编译原理笔记5 词法分析

词法分析

1.词法分析是编译的第一个阶段，在单词的级别上分析和翻译源程序。

2.理论基础：有限自动机理论，有限自动机理论与正规文法/正规式之间在描述语言方面有一一对应的关系。

3.正规文法：是Chomsky 3型文法。正规文法是描述正规集的文法，可用于描述程序，设计语言的语法部分。

4.正规集：由正规文法产生的语言。注：正规集是集合，可有穷也可无穷。可通过正规式来形式化表示。

5.正规式：

6.三个概念间的关系：一个正规语言可以用正规文法定义，也可以用正规式定义，对任意一个正规文法，存在一个定义同一个语言的正规式；

同样，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，有些则用正规式定义更容易；两者之间是可以转换的，结构上具有等价性。——由正规文法或正规式定义的语言称为正规集。

7.定理1：若阿尔法，贝塔，伽马是正规式则下述等价式成立。1）阿尔法+贝塔=贝塔+阿尔法2）加法和乘法结合率3）加法和乘法分配率4）空串*阿尔法=阿尔法*空串=阿尔法5）（a*）*=a*6）a*=a+ + a     a+ = aa* = a*a ；7）

8.定理2：若阿尔法、贝塔、伽马是字母表A上的正规式，且空串不属于伽马的语言，则阿尔法=贝塔 | 阿尔法*伽马当且仅当阿尔法=贝塔*伽马的星闭包。

9.正规文法转换成相应正规式。步骤：1）有正规文法的各个产生式写出对应的正规方程式，得到联系方程组。2）把方程组中的非终结符当作变元。3）求此正规式方程组的解，得到关于开始符号S的解：S=w，w属于VT星闭包，w就是所求正规式。

10.有限自动机：

11.确定有限自动机DFA。定义：确定有限自动机是一个五元式M。——状态转换关系表示：状态转换矩阵，状态转换图。注：用矩阵表示转换便于计算机处理，但不直观，而用状态转换图表示比较直观。

12.每读一个字符，状态就向前进至下一状态；记为：“|-”，注：能被DFA  M所接受的字符串的集合，称为自动机M所能识别的语言，记为L（M）。

13.不确定的有限自动机NFA。定义：不确定有限自动机是一个五元式。注：可能有多个初始状态；某个状态通过识别一个符号可以到达不止一个状态。

14.两自动机等价：若两个有限自动机识别的语言相同，则这两个自动机等价。注：存在判定任何两个有限自动机等价性的算法。

15.NFA确定化：对于每个NFA M，存在一个DFA M’，使得L（M）=L（M'）。即，设L是一NFA接受的正规集，则存在一个DFA接受L。

16.NFA确定化算法：因为都是五元组，因此要把这个五元组一一对应上，考虑他们的区别，除了映射关系，1）将NFA中的所有初态覆盖为一个I。初态。2）从新开始状态出发，列表求出其他一切新状态。3）以状态名中包含原有终止状态名的一切新状态作为新终止状态。4）构造DFA M‘。

17.确定有限自动机的化简（最小化）。1）化简条件：接受的语言必须相同。2）化简（最小化）算法基本思想——划分法。第一.将DFA  M中的状态划分为互不相交的子集，每个子集内部的状态都等价；而在不同子集间的状态均不等价。第二.从每个子集中任选一个状态作为代表，消去其他等价状态。第三.把那些原来射入其它等价状态的弧改为摄入相应的代表状态。

18.状态等价：设DFA  M中有两个状态s，t，s，t等价：（s,w）|-*(s1,E)同时（t,w）|-*(t1,E),s1,t1都是终态，即如果从状态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而停止与终态，则称s，t等价。——s，t可区别：如果不等价就是可区别

19.化简算法：1）把状态集S划分为终态集和非终态集。因为终态能识别E，而非终态不能，所以它们是可区别的；2）假定经过k次划分后：子集间可区分，子集内还是否可以划分？