名词解释词法分析是编译器设计中的重要环节之一，也是理解和分析程序语言的起点。
本文将对词法分析这一概念进行深入解释，从定义、作用、步骤等角度进行论述。
一、定义词法分析，又被称为扫描器或词法扫描器，是编译器中的一个阶段，其目的是将程序代码转化为一个个有意义的单词或记号（Token），并为之分配相应的词法单元。
换言之，词法分析就是将输入的字符序列分割成一个个有独立含义的单元。
二、作用词法分析的作用是为编译器对程序进行后续处理提供基础。
在编译器的工作流程中，词法分析是首个执行的步骤，它负责将源代码按照语法规则进行单词划分，方便后续步骤对程序结构和语义的分析。
词法分析的作用主要有以下几个方面：1. 标记化：将程序代码划分为有限个词法单元，为后续处理提供便利；2. 错误检测与恢复：识别出非法的单词或字符序列，并提供错误处理机制，如给出错误提示或忽略错误部分，保证程序的正常处理；3. 符号表生成：收集并存储程序中出现的标识符、常量等信息，为语义分析和中间代码生成提供数据支持。
三、步骤词法分析的步骤主要包括以下几个阶段：1. 去除空白符和注释：将程序代码中的空格、制表符、换行符等无实际意义的字符过滤掉，并将注释部分剔除；2. 词素划分（Lexical Analysis）：将程序代码划分为一个个词法单元，将其按照事先定义好的语法规则进行拆分和识别；3. 执行模式匹配（Pattern Recognition）：根据已定义的正则表达式或有穷自动机，将词法单元与模式进行匹配；4. 记号生成（Token Generation）：为每个词法单元生成记号，并为之分配相应的词法单元；5. 错误处理（Error Handling）：对于识别出的非法单词或字符序列，触发错误处理机制，如错误提示或忽略错误部分。
四、常见的词法单元类型词法单元是指词法分析的最小单位，也即程序代码中有独立含义的最小单元。
在编程语言中，常见的词法单元类型包括以下几种：1. 标识符（Identifier）：代表程序中的变量名、函数名等标识符；2. 关键字（Keyword）：具有特殊含义的固定标识符，用于表示特定语法结构或功能；3. 常量（Constant）：固定值的表示，包括整数、浮点数、字符串等；4. 运算符（Operator）：用于进行各种运算操作的符号，如加号、减号、乘号等；5. 界符（Delimiter）：用于界定语法结构的符号，如括号、分号、逗号等。
词法分析
正规式和正规集的递归定义： 1) ε 和 Φ 都是 ∑ 上的正规式，它们所表示的正规集 分别为 {ε} 和 Φ； 2) 任何 a∈∑, a 是 ∑ 上的一个正规式，它所表示的 正规集为 {a}； 3) 假定 e1 和 e2 都是 ∑ 上的正规式，它们所表示的 正规集分别记为 L(e1)和 L(e2)，则： e1|e2、e1e2 和(e1)* 也都是正规式，它们所表示 的正规集分别为 L(e1)∪L(e2)（或）、L(e1)L(e2) （连接积）和(L(e1))*（闭包），优先级为闭包、连 接积、或。 仅由有限次使用上述三步骤而得到的表达式才是∑上的正 规式。仅由这些正规式所表示的字集才是∑上的正规集。 12
14
正规式的等价
若两个正规式所表示的正规集相同，则认为二者等价。 两个等价的正规式 R1 和 R2 记为 R1=R2。 【例如】 (a|b)* = (a*|b*)* b(ab)* = (ba)* b
15
正规式的性质：
令 A、B和C均为正规式，有下列关系成立： A|B = B|A A|(B|C)=(A|B)|C 交换律 结合律
20
【例 】将描述标识符的正规式R=l(l|d)*转 换成相应的正规文法
令 S 是文法开始符号，根据规则(2)变换为 Sl(l|d)* 根据规则(3)变换为 SlA A(l|d)* 根据规则(4)变换为 SlA A(l|d)A A->ε B(l|d)B B->ε 进一步变换为 SlA AlA|dA|ε
词法分析器所输出的单词符号常常表示成如下的二元式： （单词种别，单词符号的属性值） 1. 单词种别（它是语法分析需要的信息） 通常用整数编码。 一个语言的单词符号如何分种，分成几种，怎样编码， 是一个技术性的问题。它主要取决于处理上的方便。 标识符一般统归为一种。 常数则按类型分种。 关键字可将其全体视为一种，也可以一字一种。采用 一字一种的分法实际处理起来较为方便。运算符可采 用一符一种的分法，但也可以把具有一定共性的运算 符视为一种。 至于界符一般用一符一种的分法。
编译原理 第五章 词法分析
三、LEX编译程序的工作过程：
1.根据每条识别规则Pi {ACTION i}构造相应的非确 定有限自动机NFA，分别画出它们的状态转换图； 2.将所有的状态转换图连接成一个完整的状态转换图； 3.由状态转换图构造状态转换矩阵； 4.将状态转换矩阵确定化； 5.根据DFA，构造词法分析器；
预处理 子程序 扫描器 单词符号
输入 列表 输入缓冲区
扫描缓冲区
词法分析器的结构
三、设置缓冲器的必要性
之所以要设置缓冲器，是因为对于许多源程序而言，有 时词法分析器为了得到某个单词符号的确切性质，只从该符 号本身所含有的字符不能作出判定，还需要超前扫描若干字 符之后，才能作出确切的分析。 例如：有合法的Fortran语句： DO99K=1，10 和 DO99K=1.10 前者是循环语句，后者是赋值语句，两者的区别在于等 号后的第一个界符不同，前者是逗号，后者是句号，因此为 了识别前者中的关键字‘“DO”，必须超前扫描若干字符之 后，才能作出确切的判定。
3、词法分析器和语法分析器作为协同程序 如果两个或两个以上的程序，他们之间交叉执行，这些程序称为协同程 序。词法分析器和语法分析器也可协工作的方式安排在同一遍中，以生产 者和消费者的关系同步运行。
1.词法分析单独作为一遍
S.P.(字符串)
第一 遍 词法分析 单词 串 S.P.(符号串) 第二 遍 语法分析
例如：
%{ int wordCount = 0; int noCount = 0; %} chars [A-za-z] numbers ([0-9])+ words {chars}+ 注意：凡是对已经定义的正则表达式的名字的引用，都必须用花括 号将它们括起来。在LEX源程序中，起标识作用的符号%%，%{以及%}都 必须处在所在行的最左字符位置。
词法分析
源程序
Token
词法分析程序
语法分析程序
get token
§4.2 单词的描述工具
正规文法（regular grammar）：
G=(VN,VT,S,P),其中p中的每一个规则都满足：
A
aB或A
a，其中
A,
B
VN
,
a
V T
程序设计语言中的单词可以用下述规则描述： <标识符> l|l<字母数字> <字母数字> l|d|l<字母数字>|d<字母数字> <运算符> +|-|*|/|=…….
种。 常数：按照类型来分（整，实，布尔型等等） 算符：一符一种 界符：一符一种 标识符：统归为一种
状态转换图
转换图：有向图。它是设计词法分析程序的一种 好途径。
结点代表状态，用圆圈表示，状态之间用箭 弧连接。箭弧上的标记表示在射出结点状态下可 能出现的输入字符和字符类。
大多数程序语言的单词符号都可以用转换图来实现。
程序设计语言的单词都能用正规式 来定义.
正规式的等价
若两个正规式e1和e2所表示的正规集 相同,则说e1和e2等价,写作e1=e2。
例如： e1= (ab)， e2 = ba e1= b(ab) , e2 =(ba)b
正规式服从的代数规律
设r,s,t是正规式 rs=sr r(st)=(rs)t (rs)t=r(st) r(st)=rsrt
手工设计词法分析器：构造一个识别某个简单语言的所 有单词符号的转换图，用程序实现状态转换。
把关键字作为一类特 殊的标识符来处理， 因此关键字不专设对 应的转换图。
因此应该将种别编码 放在一个保留字表中 。当转换图识别出一 个标识符时，就去查 对这张表，确定是否 为关键字
词法分析知识点总结
词法分析知识点总结一、词法分析的基本概念1. 词法分析的定义词法分析是自然语言处理和计算机语言处理中的一个重要领域，它涉及到研究自然语言的词法结构、词法规则、单词辨识和语言模式匹配等内容。
通过词法分析，我们可以更好地理解和解释文本中的语言现象，处理和管理大量的文本数据，并且可以进行文本分类、关键词提取、信息检索和语言模式匹配等各种应用。
2. 词法分析的基本任务词法分析的基本任务包括：单词辨识、分词和断句。
单词辨识是指根据相应的词法规则将文本中的单词和标点符号识别出来；分词是指将文本按照相应的语言规则进行分割，形成一个个有意义的词单元；断句是指将文本按照相应的语言规则进行分割，形成一个个有意义的句子。
3. 词法分析的基本方法词法分析的基本方法包括：基于规则的词法分析和基于统计的词法分析。
基于规则的词法分析是指根据语言的词法规则和语法规则，通过对文本进行分析和处理，得到相应的词法信息；基于统计的词法分析是指根据大量的语料库数据，通过统计分析和机器学习等技术，得到文本中的词法信息。
4. 词法分析的基本原理词法分析的基本原理包括：正则表达式、自动机理论和语言模型。
正则表达式是一种描述文本模式的表达式，通过对文本进行匹配和识别，得到相应的词法信息；自动机理论是一种描述文本结构的理论，通过对文本进行分析和处理，得到相应的词法信息；语言模型是一种描述文本语言现象的模型，通过对文本进行建模和分析，得到相应的词法信息。
二、词法分析的相关知识点1. 词法规则的设计词法规则是词法分析的基础，它包括：单词的形态、语义和用法规则。
单词的形态规则是指单词的结构、词根、词缀、词性和语法等规则；单词的语义规则是指单词的含义、词义和搭配等规则；单词的用法规则是指单词的用法、谓词、主语、宾语和修饰等规则。
2. 分词和断句的处理方法分词和断句是词法分析的基本任务，它包括：正向最大匹配、逆向最大匹配、最短路径匹配和动态规划匹配。
正向最大匹配是指从文本的左边开始匹配，匹配长度最大的词；逆向最大匹配是指从文本的右边开始匹配，匹配长度最大的词；最短路径匹配是指通过路径规划算法，得到最短路径匹配结果；动态规划匹配是指根据文本的属性和上下文，得到最佳的匹配结果。
工学第四章词法分析1课件
内部字符串
整数值
数值
0或1 内部字符串
-
-
-
-
…..
-
-
-
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考虑下述C++代码段：while (i>=j) i--; 经词法分析器处理后，它将被转换为如下的单词符号 序列： <while, -> <(,-> <id,指向i的符号表项的指针> <>=,-> <id,指向j的符号表项的指针> <),-> <id,指向i的符号表项的指针> <--,-> <;,->
点，另一个为句末符。所以一直搜索到这里 才能区分开1 句是DO语句，3语句是赋值句。 语句2、4主要区别在于右括号之后的第一个字符：一个 为字母，另一个为等号。所以也只能搜索到该字符才能得 到语句2是IF语句，语句4是赋值句。
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第四章：词法分析
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4.2单词的描述工具
的值。标识符单列一种。常数按类型分种类。
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第四章：词法分析
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1）按单词种类分类
单词名称
类别编码 单词值
标识符
1
无符号常数(整)
2
无符号浮点数
3
布尔常数
4
字符串常数
5
保留字
6
分界符
7
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第四章：词法分析
内部字符串 整数值 数值 0或1 内部字符串 保留字或内部编码 分界符或内部编码
任何a∈Σ, a是Σ上的一个正规式,它所表示的正规集为
第三章_词法分析
∑*的子集U和V的连接（积）定义为
UV { | U, V}
V自身的 n次积记为 V n VV V
n
规定V0={}，令
V * V 0 V1 V 2 称V*是V的闭包;
记 V VV * V 1 V 2
称V+是V的正规闭包。
3.3.1 正规式与正规集
有限自动机
有限自动机所讨论的问题
确定的有限自动机DFA 不确定的有限自动机NFA NFA的确定化 DFA的最小化
标识符单列一种；标识符自身的值表示成按机器字节划分 的内部码。
常数按类型分种；常数的值则表示成标准的二进制形式。
3.1.1 词法分析器的功能和输出形式
例 FORTRAN程序
IF (5.EQ.M) GOTO 100 输出单词符号： 逻辑IF (34，-) 左括号 (2，-) 整常数 (20， ‘5’的二进制) 等号 (6，-) 标识符 (26， ‘M’) 右括号 (16，-) GOTO (30，-) 标号 (19， ‘100’的二进制)
END;
状态转换图实现示例
'0'..'9':
BEGIN WHILE DIGIT DO BEGIN CONCAT;GETCHAR END; RETRACT; RETURN ($INT，DBT)
END;
'=': RETURN ($ASSIGN，-); '+': RETURN ($PLUS，-);
状态转换图实现示例
4 算符和界符的识别
把多个字符符合而成的算符和界符拼合成一个 单一单词符号。：=， **， .EQ.
3.2.3 状态转换图
第4章 词法分析
单词的描述工具--正规式
若两个正规式e1和e2所表示的正规集相同，则 称e1和e2等价，写作e1=e2。 例：
若e1=a|b，e2=b|a，则有e1=e2，a|b=b|a。 b(ab)*=(ba)*b (a|b)*=(a*b*)*
单词的描述工具--正规式
设r, s, t为正规式，正规式服从的代数规律有：
Z K是一个终态集，终态也称可接受状态或结束 状态。
有穷自动机
例：
DFA M=（{S，U，V，Q}，{a，b}，f，S，{Q}） 其中 f 定义为： f（S，a）=U f（V，a）=U f（S，b）=V f（V，b）=Q f（U，a）=Q f（Q，a）=Q f（U，b）=V f（Q，b）=Q
有穷自动机
不断应用上述规则做变换, 直到每个产生式都符合正规文法 的形式。
正规文法与正规式的等价性
练习
将r=a(a|b)*转换成相应的正规文法。
转换规则： (1) 形如 Axy 改为 AxB, By，BVN (2) 形如 Axy 改为 AxB, Ay, BxB, By, BVN (3) 形如 Axy 改为 A x, A y
DFA 的状态图表示
a S U
a
a，b
b
a
Q
b
V
b
有穷自动机
DFA 的矩阵表示
状态 字符
S U V Q
a U Q U Q
b V V Q Q
0(非终态) 0(非终态) 0(非终态) 1(终态)
有穷自动机
∑*上的符号串t在DFA M上运行.. （我们将t表示成t1tx的形式, 其中t1∈∑,tx∈∑*） 在DFA M上运行的定义为： f（Q，t1tx）=f（f（Q，t1），tx）,其中Q∈K。
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词法分析器的实现开篇编译，简单的说，就是把源程序转换为可执行程序。
从hello world 说程序运行机制里面简单的说明了程序运行的过程，以及一个程序是如何一步步变成可执行文件的。
在这个过程中，编译器做了很多重要的工作。
对底层该兴趣的我，自然的，也就迫切想搞清楚编译的内部实现，也就是编译的原理。
这篇文章主要说的是编译器前端，词法分析器的原理，最后会给出一个词法分析器的简单实现。
介绍编译简单的说，就是把源程序转化为另一种形式的程序,而其中关键的部分就是理解源程序所要表达的意思，才能转化为另一种源程序。
可以用一个比喻来说明问题：人A和人B想要交谈，但是他们都不知道彼此的语言，这就需要一个翻译C，同时懂得A和B的语言。
有了C做中间层，A和B才能正常交流。
C的作用就有点像编译器，它必须能理解源程序所要表达的意思，才能把信息传递给另一个。
编译器也一样，它的输入是语言的源文件（一般可以是文本文件）对于输入的文件，首先要分离出这个输入文件的每个元素（关键字、变量、符号、、）然后根据语言的文法，分析这些元素的组合是否合法，以及这些组合所表达的意思。
程序设计语言和自然语言不一样，都是用符号来描述，每个特定的符号表示特定的意思，而且程序设计语言是上下文无关的。
上下文无关就是某一个特定语句所要表达的意思和它所处的上下文没有关系，只有它自身决定。
这篇博文主要说的就是词法分析，也就是把输入的符号串整理成特定的词素。
词法分析定义：词法分析器的功能输入源程序，按照构词规则分解成一系列单词符号。
单词是语言中具有独立意义的最小单位，包括关键字、标识符、运算符、界符和常量等(1) 关键字是由程序语言定义的具有固定意义的标识符。
例如，Pascal 中的begin，en d，if，while都是保留字。
这些字通常不用作一般标识符。
(2) 标识符用来表示各种名字，如变量名，数组名，过程名等等。
(3) 常数常数的类型一般有整型、实型、布尔型、文字型等。
(4) 运算符如+、-、*、/等等。
(5) 界符如逗号、分号、括号、等等。
输出：词法分析器所输出单词符号常常表示成如下的二元式：(单词种别，单词符号的属性值)单词种别通常用整数编码。
标识符一般统归为一种。
常数则宜按类型（整、实、布尔等）分种。
关键字可将其全体视为一种。
运算符可采用一符一种的方法。
界符一般用一符一种的方法。
对于每个单词符号，除了给出了种别编码之外，还应给出有关单词符号的属性信息。
单词符号的属性是指单词符号的特性或特征。
示例：比如如下的代码段：while(i>=j) i--经词法分析器处理后，它将被转为如下的单词符号序列：<while, _><(, _><id, 指向i的符号表项的指针><>=, _><id, 指向j的符号表项的指针><), _><id, 指向i的符号表项的指针><--, _><;, _>词法分析分析器作为一个独立子程序词法分析是编译过程中的一个阶段，在语法分析前进行。
词法分析作为一遍，可以简化设计，改进编译效率，增加编译系统的可移植性。
也可以和语法分析结合在一起作为一遍，由语法分析程序调用词法分析程序来获得当前单词供语法分析使用。
词法分析器设计输入、预处理词法分析器工作的第一步是输入源程序文本。
在许多情况下，为了更好地对单词符号识别，把输入串预处理一下。
预处理主要滤掉空格，跳过注释、换行符等。
超前搜索词法分析过程中，有时为了确定词性，需超前扫描若干个字符。
对于FORTRAN 语言，关键字不作为保留字，可作为标识符使用，空格符号没有任何意义。
为了确定词性，需超前扫描若干个字符。
在FORTRAN中1 DO99K=1,102 IF(5.EQ.M) I=103 DO99K=1.104 IF(5)=55这四个语句都是正确的语句。
语句1和2 分别是DO和IF语句，语句3和4是赋值语句。
为了正确区别1和3，2和4语句，需超前扫描若干个字符。
1 DO99K=1,102 IF(5.EQ.M) I=103 DO99K=1.104 IF(5)=55语句1和3的区别在于符号之后的第一个界符：一个为逗号，另一个为句末符。
语句2和4的主要区别在于右括号后的第一个字符：一个为字母，另一个为等号。
为了识别1、2中的关键字，必须超前扫描多个字符。
超前到能够肯定词性的地方为止。
为了区别1和3，必须超前扫描到等号后的第一个界符处。
对于语句2、4来说，必须超前扫描到与IF后的左括号相对应的那个右括号之后的第一个字符为止。
状态转换图词法分析器使用状态转换图来识别单词符号。
状态转换图是一张有限方向图。
在状态转换图中，有一个初态，至少一个终态。
其中0为初态，2为终态。
这个转换图识别（接受）标识符的过程是：从初态0开始，若在状态0之下输入字符是一个字母，则读进它，并转入状态1。
在状态1之下，若下一个输入字符为字母或数字，则读进它，并重新进入状态1。
一直重复这个过程直到状态1发现输入字符不再是字母或数字时（这个字符也已被读进）就进入状态2。
状态2是终态，它意味着到此已识别出一个标识符，识别过程宣告终止。
终态结上打个星号意味着多读进了一个不属于标识符部分的字符，应把它退还给输入口中。
如果在状态0时输入字符不为“字母”，则意味着识别不出标识符，或者说，这个转换图工作不成功。
正规表达式与正规集正规表达式是说明单词的一种重要的表示法(记号)，是定义正规集的工具。
在词法分析中，正规表达式用来描述标示符可能具有的形式。
定义(正规式和它所表示的正规集)：设字母表为S，1. e和Ø都是S上的正规式，它们所表示的正规集分别为{e}和{ }；2. 任何aÎS，a是S上的一个正规式，它所表示的正规集为{a}；3. 假定U和V都是S上的正规式，它们所表示的正规集分别为L(U)和L(V)，那么，(U), U|V, U·V, U*也都是正规式,它们所表示的正规集分别为L(U), L(U)ÈL(V), L(U)L(V)和(L(U))*；4. 仅由有限次使用上述三步骤而定义的表达式才是S上的正规式，仅由这些正规式所表示的字集才是S上的正规集。
正规式的运算符的“½”读为“或” ,“· ”读为“连接”；“*”读为“闭包”(即，任意有限次的自重复连接)。
在不致混淆时，括号可省去，但规定算符的优先顺序为“(”、“)”、“*”、“· ”、“½” 。
连接符“· ”一般可省略不写。
“*”、“· ”和“½” 都是左结合的。
例令S={a,b}，S上的正规式和相应的正规集的例子有：正规式正规集a {a}a½b {a,b}ab {ab}(a½b)(a {aa,ab,ba,bb}a * {e ,a,a, ……任意个a的串}ba* {b, ba, baa, baaa, …}(a½b)* {e ,a,b,aa,ab ……所有由a和b组成的串}(a½b)*(aa½bb)(a½b)* {S*上所有含有两个相继的a或两个相继的b组成的串}定理：若两个正规式U和V所表示的正规集相同,则说U和V等价,写作U=V。
证明b(ab)*=( ba)*b证明：因为L(b(ab)*)={b}{e, ab, abab, ababa b, …}={b, bab, babab, bababab, …}L((ba)*b) ={e, ba, baba, bababa, …}{b}={b, bab, babab, bababab, …}= L(b(ab)*)所以, b(ab)*=( ba)*b设U，V，W为正规式，正规式服从的代数规律有：(1) U½V=V½U (交换律)(2) U½(V½W)=(U½V)½W (结合律)(3) U(VW)=(UV)W (结合律)(4) U(V½W)=UV½UW (V½W)U=VU½WU (分配律)(5) eU=U e=U分析器的简单实现上文主要介绍了词法分析的一些相关的知识，而对词法分析器的具体实现还没有具体提到，为了能更好的理解词法分析，我写了一个简单的词法分析器。
虽然说是语法分析器，但实现的功能很简单，只是对输入的程序把注释去掉，其中用到了上面关于状态转换图部分的知识。
分析：一般的程序设计语言，注释部分的形式为；/* 注释部分、、、、*/我们的程序总是顺序的一个一个字符读取输入文件的。
我们的目的是把注释部分去掉，那么对于输入的字符流，我们只要识别出“/*”就知道后面的部分是注释部分，直到识别输入流中出现"*/"为止。
对字符流的处理是一个一个进行的，每读入一个字符，就判断，如果字符是“/”,就说明后面的部分可能是注释，再看下一个输入字符，如果是“*”, 就是上面所说的情况：“ /*”那么后面的部分就是注释部分，然后再用相同的方法找出"*/"就可以了。
这个识别的过程就可以用状态转换图来清晰的表示:对于读入的每个符号都要进行判断，如果是“/”说明后面的部分有可能是注释，进入状态1。
如果后面的输入是“*”那么就可以确定以后的内容为注释内容，如果后面的输入不是"*"，说明后面的内容不是注释，前面出现的"/"可能是做除号使用，如“5/3”其实上面的流程图也就对应了程序实现的逻辑，可以用switch-case 来实现，对于每个输入，判断后跳转到相应的状态，然后继续判断。
下面是程序伪代码：while((ch=getchar())!=EOF)switch(state)case 1 :if ch=="/",state=2,break;case 2: if ch=="*",state=3else state=1;break;case 3:..........case 4:..........词法分析器这个程序比较简单，就不给出源代码了。
接下来是一个简单的词法分析器的代码，可以实现对关键字（如while end if 等），对数字的识别，去掉空格符等。
下面是这个分析器的功能：1、待分析的简单语言的词法（1）关键字：begin if then while do end所有关键字都是小写。
（2）运算符和界符：:= + –* / < <= <> > >= = ; ( ) #（3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（NUM），通过以下正规式定义：ID=letter（letter| digit）*NUM=digit digit *（4）空格由空白、制表符和换行符组成。