在编译原理中,正则表达式、NFA、DFA是不可分割地三个概念,其中DFA是NFA中唯一的有限自动机,在编译器的语法分析、词法分析、优化、代码生成中都有广泛应用。所以对于DFA的学习是非常重要的。那么怎么画DFA呢?
一、确定有限状态集
DFA是Determinate Finite Automaton的缩写,即确定性有限自动机。其定义了一个五元组:Q、∑、δ、q0、F,其中Q是有限状态集,∑是输入字母表,δ是从一个状态到另一个状态的转移函数,q0是起始状态,F是终止状态集。所以画DFA,首先需要确定一个有限状态集。
二、确定输入字母表
输入字母表就是一个字符集合,例如{a, b},{0, 1, 2, ..., 9}等。在实际中,输入的字符集合可以通过自然语言的分词、词性标注等方式划分出来。
三、确定状态转移函数
状态转移函数是指从一个状态经过输入字符到达另一个状态的函数。通常情况下可以采用如下的方式确定状态转移函数:
设定一个状态表,表格中列出所有可能的输入字符,每一个行是一个状态,每一个格子是该状态下输入该字符后转移到的状态。
四、确定初始状态和接收状态集合
在画DFA时还需要明确起始状态和终止状态集合。在实际中,通常可以从一个状态表中任意挑选一个状态作为初始状态,考虑到实际中,字符可能只有一个或者没有,所以在确定接收状态集合时需要根据相应的输入进行考虑。
五、举例说明
假设要画DFA来识别二进制数字字符串,首先需要确定状态集合,假设状态集合为{a, b},接着需要明确输入字母表,这里输入字母表为{0, 1}。
在这个例子中,状态转移函数可以通过一个简洁的表格来表示,如下表:
|Q|1|0|
|-|-|-|
|a|b|a|
|b|a|b|
接着需要指明起始状态,假设起始状态为a,以及所有接收状态集合,假设接收状态集合为{b},那么最后得到一个简单的DFA。
六、总结
DFA在实际的编译中是非常重要的工具,在实际的编译器设计中也应用得非常广泛。本文从多个角度分析了如何画DFA,通过简单的例子让读者能够了解DFA的基本概念和如何使用DFA实现相应的编译处理。
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