有穷自动机与词法分析器

3.1 词法分析(续)

字符串空间
– 字符串的存储问题 – 一般方法
• 使用缓冲区记录开始地址和长度
m a r t
mart: 1 4
m a s k w o r d
mask: 5 4 word: 9 4
– 注意检查是否有重复存储的字符串 – 字符编码问题
3.1 词法分析(续)

词法错误校正
– 目的：发现更多的错误，分析继续下去 – 手段：
3.2 确定有穷自动机（续）

有向图与状态表的区别
– DFA的两种表示形式 – 有向图：
• 直观 • 易于理解
– 状态表
• 便于计算和处理 • 便于计算机表示
总结

内容
– 词法分析功能 – 确定有穷自动机

重点
– 确定有穷自动机的概念
作业
– P60 3.1
3.1 词法分析(续)

单词内部表示
– 标识符的内部表示
$id
$id
x1
......
x1z12
......
– 指针方法 – 其它符号的内部表示 – 为什么单独处理标识符
3.1 词法分析(续)

保留字
– 什么识保留字 – 分析保留子的方法
• 保留字表，数据实现 • 非保留字表，程序实现

空格、制表符、换行符
3.2 确定有穷自动机（续）

思考:
– 标识符（带下划线）？
L 0 2
L,D _ L,D
3
3.2 确定有穷自动机（续）

接受偶数个0
0 0 0 1
3.2 确定有穷自动机（续）

思考与练习
– 奇数个0？ – 偶数个0和偶数个1？
3.2 确定有穷自动机（续）

确定有穷自动机状态表
– 状态转换可以使用函数来表示
第三章 有穷自动机 与词法分析器
任课教师 王养廷
主要内容
词法分析
有穷自动机
3.1 词法分析

词法分析功能
– 源程序文件
• ASCII编码 • 文本文件 • 例如：“A1”保存为4131
– 单词
• 源程序的语法成分 • 例如：if, (, …
3.1 词法分析

词法分析功能
– Token
• 单词的内部表示，例如： 程序表示 If then begin end + ASCII码 6966 7468656e 626569676e 656e64 2b Token.class 01 02 03 04 05 Token.seman 6966 7468656e 626569676e 656e64 2b
– 检查配对
• 使用计数器 • 更准确地方法如何实现？
3.1 词法分析(续)

向前看多个字符
– 词法分析有时需要向前看多个字符，例如：
• • • • 10 10.12 10..12 有时需要看到第一个‘.’后的字符才能确定
– 处理技术
• • • • 沿着收到的字符倒退到终态 把回退字符集如缓冲区，以便下一次扫描 引入Token标志 例如：12.3e+q的分析
其中Φ表示给定一个状态和输入字符就可以唯 一确定下一个状态
3.2 确定有穷自动机（续）

自动机定义方式
– 图形法 – 转换表法 – 函数法
3.2 确定有穷自动机（续）

DFA例子（函数法）
– 符号集Σ={0, 1, 2, ...... ,9}; – 状态集合SS={S0, S1}; – 开始状态： S0 ; – 转换函数Φ：SS X Σ →SS; Φ(S0, d)= S1 , Φ(S1, d)= S1 – 终止状态集：{S1};
– 它们可以作为分隔符 – 有的语言空格符无词法意义 – 例如：下面两行等价
• beginx • begin x
– 字符串中的空格需要单独处理 – 换行可以用于行计数
3.1 词法分析(续)

括号类配对
– Pascal语言中的括号类
• • • • • • begin ......end record......end if......then [......] (......) {......}
• 转换函数Φ：SS X Σ →SS;
– 状态转换可以使用图形来表示
• 状态转换图
– 状态转换还可以使用表来表示
3.2 确定有穷自动机（续）

状态转换表示例
0 1
S0 *
S1 S2 S3 *
S1
S0 * S3 * S2
S2
S3 * S0 * S1
1 确定有穷自动机（续）

状态表说明
– 主要状态：第一列 – 输入字符：第一行 – 终结状态：带有*号 – 每个单元的状态表示某个状态接受某个字符 后的状态 – 状态表便于机器处理
3.2 确定有穷自动机

说明
– 有穷自动机（FA） – 确定有穷自动机（DFA） – 非确定有穷自动机（NFA）
3.2 确定有穷自动机（续）

定义
确定有穷自动机（DFA）有以下几个部分组 成：
• • • • • 符号集Σ（输入符号集）; 状态集合SS={S0, S1, S2, S3... Sn}; 开始状态： S0 ; 转换函数Φ：SS X Σ →SS; 终止状态集：{Si1, Si2... Sik};
3.2 确定有穷自动机（续）

实数的DFA
d d 0 1 . 2 d 3 d
3.2 确定有穷自动机（续）

第二个位置上为2的正整数（包括一位）
d 0 d 1 2 3
3.2 确定有穷自动机（续）

思考
– 将上题改成不包括一位，对应的DFA是什么？
3.2 确定有穷自动机（续）

标识符
L,D L 0 2
• 作为语法分析的一个子程序，每次产生一个 Token • 作为编译器独立的一遍、生成Token序列
3.1 词法分析

词法分析功能
– 单词识别
• 从字符串中分离出单个单词
– 主要的单词
• • • • • 标识符 正整数 保留字 符号 ……
3.1 词法分析

词法分析功能
– 词法分析复杂性，例子：
DO 10 I = 1 , 100 DO 10 I = 1. 100
(
28
06
28
3.1 词法分析

词法分析功能
– 标识符
• 用户定义的符号 • 作为一类来处理
– 常量
• 可以作为一类或多类
– 保留字
• 用来分隔语法成分 • 一般每个一类 • 与保留字的区别（算法设计？）
3.1 词法分析

词法分析功能
– 词法分析输入：源程序 – 词法分析输出：Token序列 – 词法分析功能：把源程序转换成Token序列 – 词法分析器种类
• 删去已读过的字符 • 删去已读过的第一个字符
– 特别注意越行字符串的处理
3.1 词法分析(续)

词法分析结束
– 使用程序结束标志
• 例如：Pascal中的end.
– 使用文件结束标志
• 可以有效处理错误程序
3.1 词法分析(续)

使用词法分析的好处
– 使语法分析与语义分析更简练 – 便于使用自动机理论描述 – 有利于提高编译器的效率 – 有利于编译器的移植
3.2 确定有穷自动机（续）

DFA有向图表示
– – 状态 开始状态
–
–
转换边
接受（或终止）状态
3.2 符串 – 作用？？
3.2 确定有穷自动机（续）

特殊例子
d
d
d
3.2 确定有穷自动机（续）

DFA举例
d d
3.2 确定有穷自动机（续）

练习
– 实数的DFA – 第二个位置上为2的所有正整数 – 标识符，由字母字符引导的数字、字母字符 串。 – 接受偶数个0的DFA – 接受奇数个1的DFA – 接受偶数个0和偶数个1的DFA