编译原理报告：NFA转DFA(详解-附源代码)

学号：******班级：******姓名：******日期：2023目录题目及需求分析……………3设计分析……………………3调试分析……………………7用户手册……………………7测试结果……………………7总结…………7源代码………8题目：NFA转换为等价的DFA实习时间：【问题描述】以定理“设L为一个由不确定的有穷自动机接受的集合，则存在一个接受L的确定的有穷自动机”为理论基础，设计算法实现将不确定的有穷自动机(NFA)转换为与之等价的确定的有穷自动机(DFA)。【基本要求】确定能够表示FA的合适的结构，以便FA的输入和输出设计的算法既要成功实现题目要求的功能，又要高效、鲁棒程序中的函数、变量等命名要规则，可读性要强(易懂)需求分析(1)要将以状态转换图表示的NFA转换为DFA，首先应设计一个结构来表示FA，以便图形式的FA便于输入和输出。(2)设计合适的算法来实现NFA的确定化，这里用子集法来构造等价的DFA。(3)测试数据:课本P59例4.8转换前的NFA转换后的DFA2．设计//Triad(三元组)：S→aB即（S,a,B）//Triad(三元组)：S→aB即（S,a,B）structTriad{charstart;charedge;charend;};集合与栈使用库里面的标准集合、栈。即包含头文件set、stack文件结构程序不是很复杂，加之使用到的数据结构是标准库里的，文件只有一个N2D.cpp，其中有#include<set>和#include<starck>。程序基本框架概览structTriad{};//FA的基本组成结构structTriad{};//FA的基本组成结构intmain(){初始化工作；determined();//确定化}e_closure(){}//求ε闭包move(){ }//求集合的x弧转换determined(){}//确定化主要函数的实现伪代码具有简明扼要的特点，利用伪代码子来表示程序流程有利于理解和后续实现。子集法伪代码：s0s0←NFA的开始状态集合T←e-closure(s0)把T加入到子集簇C(未标记)while(集合U←在C中找到一个未标记的集合){标记U;for(对于每一种输入即a、b......){U←e-closure(move(T,a))if(U不是C的子集)把U加入到子集簇C(未标记)有T→aU}}此外，求ε的传递闭包要利用栈这一数据结构做辅助，其伪代码如下：//求e-closure(T)的伪代码//求e-closure(T)的伪代码将T中的所有状态全都压入栈S、集合Uwhile(S非空){t←取栈顶元素;for(每个从t状态能通过空串转换得到的状态s)if(s不在U中){把状态s加入U;把状态s压入S;}}returnU;//集合U即为所求的ε闭包再在伪代码的基础上来编写这些核心函数就方便多了，具体代码如下：set<char>e_closure(set<char>T,TriadG[],intN)set<char>e_closure(set<char>T,TriadG[],intN)//求ε的传递闭包{ set<char>U=T;//U用来存放T中元素的ε闭包 stack<char>S;//辅助栈 set<char>::iteratorit;//用于集合遍历的迭代器 for(it=U.begin();it!=U.end();it++)//将U中的元素全部压栈 S.push(*it); chart; while(!S.empty())//栈非空 { t=S.top();//栈顶元素 S.pop(); for(inti=0;i<N;i++)//查找元素的ε闭包 { if(G[i].start==t&&G[i].edge=='*')//找到元素的ε闭包 { U.insert(G[i].end);//将其放入集合U S.push(G[i].end);//将其压栈 } } } returnU;}voiddetermined(TriadG[],intN,char*input,intn){voiddetermined(TriadG[],intN,char*input,intn){//确定化函数的实现 cout<<endl<<"确定后的DFA:"<<endl; boolmarked[MAX_NODES];//用于标示集合 for(inti=0;i<MAX_NODES;i++) marked[i]=false; set<char>C[MAX_NODES];//存放确定化过程中产生的集合 chars0=G[0].start; set<char>T0,T1; T0.insert(s0); T1=e_closure(T0,G,N);//始态的ε闭包 C[0]=T1; i=0; while(!C[i].empty()&&marked[i]==false&&i<MAX_NODES){ marked[i]=true; for(intj=0;j<n;j++){ if(input[j]!='*'){ set<char>U=e_closure(move(C[i],input[j],G,N),G,N); if(!U.empty()){ boolinC=false; intk=0; while(!C[k].empty()&&k<MAX_NODES){ if(U==C[k]){ inC=true; break; } k++; } if(!inC){ k=0; while(!C[k].empty()&&k<MAX_NODES){ k++; } C[k]=U; } cout<<i<<"→"<<input[j]<<k<<endl; } } } i++; } //下面求出确定化后的终态 cout<<"终态为:"; i=0; while(!C[i].empty()){ boolis_final_state=false; set<char>::iteratorit; for(it=C[i].begin();it!=C[i].end();it++){ if(*it=='#'){ is_final_state=true; break; } } if(is_final_state)cout<<i<<","; i++; } cout<<endl;}调试分析优点分析：NFA的输入只要求输入边的条数即可开始输入组成FA的基本结构(即三元组)，而有多少引起状态转换的输入都交给程序自己去完成，这一点就显得很简洁，对于用户来说也便捷！缺点分析：没有可视化，整个程序的输入输出是通过控制台完成的。解决办法：可合适的使用MFC可视化编程完成(这个有余力可以考虑一下)。用户手册该程序的使用十分简单，直接按要求输入相应数据就是。测试数据及测试结果课本P59例4.8：总结优点通过这次的实习，对编译原理NFA、DFA及之间的等价转换有了更加深刻的理解，也学会了利用伪代码来设计程序，由框架到细节的实现，这种设计相当便利高效。团队成员之间交流思想取长补短也让我学到了好多思想和方法。7.源代码#include<set>#include<stack>};set<char>e_closure(set<char>,Triad[],int);set<char>move(set<char>,char,Triad[],int);voiddetermined(Triad[],int,char*,int);constintMAX_NODES=20;intmain(){ intN; cout<<"请输入边数:"<<endl; cin>>N; Triad*G=newTriad[N]; cout<<"请输入正规文法(*代表ε,#代表终态,约定输入时先输入以始态开始的三元组):"<<endl; for(inti=0;i<N;i++){ cin>>G[i].start>>G[i].edge>>G[i].end; } set<char>Edge; for(intj=0;j<N;j++){ Edge.insert(G[j].edge); } intn=Edge.size(); char*input=newchar[n]; set<char>::iteratorit; j=0; for(it=Edge.begin();it!=Edge.end();it++){ input[j]=*it; j++; } determined(G,N,input,n); return0;}set<char>e_closure(set<char>T,TriadG[],intN){ set<char>U=T; stack<char>S; set<char>::iteratorit; for(it=U.begin();it!=U.end();it++) for(inti=0;i<N;i++) { if(G[i].start==t&&G[i].edge=='*') { U.insert(G[i].end); S.push(G[i].end); } } } returnU;}set<char>move(set<char>I,chara,TriadG[],intN){ set<char>U; set<char>::iteratorit; for(it=I.begin();it!=I.end();it++) for(inti=0;i<N;i++){ if(G[i].start==*it&&G[i].edge==a) U.insert(G[i].end); } returnU;}voiddetermined(TriadG[],intN,char*input,intn){ cout<<endl<<"确定后的DFA:"<<endl; boolmarked[MAX_NODES]; for(inti=0;i<MAX_NODES;i++) marked[i]=false; set<char>C[MAX_NODES]; chars0=G[0].start; set<char>T0,T1; T0.insert(s0); T1=e_closure(T0,G,N); C[0]=T1; i=0; while(!C[i].empty()&&marked[i]==false&&i<MAX_NODES){ marked[i]=true; //下面被注释代码可用于输出图中求出来的集合 /* */ for(intj=0;j<n;j++){ if(input[j]!='*'){ set<char>U=e_closure(move(C[i],input[j],G,N),G,N); if(!U.empty()){ boolinC=false; intk=0; while(!C[k].empty()&&k<MAX_NODES){ if(U==C[k]){ inC=true; break; } k++; } if(!inC){ k=0; while(!C[k].empty()&&k<MAX_NODES){ k++; }