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构造正规式的DFAa((a|b)*|ab*a)*b

希赛网 2024-01-11 16:05:22

正规式(Regular Expression)是计算机科学中的一种形式语言,由正则表达式(regular expression)描述。正规式通常用于字符串匹配、搜索或文本处理问题中,常用的正规式操作包括匹配、查找、替换和分割字符串。

在本文中,我们将讨论如何构造正规式的DFAa((a|b)*|ab*a)*b。

首先,让我们对这个正规式进行分解。它包含三个部分:a,((a|b)*|ab*a)*和b。其中,a和b是普通字符,不需要进行转换。我们需要把正则表达式((a|b)*|ab*a)*转换为DFA。

我们可以使用以下步骤来转换正规式:

1. 将正则表达式转换为NFA(Non-Deterministic Finite Automata)。

2. 将NFA转换为DFA。

步骤1:将正则表达式转换为NFA。

正规式((a|b)*|ab*a)*是一个包含Kleene星号的表达式,因此我们需要首先将其转换为NFA。下面是将((a|b)*|ab*a)*转换为NFA的步骤:

a|b

这个正则表达式可以表示为以下NFA:

在上图中,q0是初始状态,q1和q2是终止状态,并且从q0到q1和q2都有一条a或b的转换。

(a|b)*

将前面的NFA重复零次或多次,我们可以得到以下NFA:

在这个NFA中,q3和q4是新添加的状态,它们都是终止状态,它们通过ε-转换与q0相连。从q0到q3和q4也有a或b的连续转换。

ab*a

这个正则表达式可以表示为以下NFA:

在上图中,q5和q4都是终止状态,从q3到q5中间包含着一些a或b的连续转换,q5到q4则是一个b的转换。

((a|b)*|ab*a)*

将前面的两个NFA合并成为一个,我们可以得到以下NFA:

在这个NFA中,q0是初始状态,q1、q2、q3、q4和q5都是终止状态。从q0出发,可以通过空串转换到q1,q2,q3和q4,也可以在这些状态之间通过a或b的转换进行移动。另外,从q3出发也可以通过ε-转换到q5。

步骤2:将NFA转换为DFA

使用子集构造算法,我们可以将上面的NFA转换为DFA。下面是DFA的状态转换表:

| | a | b |

|---|--------|--------|

| q0| q1,q2 | q0,q4 |

| q1| q3 | q1,q2 |

| q2| q4 | q1,q2 |

| q3| q3,q5 | q4 |

| q4| q2 | q5 |

| q5| q2 | q4 |

在这个DFA中,q0是初始状态,它是通过空串转换到q1、q2、q3和q4形成的。其中,q3和q4是终止状态,即输入符合正规式的字符串应该以b结尾。

综上所述,我们已经成功地将正规式a((a|b)*|ab*a)*b转换为了DFA,并且通过这个DFA可以有效地匹配符合正规式的字符串。

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