编译原理课设—正规式r与正规文法G相互转换的程序设计

目录TOC \o "1-3" \h \u HYPERLINK \l _Toc15886 1、引言 PAGEREF _Toc15886 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc26683 2、设计原理 PAGEREF _Toc26683 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc8487 2.1、正规文法的定义 PAGEREF _Toc8487 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc12858 2.2、正规式的定义 PAGEREF _Toc12858 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc25836 2.3、正规文法和正规式的等价性 PAGEREF _Toc25836 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc3785 2.3.1、将正规式转换成正规文法...........PAGEREF _Toc3785 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc12357 2.3.2、将正规文法转换成正规式.........PAGEREF _Toc12357 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc32712 3、总体算法设计 PAGEREF _Toc32712 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc455 3.1、正规式转化为正规文法的算法 PAGEREF _Toc455 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc17638 3.2、正规文法转化为正规式的算法...........PAGEREF _Toc17638 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc4135 4、详细设计 PAGEREF _Toc4135 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc24761 4.1、算法涉及到的各个结构体 PAGEREF _Toc24761 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc18291 4.1.1、每个文法规则右部非终结符前面的终结符串........................ PAGEREF _Toc18291 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc31651 4.1.2、每个文法规则右部结构体.........PAGEREF _Toc31651 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc4330 4.1.3、每条文法规则结构体 PAGEREF _Toc4330 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc15042 4.1.4、文法规则结合 PAGEREF _Toc15042 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc17058 4.2、主要函数 PAGEREF _Toc17058 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc4990 4.2.1、创建文法的一条规则 PAGEREF _Toc4990 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc15715 4.2.2、合并规则右部相同非终结符的项PAGEREF _Toc15715 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc10359 4.2.3、规则的替换 PAGEREF _Toc10359 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc12898 5、调试与运行结果 PAGEREF _Toc12898 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc25305 5.1、调试方法记录 PAGEREF _Toc25305 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc6078 5.2 、实验结果记录 PAGEREF _Toc6078 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc21348 5.2.1、第一组测试数据 PAGEREF _Toc21348 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc18919 5.2.2、第二组测试数据 PAGEREF _Toc18919 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc171 5.2.3、第三组测试数据 PAGEREF _Toc171 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc2404 6、课程设计总结与心得体会 PAGEREF _Toc2404 错误！未定义书签。

HYPERLINK \l _Toc13401 7、参考文献 PAGEREF _Toc13401 错误！未定义书签。

正规式r与正规文法G相互转换的程序设计摘要：在计算机编译理论中，正规式、正规文法、自动机的理论以及它们之间的等价性问题是编译理论的等价基础，其中正规式和自动机，正规文法和自动机之间的等价性问题，已经得到了比较圆满的解决。

本文主要讨论正规式和正规文法之间相互转换的方法。

关键字：编译原理正规式正规文法相互转换1、引言程序设计语言中的单词是基本语法符号。

单词符号的语法可以用有效的工具加以描述，并且基于这类描述工具，可以建立词法分析技术，进而可以建立词法分析程序的自动构造方法。

多数程序设计语言的单词的语法都能用正规文法或3型文法来描述。

正规式也称正则表达式，是表示正规集的工具，也是我们用以描述单词符号的方便工具。

因此，熟练掌握正规文法、正规式以及它们之间的相互转化是非常必要的。

2、设计原理2.1、正规文法的定义正规文法是左线性文法和右线性文法的统称。

它们都是Chomsky分类下的3型文法。

由正规文法产生的语言称为正规集。

2.1.1、右线性文法设G[S]=(V N，V T，P，S)，若P中的产生或均有如下的形式：A→aB或A→a（A∈V N，a∈V T）,则称G为右线性文法。

例如，文法G1[S]=({S,A,B}，{a,b}，P1,S)其中P1={S→aA，A→aA，A→bB，A→b，B→bB，B→b}，由定义可知该文法为一右线性文法。

2.1.2、左线性文法若一个文法G[S]=(V N，V T，P，S)中的产生式均有如下的形式：A→Ba或A→a（A，B∈VN，a∈VT），则称G为左线性文法。

例如，文法G2[S]=({S,A}，{a,b}，P2，S)其中P2={S→Sb，S→Ab，A→Aa，A→a}，由定义可知该文法为一左线性文法。

[注:]由于左线性文法和右线性文法是等价的，本次课程设计为简化需要，只考虑右线性文法和正规式之间的转换。

2.2、正规式的定义正规式是描述程序语言单词的表达式，对于字母∑，其上的正规式及其表示的正规集可以递归定义如下：①ε是一个正规式，它表示集合L(ε)={ε}。

②若a是∑上的字符，则a是一个正则式，它所表示的正规集L(a)={a}。

③若正规式r和s分别表示正规集L(r)=L(s)，则（a）r|s是正规式，表示集合L(r)∪L(s)；（b）r·s是正规式，表示集合L(r)L(s)；（c）r*是正规式，表示集合(L(r))*；（d）(r)是正规式，表示集合L(r)。

仅由有限次地使用上述三个步骤定义的表达式才是∑上的正规式。

运算符“|”、“·”、“*”分别称为“或”、“连接”和“闭包”。

在正规式的书写中，连接运算符“·”可省略。

运算符的优先级从高到低顺序排列为：“*”、“·”、“|”。

2.3、正规文法和正规式的等价性一个正规语言可以由正规文法定义，也可以由正规式定义，对任意一个正规文法，存在一个定义同一个语言的正规式；反之，对每个正规式，存在一个生成同一语言的正规文法，有些正规语言很容易用文法定义，有些语言更容易用正规式定义，这里两者间的转换，从结构上建立它们的等价性。

2.3.1、将正规式转换成正规文法将∑上的一个正规式r转换成文法G=（VN ，VT，S，P）。

令VT=∑，确定产生式和VN的元素用如下办法。

选择一个非终结符S生成类似产生式的形式S→r，并将S定位G的识别符号。

为表述方便，我们将S→r称作正规式产生式，因为在“→”的右部含有：“*”、“·”或“|”等正规式符号。

不是V中的符号。

若x和y都是正规式，对形如A→xy的正规式产生式，重写成：A→xB，B→y两产生式，其中B是新选择的非终结符，即B∈VN。

对形如A→x*y的正规式产生式，重写为：A→xBA→yB→xBB→y 其中B为一新非终结符。

对形如A→x|y的正规式产生式，重写为：A→xA→y不断利用上述规则做变换，直到每个产生式都符合正规文法的形式。

2.3.2、将正规文法转换成正规式将正规文法装换成正规式。

基本上是上述过程的逆过程，最后只剩下一个开始符号定义的正规式。

其转化规则列于下表：文法产生式 正规式 规则1A→xB B→y A=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y文法产生式 正规式 规则1A→xB B→y A=xy规则2A →xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y正规式 规则1A→xB B→y A=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y规则1A→xB B→y A=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y规则1A→xB B→y A=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|yA→xB B→y A=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→xA→y A=x|yA=xy规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y 规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y规则2A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|y A→xA|y A=x*y规则3A→x A→y A=x|yA=x*y规则3A→x A→y A=x|y规则3A→x A→y A=x|y规则3A→x A→y A=x|yA→x A→y A=x|yA=x|y3、总体算法设计3.1、正规式转化为正规文法的算法利用编译原理中的算符优先分析方法对正规式进行分析，可以得到将正规式转化为正规文法的算法。

为了顺利实现转化算法，使用了两个工作栈，一个是OPTR，用以寄存运算符，另一个是OPND，用以寄存操作数、中间结果或最后结果，算法如下：说明：函数comp（x,y）的作用是：根据算符优先关系表，返回x和y的优先关系。

函数operate（T,X,Y）的作用是：将文法符号X，Y所对应的文法（若X，Y是非终结符，则它们代表已知文法的开始符）按运算符T拼接成新的文法。

operate返回新文法的开始符。

3.2、正规文法转化为正规式的算法正规式与正规文法等价性的另一个方面即正规文法转换为正规式的问题，下面给出的转化算法可以将任意一个正规文法转化为与其等价的正规式。

在使用该算法的过程中，应注意随时利用正规式的运算律对所得结果进行化简。