2021级浴帘实验
本文只涉及功能实现的思路，针对期末复习，不涉及制作操作界面。
C++单词拼装器
实验内容
1. 把C++源代码中的各类单词（记号）进行拼装分类。
C++语言包含了几种类型的单词（记号）：标识符，关键字，数（包括整数、浮点数），字符串、注释、特殊符号（分界符）和运算符号等【详细的单词类别及拼装规则见另外的文件说明】。
2. 打开一个C++源文件，列出所有可以拼装的单词（记号）。
最后呈现的内容：
# 特殊符号
20.26 数字
-21.567 数字
abc123 标识符
_ad 标识符
if 关键字
实验思路
实现这个拼装器，就会想到正则表达式。
为什么会涉及到正则表达式？
我们知道，要实现拼装器的功能，需要识别关键字，特殊符号，运算符号，这三类是C++完全规定好的，比较好识别，我称其为简三类。
另外三类我称其为难三类，它们是标识符，数，注释，这三类C++只是给了一个书写规则，并没有具体规定它是什么，这个时候，我们就要用到正则表达式去匹配这三类，看它们是否符合书写规则。
C++单词拼装器可以看作是词法分析器的一个前导实验，因为此时DFA和NFA还没学利索，所以还不能用正则表达式来匹配难三类（真正的词法分析需要：正则表达式-->NFA--->DFA-->DFA最小化-->词法分析），故本实验暂时用if-else if-else来枚举各种情况。
代码
1、首先要考虑的是文件操作。
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
#include <vector>
#include <cctype>
#include <sstream>
using namespace std;
int main() {
ifstream file("filename.txt"); //把filename处改为你要读的file
if (!file) {//若文件打开失败，返回错误
cout << "Unable to open file";
exit(1);
}
//将文件内容读到字符串fileContent里
string fileContent((istreambuf_iterator<char>(file)), istreambuf_iterator<char>());
........
return 0;
}2、需要逐行逐个读输入，如果当前读到的不符合当前类型，保存并回退一个字符。
比如说：我现在正在处理的串为：22.04 + 23.88，现在我的currentToken里有22.04，当前类型为digit，继续往后读，读到了‘+’，‘+’类型为symbol，所以digit结束并保存currentToken到resultToken中，别忘记把‘+’放回去，等待下一轮的读取。
第一步：实现逐行处理，写一个split函数，它的功能是输入一串字符，把这串字符逐行切割，并将切割结果逐行存储在tokens里，返回tokens。
vector<string> split(const string &s, char delimiter) {//delimiter为切割这个串的字符
vector<string> tokens;
string token;
istringstream tokenStream(s);
while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {
tokens.push_back(token);
}
return tokens;
}第二步：实现逐个处理
void Wordassembly(string fileContent) {
.............
vector<string> lines = split(fileContent, '\n');//返回切好的tokens
string resultText;//用来存储处理结果
for (string &line: lines){//逐行处理
string currentToken;
.........
for (int i = 0; i < line.length(); ++i) {//逐个处理
char currentChar = line[i];
...........
}
}
}第三步：如果当前读到的不符合当前类型，保存并回退一个字符。
目前程序的实现方式是：读我要分析的文件，将它保存在fileContent里 -> 用自己写的split函数逐行切割fileContent，以便实现逐行处理 -> 逐行逐个处理
⚠️为防止对部分代码产生疑惑，此处为代码逐个字符处理逻辑的简述：
本代码中实现的逻辑是，currentToken先读一个line[i]进去，然后再判断currentToken究竟与什么匹配，在每个尝试匹配的函数中，都会从line[i]开始向后枚举(i++)，逐个被currentToken接收，直到line[i]不是当前类型的字符，所以在进入时我们需要清空currentToken，防止line[i]被接收两次。
比如说：currentToken读了一个line[0] = '1'进去，进入匹配流程，匹配到它是一个数字，所以进入处理数字的函数，此时i = 0，此时currenToken = "1"。
因为这个数字可能是1，也可能是123313，所以我们需要不停往后看（i++），边看currentToken边接收当前字符，直到当前字符不是一个数字为止。
我的逻辑是从i开始看，在本例中，就是从i = 0开始看。所以我需要在开始看之前，先清空已经记录下line[0]的currenToken，防止它读入两次line[0]。
我们注意到，逻辑需要i++到直到当前字符不是一个数字为止，当前字符虽然不是一个数字，我们也不能把它丢掉，所以在每次匹配后我们还要把不是当前类型的当前字符塞回去（i--），再进行下一轮的匹配。
例：
void process_digit(string& currentToken, int& i ,string& line);
void Wordassembly(string fileContent) {
.............
vector<string> lines = split(fileContent, '\n');//返回切好的tokens
string resultText;//用来存储处理结果
for (string &line: lines){//逐行处理
string currentToken;//记录识别完成的字符
.........
for (int i = 0; i < line.length(); ++i) {//逐个处理
currentToken += line[i];//我们目前在看的字符
if(currentToken 是dight类型){
process_digit(currentToken, i , line);
continue;
}
...........
}
}
}
void process_digit(string& currentToken, int& i ,string& line){
currentToken.clear();//倒掉
for(; i < line.size(); i++){
.........
if(line[i]不是digit){
break;
}
}
resultText += currentToken + "数字\n";
currentToken.clear();//清空currentToken
i--;//回退一个字符
}3、简三类的处理
第一步：将可以识别的简三类分别放在set里，set作为全局变量
set<string> keywords = { "asm", "auto", "bool", "break", "case", "catch", "char",
"class", "const", "continue", "default", "delete", "do", "double",
"else", "enum", "except", "explicit", "extern", "false", "finally",
"float", "for", "friend", "goto", "if", "inline", "int",
"long", "mutable", "namespace", "new", "operator", "private", "protected",
"public", "register", "return", "short", "signed", "sizeof", "static",
"struct", "string", "switch", "template", "this", "throw", "true",
"try", "typedef", "typename", "union", "unsigned", "using", "virtual",
"void", "while", "main", "std", "cin", "cout", "endl",
"scanf", "printf", "include", "define", "iostream.h", "iostream", "stdio.h"
};
set<string> symbols = { "$", "&", "_", "#", "<",
"<=", "=", ">", ">=", "<>",
"<<", "==", "!=", "&&", "||",
"!", ";", ".", "(", ")", "{", "}", ">>", "()"};
set<string> operate = { "+", "-", "*", "/", "++", "--", "^", "|", "%" };
第二步：开始处理，找set里有没有对应的简三类（第一个读到的是字母，找keywords里有没有，第一个读到的是符号，找symbols/operate里有没有），如果有，保存结果。
void Wordassembly(string fileContent) {
vector<string> lines = split(fileContent, '\n');
string resultText;//保存结果
for (string &line: lines) {
string currentToken;
for (int i = 0; i < line.length(); ++i) {
char currentChar = line[i];
process_Token_keywords(currentToken, keywords, resultText);//处理keywords
process_Token_op_or_sym(currentToken, symbols, operate, resultText);//处理符号和运算符
}
}//处理keyword
bool isKeyword(const string& token, const set<string>& keywords) {
return keywords.find(token) != keywords.end();
}
void process_Token_keywords(string& currentToken, const set<string>& keywords, string& resultText) {
if (!currentToken.empty()) {
if (isKeyword(currentToken, keywords)) {//如果找到了keyword
resultText += currentToken + " 关键字\n";
currentToken.clear();
}
}
}//处理运算符和其他符号
bool isSymbol(const string& token, const set<string>& symbols) {
return symbols.find(token) != symbols.end();
}
bool isOperator(const string& token, const set<string>& operators) {
return operators.find(token) != operators.end();
}
void process_Token_op_or_sym(string& currentToken, int& i, string& line, const set<string>& op, const set<string> &sym, string &resultText){
if(isSymbol(currentToken, sym)){//在symbols里找到了
//对两个符号的特殊处理
if(currentToken == "<"){//列举<开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '>'||line[i + 1] == '<'||line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == ">"){//列举>开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '>'||line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == "="){//列举=开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "运算符号\n";//这里比较特殊，请注意
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == "!"){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == "&"){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '&')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == "|"){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '|')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else{
resultText += currentToken + "特殊符号\n";
currentToken.clear();}
}//end if
else if(isOperator(currentToken, op)){//在operator里找到了
//对包含两个符号的特殊处理
if(currentToken == "+"){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '+')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "运算符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken == "-"){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '-')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + "运算符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + "运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else{
resultText += currentToken + "运算符号\n";
currentToken.clear();}
}//end else-if
}上述代码只是看起来多，核心思想就是：当我读到一个字符时，比如我读到了‘+’，它此时已经可以与operator匹配了，但我们要想到，它也可能是‘++’，所以我们需要枚举由两个符号组成的符号的情况，以完成正确的匹配。
4、简三类处理完毕，随后处理难三类
在正式开始处理前，需要考虑空格的问题，也就是说，我们分析的这串程序，也可以以空格作为不同类型的切分，比如说int a，它用空格把keyword和标识符分开了。
所以我们可以加入isblank()的处理，它的作用是：分离两个不同的类型，并忽略无意义的空格。
空格包括： '\f', '\r', '\t', '\v'。
在isblank里，需要先把currentToken清空一次，因为在本程序的逻辑里，currentToken在输入到isblank函数里之前，就已经获得了line[i]，若这个line[i]是一个空格，我们就需要把currentToken里的空格给倒掉，防止影响后续程序的判断。
bool isblank(string& currentToken, int& i, string& line){
//是空格
if(i < line.size() && (line[i] == ' ' || line[i] == '\t' || line[i] == '\n' || line[i] == '\r' || line[i] == '\f' || line[i] == '\v')){
currentToken.clear();//倒掉空格
while(i < line.size() && (line[i] == ' ' || line[i] == '\t' || line[i] == '\n' || line[i] == '\r' || line[i] == '\f' || line[i] == '\v')){//跳过多个空格
i++;
}
i--;
return true;//表示有空格，且分离完成
}
//不是空格
return false;
}处理注释：此处分为单行和多行
我们发现，注释的识别与运算符识别有重合，所以我们需要在运算符识别里添加处理注释的情况，字符串的识别与特殊符号识别有重合，所以我们需要在特殊符号识别里添加处理注释的情况。
void process_Token_op_or_sym(string& currentToken, int& i, string& line, const set<string>& op, const set<string> &sym, string &resultText){
bool isComment = false;//可能匹配到注释符号
........
if(isSymbol(currentToken, sym)){//在symbols里找到了
......
else if(currentToken == "\""){//处理string
currentToken.clear();
if(i + 1 < line.size()){//跳过前面的”
i++;
}
while(i < line.size() && line[i] != '"'){
currentToken += line[i];
i++;
}
if(i + 1 < line.size()){//跳过后面的“
i++;
}
resultText += currentToken + "字符串\n";
}
......
}
else if(isOperator(currentToken, op)){//在operator里找到了
......
else if(currentToken == "/"){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '/' || line[i + 1] == '*')){//处理注释的情况
isComment = true;
}
else{
resultText += currentToken + "运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
.......
}//end else-if
}string处理完毕，接下来要处理注释
bool isComment(string& currentToken){
if(currentToken == "//" || currentToken == "/*"){
return true;
}
return false;
}
void process_Comment(string& currentToken, int& i, string& line, string& resultText){
currentToken.clear();//因为我不需要显示注释符
bool is_break = false;
if(i + 1 < line.size()){//跳过当前字符
i++;
}
for(;i < line.size(); i++){
if(line[i] == '*'){
if(i + 1 < line.size() && line[i] == '/'){
resultText += currentToken + "注释\n";
currentToken.clear();
is_break = true;
break;
}
}
currentToken += line[i];
}
if(!is_break){
resultText += currentToken + "注释\n";
currentToken.clear();
}
}处理数字：数字有浮点数，正负号，0x，指数（e, E）
我们注意到，需要处理标识符中有数字的情况。
// 检查是否为数字或正负号
bool isdigit(const string& currentToken){
if(currentToken.empty())
return false;
char firstChar = currentToken[0];
return std::isdigit(firstChar);
}
// 处理数字
void process_digit(string& currentToken, int& i, const string& line, string& resultText){
bool is_alpha = false;
i++;//因为currentToken已经获得了line[i]
while(i < line.length() && (std::isdigit(line[i]) || line[i] == '.' || line[i] == 'e' || line[i] == 'E' || line[i] == '-' || line[i] == '+' ||(line[i - 1] == '0' && (line[i] == 'x' || line[i] == 'X')))) {
//先处理0x的情况
if(line[i - 1] == '0' && (line[i] == 'x' || line[i] == 'X')){//吃掉0x
currentToken += line[i];
i++;
}
// 如果遇到可能是标识符的字符，停止处理数字
if (isalpha(line[i]) && line[i] != 'e' && line[i] != 'E') {
is_alpha = true;
break;
}
if(i + 1 < line.size() && line[i + 1] == '_'){
is_alpha = true;
break;
}
currentToken += line[i];
i++;
}//end while
i--;
if(is_alpha == false){
resultText += currentToken + " 数字\n";
currentToken.clear();
}
}处理标识符
如果currentToken第一个是字母或者下划线，它就有可能是标识符，我们注意到，关键字属于标识符，所以把关键字处理也放到标识符处理中。
注意，我们需要让keyword遵守最长匹配原则，实现最长匹配原则，程序需要在遇到一个可能的关键字时继续向前查看，直到确定没有更长的匹配可能。
比如说double，不要匹配成do 关键字 uble 标识符
//识别标识符，把处理keyword放在处理标识符的里面
bool issigned(const string& currentToken){
if(currentToken.empty())
return false;
char firstChar = currentToken[0];
return std::isalpha(firstChar) || firstChar == '_';
}
//处理标识符
void process_signed(string& currentToken, int& i, const string& line, string& resultText){
string longestMatch;
currentToken.clear();//同样是因为currentToken已经提前读入了一个用于判断，所以我们要把它倒回去
string tempToken = currentToken;
int tempIndex = i;
while(tempIndex < line.length() && (std::isdigit(line[tempIndex]) || std::isalpha(line[tempIndex]) || line[tempIndex] == '_')) {
tempToken += line[tempIndex];
if(isKeyword(tempToken, keywords)){
longestMatch = tempToken;
}
tempIndex++;
}
if(!longestMatch.empty()){
resultText += longestMatch + " 关键字\n";
currentToken.clear();
i = --tempIndex;//回退一个字符
} else {
while(i < line.length() && (std::isdigit(line[i]) || std::isalpha(line[i]) || line[i] == '_')) {
currentToken += line[i];
i++;
}
i--;//回退一个字符
resultText += currentToken + " 标识符\n";
currentToken.clear();
}
}调用写好的所有功能
//调用所有写好的函数
void Wordassembly(string fileContent) {
vector<string> lines = split(fileContent, '\n');
string resultText;
for (string &line: lines) {
string currentToken;
currentToken.clear();
for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
currentToken += line[i];
//处理符号
if(!currentToken.empty()){
if(isSymbol(currentToken, symbols)||isOperator(currentToken, operators)){
process_Token_op_or_sym(currentToken, i, line, operators, symbols, resultText);
}
//处理空格
if (isblank(currentToken, i, line)) {
continue;
}
// 处理注释
if (isComment(currentToken)) {
process_Comment(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
//处理数字
if (isdigit(currentToken)) {
process_digit(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
// 首先尝试将token识别为标识符
if (issigned(currentToken)) {
process_signed(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
}
}
}
// 输出结果
cout << resultText << endl;
}
最终程序
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
#include <vector>
#include <cctype>
#include <sstream>
#include <fstream>
using namespace std;
set<string> keywords = { "asm", "auto", "bool", "break", "case", "catch", "char",
"class", "const", "continue", "default", "delete", "do", "double",
"else", "enum", "except", "explicit", "extern", "false", "finally",
"float", "for", "friend", "goto", "if", "inline", "int",
"long", "mutable", "namespace", "new", "operator", "private", "protected",
"public", "register", "return", "short", "signed", "sizeof", "static",
"struct", "string", "switch", "template", "this", "throw", "true",
"try", "typedef", "typename", "union", "unsigned", "using", "virtual",
"void", "while", "main", "std", "cin", "cout", "endl",
"scanf", "printf", "include", "define", "iostream.h", "iostream", "stdio.h"
};
set<string> symbols = { "$", "&", "|", "#", "<",
"<=", "=", ">", ">=", "<>",
"<<", "==", "!=", "&&", "||",
"!", ";", ".", "(", ")", "{", "}", ">>"};
set<string> operators = { "+", "-", "*", "/", "++", "--", "^", "|", "%" };
vector<string> split(const string &s, char delimiter) {
vector<string> tokens;
string token;
istringstream tokenStream(s);
while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {
tokens.push_back(token);
}
return tokens;
}
//处理简三类
bool isKeyword(const string& token, const set<string>& keywords) {
return keywords.find(token) != keywords.end();
}
bool isSymbol(const string& token, const set<string>& symbols) {
return symbols.find(token) != symbols.end();
}
bool isOperator(const string& token, const set<string>& operators) {
return operators.find(token) != operators.end();
}
void process_Token_keywords(string& currentToken, const set<string>& keywords, string& resultText) {
if (!currentToken.empty()) {
if (isKeyword(currentToken, keywords)) {
resultText += currentToken + " 关键字\n";
currentToken.clear();
}
}
}
void process_Token_op_or_sym(string& currentToken, int& i, string& line, const set<string>& op, const set<string> &sym, string &resultText){
bool isComment = false;//可能匹配到注释符号
if(isSymbol(currentToken, sym)){//在symbols里找到了
//对两个符号的特殊处理
if(currentToken[0] == '<'){//列举<开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '>'||line[i + 1] == '<'||line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '>'){//列举>开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '>'||line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '='){//列举=开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 运算符号\n";//这里比较特殊，请注意
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '!'){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '=')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '&'){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '&')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '|'){//列举!开头的特殊符号
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '|')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '\"'){//处理string
currentToken.clear();
if(i + 1 < line.size()){//跳过前面的”
i++;
}
while(i < line.size() && line[i] != '"'){
currentToken += line[i];
i++;
}
if(i + 1 < line.size()){//跳过后面的“
i++;
}
resultText += currentToken + " 字符串\n";
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 特殊符号\n";
currentToken.clear();
}
}//end if
else if(isOperator(currentToken, op)){//在operator里找到了
//对包含两个符号的特殊处理
if(currentToken[0] == '+'){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '+')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '-'){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '-')){
currentToken += line[i + 1];
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
i++;//表示往前多读了一个
currentToken.clear();
}
else{
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else if(currentToken[0] == '/'){
if(i + 1 < line.size() && (line[i + 1] == '/' || line[i + 1] == '*')){//处理注释的情况
isComment = true;
}
else{
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}
else{
resultText += currentToken + " 运算符号\n";
currentToken.clear();
}
}//end else-if
}
bool isblank(string& currentToken, int& i, string& line){
//是空格
if(i < line.size() && (line[i] == ' ' || line[i] == '\t' || line[i] == '\n' || line[i] == '\r' || line[i] == '\f' || line[i] == '\v')){
currentToken.clear();
while(i < line.size() && (line[i] == ' ' || line[i] == '\t' || line[i] == '\n' || line[i] == '\r' || line[i] == '\f' || line[i] == '\v')){//跳过多个空格
i++;
}
i--;
return true;//表示有空格，且分离完成
}
//不是空格
return false;
}
//处理注释
bool isComment(string& currentToken){
if(currentToken == "//" || currentToken == "/*"){
return true;
}
return false;
}
void process_Comment(string& currentToken, int& i, string& line, string& resultText){
currentToken.clear();//因为我不需要显示注释符
bool is_break = false;
if(i + 1 < line.size()){//跳过当前字符
i++;
}
for(;i < line.size(); i++){
if(line[i] == '*'){
if(i + 1 < line.size() && line[i + 1] == '/'){
resultText += currentToken + "注释\n";
i++;
currentToken.clear();
is_break = true;
break;
}
}
currentToken += line[i];
}
if(!is_break){
resultText += currentToken + "注释\n";
currentToken.clear();
}
}
// 检查是否为数字或正负号
bool isdigit(const string& currentToken){
if(currentToken.empty())
return false;
char firstChar = currentToken[0];
return std::isdigit(firstChar);
}
// 处理数字
void process_digit(string& currentToken, int& i, const string& line, string& resultText){
bool is_alpha = false;
i++;//因为currentToken已经获得了line[i]
while(i < line.length() && (std::isdigit(line[i]) || line[i] == '.' || line[i] == 'e' || line[i] == 'E' || line[i] == '-' || line[i] == '+' ||(line[i - 1] == '0' && (line[i] == 'x' || line[i] == 'X')))) {
//先处理0x的情况
if(line[i - 1] == '0' && (line[i] == 'x' || line[i] == 'X')){//吃掉0x
currentToken += line[i];
i++;
}
// 如果遇到可能是标识符的字符，停止处理数字
if (isalpha(line[i]) && line[i] != 'e' && line[i] != 'E') {
is_alpha = true;
break;
}
if(i + 1 < line.size() && line[i + 1] == '_'){
is_alpha = true;
break;
}
currentToken += line[i];
i++;
}//end while
i--;
if(is_alpha == false){
resultText += currentToken + " 数字\n";
currentToken.clear();
}
}
//识别标识符，把处理keyword放在处理标识符的里面
bool issigned(const string& currentToken){
if(currentToken.empty())
return false;
char firstChar = currentToken[0];
return std::isalpha(firstChar) || firstChar == '_';
}
//处理标识符
void process_signed(string& currentToken, int& i, const string& line, string& resultText){
string longestMatch;
currentToken.clear();//同样是因为currentToken已经提前读入了一个用于判断，所以我们要把它倒回去
string tempToken = currentToken;
int tempIndex = i;
while(tempIndex < line.length() && (std::isdigit(line[tempIndex]) || std::isalpha(line[tempIndex]) || line[tempIndex] == '_')) {
tempToken += line[tempIndex];
if(isKeyword(tempToken, keywords)){
longestMatch = tempToken;
}
tempIndex++;
}
if(!longestMatch.empty()){
resultText += longestMatch + " 关键字\n";
currentToken.clear();
i = --tempIndex;//回退一个字符
} else {
while(i < line.length() && (std::isdigit(line[i]) || std::isalpha(line[i]) || line[i] == '_')) {
currentToken += line[i];
i++;
}
i--;//回退一个字符
resultText += currentToken + " 标识符\n";
currentToken.clear();
}
}
//调用所有写好的函数
void Wordassembly(string fileContent) {
vector<string> lines = split(fileContent, '\n');
string resultText;
for (string &line: lines) {
string currentToken;
currentToken.clear();
for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
currentToken += line[i];
//处理符号
if(!currentToken.empty()){
if(isSymbol(currentToken, symbols)||isOperator(currentToken, operators)){
process_Token_op_or_sym(currentToken, i, line, operators, symbols, resultText);
}
//处理空格
if (isblank(currentToken, i, line)) {
continue;
}
// 处理注释
if (isComment(currentToken)) {
process_Comment(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
//处理数字
if (isdigit(currentToken)) {
process_digit(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
// 首先尝试将token识别为标识符
if (issigned(currentToken)) {
process_signed(currentToken, i, line, resultText);
continue;
}
}
}
}
// 输出结果
cout << resultText << endl;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// 打开文件
ifstream file("/Users/chaixichi/Desktop/学习资料/大三上/C++lab1/C++lab1/test.cpp"); //将文件名替换为打开的文件路径
// 查看是否可以打开文件
if (!file) {
cout << "Unable to open file";
exit(1);
}
//将文件中读到的字符串存入fileContent
string fileContent((istreambuf_iterator<char>(file)), istreambuf_iterator<char>());
// //测试split
// vector<string>test = split(fileContent, '\n');
// for(int i = 0; i < test.size() ;i++){
// cout<<test[i]<<endl;
// }
Wordassembly(fileContent);
return 0;
}执行结果
这玩意主要是抠细节比较烦，实现原理还是蛮简单的，就是读完文件后，逐个字符遍历，暴力枚举所有情况，看一个字符匹配一次所有情况。
如果遇到一些识别不了的关键字，看看set里面有没有，没有的话给它加上就能成了。
还是词法分析器比较恶心
词法分析器
实验内容
设计一个应用软件，以实现将正则表达式-->NFA--->DFA-->DFA最小化-->词法分析程序
（1）正则表达式应该支持单个字符，运算符号有： 连接、选择（|）、闭包（*）、括号（）、可选（? ）
（2）读入一行（一个）或多行（多个）正则表达式（可保存、打开正则表达式文件）
（3）需要提供窗口以便用户可以查看转换得到的NFA（用状态转换表呈现即可）
（4）需要提供窗口以便用户可以查看转换得到的DFA（用状态转换表呈现即可）
（5）需要提供窗口以便用户可以查看转换得到的最小化DFA（用状态转换表呈现即可）
（6）需要提供窗口以便用户可以查看转换得到的词法分析程序（该分析程序需要用C/C++语言描述）
（7）扩充正则表达式的运算符号，如 [ ] 、 正闭包（+） 等。
实验思路
程序首先可以识别正则表达式，然后将正则表达式变为NFA，将NFA去空+合成等价得到DFA，再合成等价的到最小化DFA，最后由DFA生成词法分析程序。
个人理解本实验是浴帘想让我们做一个输入自己制定的词法规则（输入正则表达式），然后输出这个词法规则对应的词法分析器。
本次实验使用Thompson's构造法来生成NFA，然后使用了子集构造法来从NFA生成DFA。
部分理论知识
以下是在做实验产生的一些疑惑的解答。
1、为什么NFA引入了空串和分支？它们分别有什么作用？
我们知道，出现NFA是因为直接写出DFA有些困难或麻烦，比如：
考虑串：=、< =和=给出的记号。其中每一个都是一个固定串，但下图不是一个正确的DFA，因为DFA每一个状态的下一个状态都是确定的，不能存在分支。
所以最终会把刚才的图合成为下图，这样才是一个DFA(给出一个状态和字符，则通常肯定会有一个指向单个的新状态的唯一转换)：
在理论上是应该能够将所有的记号都合并为具有这种风格的一个巨大的
DFA，但是在实现上绝对是容易出错且复杂的。
在刚才的两张图中，我们发现，合成的关键就在于在某个状态对某个字符存在多个转换的问题（如上例的‘<’），从而发明了可以在某个状态对某个字符存在多个转换的NFA。
说白了，NFA的引入是为了使得我们可以更方便地表示和处理复杂的结构，然后再将这个NFA转换为一个等价的DFA，以便于实际的处理和识别
。
但是可以在某个状态对某个字符存在多个转换，一个分支功能不就够了吗？干嘛NFA还要有ε-转换（空串转换）？
空串转换在两方面有用：
首先，虽然NFA存在分支，但是它每个分支还是不能相同的，要不然会让程序产生混乱。
比如上图的情况，两个分支都是‘<’，程序会不知道此时应进入哪一个分支，难道我们还得把'<'合成吗？NFA的存在本就是为了解决DFA需要合成的问题，如果NFA也需要合成的话，那它的存在就没什么意义了。
所以此刻就引入了ε-转换，使我们
可以不用合并状态就表述另一个选择。
它的另一个作用就是比起DFA，可以更清晰地表示空串的匹配。
NFA表示空串匹配：
DFA表示空串匹配：
清晰地表示空串匹配同样很有用，有时会使NFA比DFA更直观且更容易表示。
比如说表示正则表达式中的可选部分（即出现0次或1次的部分）。例如，对于正则表达式a?b（表示b前面可以有0个或1个a），又比如说表示正则表达式中的重复部分（即出现0次或多次的部分）。例如，对于正则表达式（a｜b)*。可以自己动手画图尝试一下。
2、最小化DFA，应如何分割不同的非终结集，终结集？
首先回到原因，也就是我们为什么要把DFA最小化？
说白了就是需要效率，所以要把DFA冗余的地方剔除，使程序跑得更快。
明白了原因，我们就知道该怎么做了：最小化DFA就是要剔除DFA冗余的部分；1、合并等价状态（如果两个状态对于所有可能的输入，都转移到相同（或等价）的状态，那么这两个状态就被称为等价状态）2、删除无效状态（无法达到的状态，或者从这些状态无法到达任何终止状态）。
问题又来了，我们应该如何判断等价状态/无效状态？
等价状态的判断：
首先，将所有的状态分为两个集合，一个是终止状态，另一个是非终止状态。然后，反复细化这些集合，对于每个集合和每个输入符号，如果集合中的状态在该输入符号下转移到的状态不在同一个集合中，那么就将这个集合分为两个子集。反复进行这个过程，直到所有的集合都不能再被分割。最后，每个集合中的状态就是等价状态，可以被合并。
举个例子：
具体该如何判断是否分割：比如说我有两个等价集合：{2, 4} {1, 3}，现在我开始分割{2, 4}等价集合，2输入a走到1，4输入a走到3，此时因为1，3都在一个等价集合中，我们可以看作2,4输入a后都走到了同一个状态，所以我不分割{2, 4}集合。
但如果2输入a走到4，4输入a走到3，他们的终点4，3不属于同一个等价集合，也就是它们不等价，此时我分割{2,4}集合为{2}, {4}。
1、首先开始假设非终结态和终结态分别都等价，构造等价集合：
非终结：{0, 1, 2} 终结：{3, 4, 5, 6}
2、开始观察非终结集合是否等价
输入a:
0 -> 1(属于集合{0, 1 ,2})
1 ->3(属于集合{3, 4, 5, 6})
2 -> 1(属于集合{0, 1, 2})
所以此时0，2等价，3不等价于0，1，分割
此时非终结：{0, 2} {1} 终结：{3, 4, 5, 6}
输入b:
0 -> 2(属于集合{0, 1 ,2})
1 ->2(属于集合{0, 1, 2})
2 -> 5(属于集合{3，4，5，6})
所以此时2不等价于0，再分割
此时非终结：{0} {1} {2} 终结：{3, 4, 5, 6}
3、开始观察终结集合是否等价
输入a:
3 -> 3(属于集合{3, 4, 5, 6})
4 ->6(属于集合{3, 4, 5, 6})
5 -> 6(属于集合{3, 4, 5, 6})
6 -> 3(属于集合{3, 4, 5, 6})
所以此时3,4,5,6等价，不分割
此时非终结：{0} {1} {2} 终结：{3, 4, 5, 6}
输入b
......(不赘述了)
最终得到的最小化DFA结果：非终结：{0} {1} {2} 终结：{3, 4, 5, 6}
A= {0}（初态）、B = {1}、C = {2}、D = {3，4，5，6} （终态）
无效状态的判断：
首先，从初始状态开始，标记所有可以到达的状态。然后，从所有的终止状态开始，标记所有可以到达的状态。最后，那些没有被标记的状态就是无效状态，可以被删除。（广搜或深搜）
3、词法分析器的工作
说白了，词法分析器作用如下：
1、读源程序，识别源程序里的符号分别是什么。比如‘+’是运算符加，abc123是一个标识符，识别完成后，把它的识别结果放到符号表里。
2、光把识别结果放到符号表里可不行，语法分析器仍然不知道源程序是什么意思，所以词法分析器还需要把源程序一个词一个词地切开，并按顺序发给语法分析器，语法分析器按顺序接受，并查看符号表这个词到底是什么意思，然后查看目前读到的东西是否符合语法。
3、过滤掉源程序的注释和空白。
重点代码和分析
1、读文件，逐行处理
（本实验可能出现多行正则表达式，浴帘让我们把不同行的表达式用‘｜’相连），所以把实验一的代码抄下来，做一些改动。
（1）将不同行用‘｜’连接，且‘｜’不放在最后一行的末尾，使最终的fileContent只有一行。
（2）如果遇到两个相连的字符，如ab，在中间添加‘&’，表示‘连接’。
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <vector>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include "scanner.hpp"
#include "Lex.hpp"
using namespace std;
vector<string> split(const string &s, char delimiter) {
vector<string> tokens;
string token;
istringstream tokenStream(s);
while (getline(tokenStream, token, delimiter)) {
tokens.push_back(token);
}
return tokens;
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
// 打开文件
ifstream file("/Users/chaixichi/Desktop/学习资料/大三上/C++lab1/C++lab2/test2.cpp"); //将文件名替换为打开的文件路径
// 查看是否可以打开文件
if (!file) {
cout << "Unable to open file";
exit(1);
}
//将文件中读到的字符串不同行间加‘｜’合成为一行
string temp((istreambuf_iterator<char>(file)), istreambuf_iterator<char>());
// //测试split
// vector<string>test = split(fileContent, '\n');
// for(int i = 0; i < test.size() ;i++){
// cout<<test[i]<<endl;
// }
vector<string> split_temp = split(temp, '\n');
string fileContent_temp, fileContent;
for(auto &t : split_temp){
if(t != split_temp.back()){
fileContent_temp += t + '|';
}
else{
fileContent_temp += t;
}
}
//将相连两个字符中间加上'&'
for(int i = 0; i < fileContent_temp.size(); i++){
if(i + 1 < temp.size() && std::isalpha(fileContent_temp[i]) && std::isalpha(fileContent_temp[i + 1])){
fileContent += fileContent_temp[i];
fileContent += '&';
}
else{
fileContent += fileContent_temp[i];
}
}
//测试fileContent,最终处理结果存在fileContent里
cout<<fileContent;
return 0;
}现在我们在fileContent里保存了我们处理后的正则表达式。
2、识别正则表达式&生成NFA
即使知道Thompson算法，实现由正则表达式转换到NFA也有些无从下手。
但仔细想想，识别正则表达式，就是要把它的标识符和运算符拆开，并确定运算顺序。
那我们应该如何确定运算顺序？
所用数据结构如下：
cclass MyGraph{
public:
int mVexNum;//顶点数目
int mEdgeNum;//边的数目
//顶点（所有状态）集合
vector<char> mMatrix[100][100];//邻接矩阵，对应的值为转移条件，就是字母，默认都是空''，表示未连接
public:
MyGraph();//默认构造函数
void printMyGraph(); //打印输出图内容
void addEdge(int a, int b, char edgeCondition); //增加一条边，边上的值为转换的条件
vector<char> getEdgeValue(int a ,int b);
};
class NFA{//只有一个结束状态
public:
vector<int> mVexs;//NFA节点集合，存储的是节点的序号,位置的信息并没有存储内容
MyGraph NFAGraph;//NFA图的结构
int startStatus;//开始状态的序号
int endStatus;//终止状态的序号
};
//给NFA栈中的元素的定义的一个结构，存储的是起点和终点的信息。
struct node{
public:
int nArray[2];//nArray[0]为起点，nArray[1]为终点
node(int a[2]){//构造函数
for(int i =0;i<2;i++)
nArray[i] = a[i];
}
};
class Lex{
public:
NFA lexNFA;//NFA结构
DFA lexDFA;//DFA结构
stack <char> operatorStack;//操作符栈
stack <node> NFAStatusPointStack;//NFA栈中的NFA的起始点序号，0的位置代表起点，1的位置代表终点
vector<char> alphabet;//字母表，存储是正则表达式中的字母
......
}重点1:Thompson算法，即用代码实现Thompson算法（下面这几张图）
（1）创造最基本NFA
创造这个最基本的NFA，我们需要：创建两个新节点，创建一条新边，确定这条边的起点和终点
创建新节点时，我们需要：记录新节点 + 设置起点终点
创建新边时，我们需要：增加一条对边的连接，边的条件为我们输入的字符
void Lex::createBasicNFA(char ch){
//据字母创建最基本NFA的操作
int startPoint = lexNFA.mVexs.size() + 1; //分配的节点序号是以前节点序号+1
int endPoint = startPoint + 1;
lexNFA.NFAGraph.addEdge(startPoint,endPoint,ch); //增加一个边对边的连接，边的条件是转换条件，就是该字符。
lexNFA.NFAGraph.mVexNum = lexNFA.NFAGraph.mVexNum+2; //增加两个节点
lexNFA.NFAGraph.mEdgeNum++; //边数加1
//添加到节点数组中
lexNFA.mVexs.push_back(startPoint);
lexNFA.mVexs.push_back(endPoint);
int newNFAStatusPoint[2];
newNFAStatusPoint[0] = startPoint;
newNFAStatusPoint[1] = endPoint;
NFAStatusPointStack.push(node(newNFAStatusPoint));
//起点终点设置
lexNFA.startStatus = startPoint;
lexNFA.endStatus = endPoint;
}（2）或‘｜’的运算：
创造这个NFA，我们需要：创建两个新节点，创建4条新边（空输入），确定这四条新边的起点和终点
类比（1），我们可以得出以下代码：
void Lex::selectorCharacterOperation(){
//获取栈顶两个元素，注意，第一个获取的元素为右式，因为栈后进先出
int rightNFA[2];
for(int i = 0; i < 2;i++){
rightNFA[i] = NFAStatusPointStack.top().nArray[i];
}
NFAStatusPointStack.pop();
int leftNFA[2];
for(int i = 0; i < 2;i++){
leftNFA[i] = NFAStatusPointStack.top().nArray[i];
}
NFAStatusPointStack.pop();
//创建两个新节点
int newStartPoint1 = lexNFA.mVexs.size() + 1;
int newStartPoint2 = newStartPoint1 + 1;
//比着图连接
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, leftNFA[0], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, rightNFA[0], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(leftNFA[1], newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(rightNFA[1], newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.mVexNum = lexNFA.NFAGraph.mVexNum+2; //节点数目加2
lexNFA.NFAGraph.mEdgeNum = lexNFA.NFAGraph.mEdgeNum + 4; //边的数目加4
//节点添加到节点数组中
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint1);
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint2);
//将新的NFA压入NFA栈中
int newNFAStatusPoint[2];
newNFAStatusPoint[0] = newStartPoint1;
newNFAStatusPoint[1] = newStartPoint2;
NFAStatusPointStack.push(newNFAStatusPoint);
//设置起点终点
lexNFA.startStatus = newStartPoint1;
lexNFA.endStatus = newStartPoint2;
}3、‘&’与的运算
只多了一条空转移的边
个人觉得是容易设坑的题，因为它看起来很简单，只连一条边即可，但其实不是这么做的。
4、‘*’闭包的运算
void Lex::repeatCharacterOperation(){
//获取栈顶第一个元素
int top1NFA[2];//开始和结束
for(int i = 0; i < 2;i++){
top1NFA[i] = NFAStatusPointStack.top().nArray[i];
}
NFAStatusPointStack.pop();
//创建两个新的节点
int newStartPoint1 = lexNFA.mVexs.size() + 1;
int newStartPoint2 = newStartPoint1 + 1;
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, top1NFA[0], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(top1NFA[1], newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(top1NFA[0], top1NFA[1], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.mVexNum = lexNFA.NFAGraph.mVexNum + 2;//节点数+2
lexNFA.NFAGraph.mEdgeNum = lexNFA.NFAGraph.mEdgeNum + 4;//节点数+4
//添加到节点数组中
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint1);
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint2);
//将新的NFA压入NFA栈中
int newNFAStatusPoint[2];
newNFAStatusPoint[0] = newStartPoint1;
newNFAStatusPoint[1] = newStartPoint2;
NFAStatusPointStack.push(node(newNFAStatusPoint));
//起点终点设置
lexNFA.startStatus = newStartPoint1;
lexNFA.endStatus = newStartPoint2;
}5、‘+’正闭包的运算
正闭包比起闭包，少了一个空运算
void Lex::repeat1CharacterOperation(){
//弹出一个元素
int topNFA[2];
for(int i = 0; i < 2;i++){
topNFA[i] = NFAStatusPointStack.top().nArray[i];
}
//创建两个新节点
int newStartPoint1 = lexNFA.mVexs.size() + 1;
int newStartPoint2 = newStartPoint1 + 1;
//比着图连接
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, topNFA[0], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(topNFA[1], newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(topNFA[1], topNFA[0], 'E');//空转移
//新节点入节点数组
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint1);
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint2);
//新NFA入栈
int newNFAStatusPoint[2];
newNFAStatusPoint[0] = topNFA[0];
newNFAStatusPoint[1] = topNFA[1];
NFAStatusPointStack.push(node(newNFAStatusPoint));
//记录起点和终点，在全局范围内跟踪NFA的起点和终点
lexNFA.startStatus = newStartPoint1;
lexNFA.endStatus = newStartPoint2;
}6、‘？’一次或不做的运算
void Lex::once_or_no_CharacterOperation(){
//弹出一个元素
int topNFA[2];
for(int i = 0; i < 2;i++){
topNFA[i] = NFAStatusPointStack.top().nArray[i];
}
//创建两个新节点
int newStartPoint1 = lexNFA.mVexs.size() + 1;
int newStartPoint2 = newStartPoint1 + 1;
//比着图连接
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, topNFA[0], 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(topNFA[1], newStartPoint2, 'E');//空转移
lexNFA.NFAGraph.addEdge(newStartPoint1, newStartPoint2, 'E');//空转移
//新节点入节点数组
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint1);
lexNFA.mVexs.push_back(newStartPoint2);
//新NFA入栈
int newNFAStatusPoint[2];
newNFAStatusPoint[0] = topNFA[0];
newNFAStatusPoint[1] = topNFA[1];
NFAStatusPointStack.push(node(newNFAStatusPoint));
//记录起点和终点，在全局范围内跟踪NFA的起点和终点
lexNFA.startStatus = newStartPoint1;
lexNFA.endStatus = newStartPoint2;
}顺序总结：
（1）根据运算符弹出NFA
（2）创建新节点，创建新边
（3）将新节点入节点数组
（4）将新NFA入栈（起点&终点）
（5）追踪总NFA的起点和终点
重点2:由正则表达式生成NFA状态转移表
（1）生成NFA图
本实验中使用到的正则表达式运算符优先级如下：
| 最优先 | （） |
| 次优先 | *、+、？ |
| 次次优先 | 连接（&） |
| 最后 | ｜ |
该算法能够直接扫描正则表达式并正确地计算运算顺序，主要是因为它使用了一个运算符栈来保存遇到的运算符，并且在遇到新的运算符时，会根据运算符的优先级来决定如何处理运算符栈。
具体来说，当遇到一个新的运算符时，会比较这个运算符和运算符栈顶的运算符的优先级：
（1）如果新的运算符的优先级高于栈顶运算符的优先级，或者运算符栈为空，或者栈顶运算符是'('，则将新的运算符压入运算符栈。
（2） 如果新的运算符的优先级等于或低于栈顶运算符的优先级，则会从运算符栈中弹出运算符，并执行相应的操作，直到栈顶运算符的优先级低于新的运算符的优先级，或者运算符栈为空，或者栈顶运算符是'('。然后，将新的运算符压入运算符栈。
这样，就可以保证在没有括号改变优先级的情况下，高优先级的运算符总是先于低优先级的运算符执行，从而得到正确的运算顺序。
（3）此外，这个算法还使用了一个NFA栈来保存构建过程中的中间结果。每当从运算符栈中弹出一个运算符并执行相应的操作时，都会从NFA栈中弹出相应数量的NFA，并将操作的结果压入NFA栈。这样，就可以保证在处理复杂的正则表达式时，总是先处理子表达式，然后再处理父表达式。
若当前不是一个运算符，创造一个最基本的NFA。
所以，虽然这个算法在扫描正则表达式时并没有显式地标记运算顺序，但是通过使用运算符栈和NFA栈，它能够隐式地确定并遵循正确的运算顺序。
该算法在计算过程中，顺便处理了连接符‘&’添加的问题，比如在正则表达式（a|b)*a中，应该将其变为(a|b)*&a,显式地表示连接，ab变为a&b，显式地表示连接。
void Lex::getNFA(string regexInput){
unsigned long strlen = regexInput.length();
char ch;
//扫描正则表达式，建立运算符栈和NFA栈
for(unsigned long i = 0; i < strlen; i++){
ch = regexInput[i];
if(isOperator(ch)){//是运算符
switch(ch){
case '*':{
repeatCharacterOperation();
//如果下一个字符是字母或左括号，需要添加连接符
if((i + 1 < strlen)&&(regexInput[i+1] == '(' || !isOperator(regexInput[i+1]))){
operatorStack.push('&');
}
}break;
case '+':{
repeat1CharacterOperation();
//如果下一个字符是字母或左括号，需要添加连接符
if((i + 1 < strlen)&&(regexInput[i+1] == '(' || !isOperator(regexInput[i+1]))){
operatorStack.push('&');
}
}break;
case '?':{
once_or_no_CharacterOperation();
//如果下一个字符是字母或左括号，需要添加连接符
if((i + 1 < strlen)&&(regexInput[i+1] == '(' || !isOperator(regexInput[i+1]))){
operatorStack.push('&');
}
}break;
case '|':{
if(operatorStack.empty()){
cout<<"运算符栈为空！"<<endl;
}
else{
ch = operatorStack.top();
while(ch != '('){//这里需要注意
if(ch == '&'){
joinerCharacterOperation();
}
else{
break;
}
operatorStack.pop();
ch = operatorStack.top();
}
}
operatorStack.push('|');//入栈
}break;
case '(':{
operatorStack.push(ch);
}
case ')':{
ch = operatorStack.top();
while(ch != '('){
switch(ch){
case '&':
joinerCharacterOperation();
break;
case '|':
selectorCharacterOperation();
break;
default:
break;
}
operatorStack.pop();
ch = operatorStack.top();
}//end while
operatorStack.pop();//移除栈内左括号
//如果下一个字符是字母或者是左括号，需要添加连接符
if((i+1 < strlen)&&(regexInput[i+1] == '(' || !isOperator(regexInput[i+1]))){
operatorStack.push('&');
}
}break;
default:
cout<<"ok"<<ch<<endl;
break;
}//end switch
}//end if
else{//不是运算符
auto flag = true;//是否添加到字母表中
for(int i = 0; i < alphabet.size(); i++){
if (ch == alphabet[i])
flag = false;
}
if(flag){
alphabet.push_back(ch);
}
//建立一个基本的NFA
createBasicNFA(ch);
//如果下一个字符是字母的话，就向符号栈中加入一个连接符&
if(i+1 <strlen && (!isOperator(regexInput[i+1]) || regexInput[i+1] == '(')){
operatorStack.push('&');
}
}//end else
}//end for
//对最终的NFA栈和运算符栈进行处理（如果不为空）
while(!operatorStack.empty()){
ch = operatorStack.top();
switch (ch) {
case '|':
selectorCharacterOperation();
break;
case '&':
joinerCharacterOperation();
break;
default:
break;
}
operatorStack.pop();
}
}总结：每一步都保证高优先级的先运算，要么不入栈直接运算，要么把它留在栈顶。正则表达式遍历结束后继续运算栈中剩下的元素。
最终我们得到了正则表达式字符表，NFA图（NFA邻接表）。
（2）生成NFA状态转移表
在正式开始生成状态转移表之前，我们需要了解两个问题：
1、当获取一个状态转移时，我们需要知道什么？
我们需要知道三条信息：
【从哪个状态出发、输入是什么、到达哪个状态】
2、最终生成的状态转移表长什么样？
| 状态/输入字符 | a | b |
| 1 | 1状态输入字符a所到达的状态 | 1状态输入字符b所到达的状态 |
| 2 | 2状态输入字符a所到达的状态 | 2状态输入字符b所到达的状态 |
为了生成状态转移表，我们需要获得：
输入字符集（在刚才生成NFA图时，我们获得的字母表就是输入字符集）
状态集
了解了这些问题，我们就可以生成NFA状态转移表了
邻接矩阵生成相关函数：
class NFA{
......
MyGraph NFAGraph;//存储NFA的图结构
......
}
//默认构造函数,初始边和顶点数目都为0
MyGraph::MyGraph():mVexNum(0),mEdgeNum(0){
for(int i =0;i<100;i++){
for(int j =0;j<100;j++){
mMatrix[i][j].push_back('^') ;
}
}
}
//增加一条边 a：节点名称、b：另一个节点名称、edgeCondition ：边上的值，即转换条件
void MyGraph::addEdge(int a, int b, char edgeCondition){
if (mMatrix[a][b].at(0) == '^'){
mMatrix[a][b].clear();
}
bool flag = true;
for (int i = 0; i < mMatrix[a][b].size() ; ++i) {
if (mMatrix[a][b].at(i) == edgeCondition){
flag = false;
break;
}
}
if (flag){//若没有这样的边
mMatrix[a][b].push_back(edgeCondition);//加入
}
}最终得到的邻接矩阵mMatrix长这样：
| 到达\出发 | 1 | 2 | 3 |
| 1 | a | a | |
| 2 | b | E(空状态) | |
| 3 | b |
横着的表头表示从哪个状态出发，竖着的表头表示到达哪个状态，中间表示从xx状态出发，到xx状态，需要输入xx
与状态转移表StatusMatrix作对比：
| 状态/输入字符 | a | b | E(空字符) |
| 1 | 1状态输入字符a所到达的状态 | 1状态输入字符b所到达的状态 | 1状态输入空字符所到达的状态 |
| 2 | 2状态输入字符a所到达的状态 | 2状态输入字符b所到达的状态 | 2状态输入空字符所到达的状态 |
| 3 | ..... | .... | ...... |
我们发现，逐列遍历mMatrix即可把它转化成状态转移表
比如说，第一列代表从状态1出发，我们看到第一列第一行，即，mMatrix[0][0] == 'a'，把它放到对应状态转移表的位置StatusMatrix[0][0]，StatusMatrix[0][0] == 0，即代表从状态1出发，输入a（在状态转移表中，以a在字母表中的下标代替a)，到达状态1
代码就不赘述了，就是一个遍历的问题。
3、NFA转DFA
采用子集构造法从NFA转DFA，我愿称其为，疯狂地求ε闭包。
我们知道，NFA比DFA多的东西就是空转移&分支，所以将NFA转换为DFA，就是把空转移和分支去掉，能合并的合并。
此处需要引入一个等价集合的概念，即，某个节点在经历ε闭包运算后，所得到的集合，我们称它为等价集合。
用一道具体的题目举例：
我们可以清楚地看到，这幅NFA图从状态0开始，但是它的初始状态不仅仅是状态0，应该是从状态0，经过一个或多个ε所达到的状态集合
（1）所以上图初始状态集合为：{0, 1, 2, 4, 7}，记为集合A，它是一个等价集合。
该NFA的字母表是{a, b}
（2）我们先向集合A中输入状态a，看它经过一个a（期间可经过多个ε）后，得到的集合
{1, 2, 3, 4, 6, 7，8},记为集合B，它是一个等价集合，表示向等价集合A中输入一个a后，所能到达的终点集合。
（3）我们再向集合A中输入状态b，看它经过一个a（期间可经过多个ε）后，得到的集合
{1, 2, 4, 5, 6, 7},记为集合C，它是一个等价集合。
（4）我们再向集合B中输入状态a，看它经过一个a（期间可经过多个ε）后，得到的集合
{1, 2, 3, 4, 6, 7, 8},与集合B相同，没有产生新的集合。
（5）我们再向集合B中输入状态b，看它经过一个b（期间可经过多个ε）后，得到的集合
{1, 2, 3, 4, 5，6, 7，9},产生新的集合D，它是一个等价集合。
.......不断地尝试，直到再也无法出现新的集合
最终得到：
用图3-35生成的DFA图
也就是说，我们将问题转化为，按照刚才的ε闭包运算规则，从初始状态集合开始，根据字母表（输入的状态表）不断尝试生成新集合，并对新集合进行ε闭包运算，直到不生成新集合，最后生成图3-35的表即可。
ε闭包运算，以下代码把它拆成两部分来实现。
第一部分是计算能从NFA的状态数组statusArray中的某个状态s开始只通过E转换到达的NFA状态元素。
第二部分是能够从NFA的状态数组statusArray中的某个状态出发，通过条件为condition转换到达的NFA状态集合。
将生成步骤总结如下：
（1）输入状态数组，将状态数组压入resultArray和statusArray。
（2）将statusArray里的元素一个个出栈，直到statusArray里为空，每出栈一个元素（状态），在邻接表里寻找是否有：由出栈状态输入指定字符（‘E’/condition）后达到的状态，如果有，将达到的状态压入statusArray和resultArray。
（3）将resultArray去重，返回，返回的resultArray就是输入的状态集合输入（‘E’/condition）所能到达的状态集合。
//DFA：能从NFA的状态数组statusArray中的某个状态s开始只通过E转换到达的NFA状态元素
vector<int> Lex::e_closure(vector<int> statusArray){
vector<int> resultsArray;//存放状态数组的E转换集合
stack<int> statusStack;//存放递归过程中的状态，当该栈为空时，递归结束
for(int i = 0; i < statusArray.size(); i++){
statusStack.push(statusArray[i]);//初始化状态栈
resultsArray.push_back(statusArray[i]);//状态本身也可以通过空转换到本身，所以要将自身添加到结果数组
}
while(!statusStack.empty()){
int status = statusStack.top();
statusStack.pop();
for(int i = 1; i < lexNFA.mVexs.size() + 1; i++){
if(i == status){//查看以当前状态为起点的邻接表
for(int j = 1; j < lexNFA.mVexs.size() + 1; j++){
if(lexNFA.NFAGraph.getEdgeValue(i, j).at(0) == 'E'){//若转移条件为‘E’
statusStack.push(j);
resultsArray.push_back(j);
}
}
}
}//end for
}//end while
//去除重复元素
sort(resultsArray.begin(), resultsArray.end());
resultsArray.erase(unique(resultsArray.begin(), resultsArray.end()));
return resultsArray;
}
//DFA:能够从NFA的状态数组statusArray中的某个状态出发，通过条件为condition转换到达的NFA状态集合
vector<int> Lex::nfaMove(vector<int> statusArray, char condition){
vector<int> resultArray;//结果数组
stack<int> statusStack;//状态栈
//状态集入栈
for(int i = 0 ; i < statusArray.size(); i++){
resultArray.push_back(statusArray[i]);
statusStack.push(statusArray[i]);
}
//开始找
for(int i = 1; i < lexNFA.mVexs.size(); i++){
if(statusArray[i] == i){
for(int j = 1; j < lexNFA.mVexs.size(); i++){
if(lexNFA.NFAGraph.getEdgeValue(i, j).at(0) == condition){
resultArray.push_back(j);
statusStack.push(j);
}
}
}
}//end for
//去重
sort(resultArray.begin(), resultArray.end());
resultArray.erase(unique(resultArray.begin(), resultArray.end()));
return resultArray;
}那这两个函数应该如何调用，以模拟手动的计算过程？
回想一下我们手动的运算顺序：先利用ε闭包生成初始状态集合，然后向初始状态集合里依次投入字母表中的元素，试图生成一个新的集合，生成新的集合后，我们向这个集合里依次投入字母表中的元素，试图生成一个新的集合，直到最终无法生成新集合为止。
（1）利用ε闭包生成初始状态集合。
void Lex::getDFA(){
//给DFA节点开头位置加一个空元素占位
lexDFA.mVexs.emplace_back(0);
vector<int> initStatus;
initStatus.push_back(lexNFA.startStatus);
vector<int> initStatusTrans(e_closure(vector<int>(initStatus)));//生成初始状态集合
//给DFA创建第一个节点
int newDFAStartPoint = lexDFA.DFAGraph.mVexNum + 1;
lexDFA.DFAGraph.mVexNum++;//节点数+1
//DFA起点确定
lexDFA.startStatus = newDFAStartPoint;
stack<int> DFAStatusStack;//DFA状态栈
DFAStatusStack.push(newDFAStartPoint);
lexDFA.mVexs.push_back(initStatus);//NFA起点的等价集合为DFA的起点
.........
}（2）根据初始状态集合，计算DFA
首先要解决的问题是，我们应该如何判断什么时候停止？即，什么时候不再产生新状态。
答案是利用一个DFAStatusStack，当我们生成一个集合，尝试入栈时，判断该集合是否在我们已经生成的DFA中，若是，则不压入。
直到DFAStatusStack为空，即不再产生新的集合需要运算。
void Lex::getDFA() {
//给DFA节点开头位置加一个空元素占位
lexDFA.mVexs.emplace_back(0);
vector<int> initStatus;
initStatus.push_back(lexNFA.startStatus);
vector<int>initStatusTrans(e_closure(vector<int>(initStatus)));
//给DFA创建第一个节点
int newDFAStartPoint = lexDFA.DFAGraph.mVexNum + 1;
lexDFA.DFAGraph.mVexNum ++;//节点数加1
lexDFA.startStatus = newDFAStartPoint;
stack<int> DFAStatusStack;//存储还没有经过字母表转换的DFA状态, DFA状态栈,这个栈只需要存储DFA的序号就可以了，没存储DFA节点对应的NFA集合，
DFAStatusStack.push(newDFAStartPoint);
lexDFA.mVexs.push_back(initStatusTrans);//NFA起点的E转换集合赋值给DFA的第一个节点
while (!DFAStatusStack.empty()){
int topDFAStack = DFAStatusStack.top();
DFAStatusStack.pop();
for (int i = 0; i < alphabet.size() ; ++i) { //对字母表的每个元素都需要作为转换条件
vector<int> tempArray = e_closure(nfaMove(lexDFA.mVexs[topDFAStack],alphabet[i]));
if (tempArray.empty()){//如果转换产生的NFA集合为空，跳过该次转换即可
continue;
}
int position = isDFAStatusRepeat(tempArray);//判断新生成DFA状态是否已经存在了，如果已经存在，返回该状态在节点的位置
if (position == -1){//这个是新生成的DFA状态，没有重复
int tempDFAStatusNode = lexDFA.DFAGraph.mVexNum + 1;
lexDFA.DFAGraph.mVexNum ++;//节点数加1
if (isEndDFAStatus(tempArray)){
lexDFA.endStatus.push_back(tempDFAStatusNode);
}
lexDFA.mVexs.push_back(tempArray);//把NFA集合赋值给DFA的状态
DFAStatusStack.push(tempDFAStatusNode);//把新产生的DFA状态加入到DFA栈中
position = tempDFAStatusNode;
}
//连接节点，产生边
lexDFA.DFAGraph.addEdge(topDFAStack,position,alphabet[i]);
lexDFA.DFAGraph.mEdgeNum ++;
}
}
}
//判断是否是DFA的终止状态，只要包含了NFA的终止状态的DFA状态都是终止状态
bool Lex::isEndDFAStatus(vector<int> nfaArray){
for (int i = 0; i < nfaArray.size(); ++i) {
if (lexNFA.endStatus == nfaArray[i]){
return true;
}
}
return false;
}
//判断新产生的DFA状态是否已经存在DFA状态表中
int Lex::isDFAStatusRepeat(vector<int> a){
int position = -1;
for (int i = 1; i < lexDFA.mVexs.size()+1; ++i) {
if (a == lexDFA.mVexs[i]){
position = i;
break;
}
}
return position;
}有同学可能会疑惑，为什么只在生成开始状态集的时候调用了一次空运算（e-closure），其他集合都在用nfaMove生成，那是因为在生成NFA邻接表时，空串不影响最终抵达的状态。
4、最小化DFA
在手动计算中，在得到DFA后，首先划分非终结态和终结态集合，然后尝试字母表中所有输入，试图再次分割非终结态和终结态集合。
例：假设我有一个非终结态集合（是一个等价集合）{1, 2, 3, 4},一个终结态集合（是一个等价集合）{5, 6}
我的字母表是{a, b}
(1)尝试向非终结态集合{1, 2, 3, 4},输入a
1输入a到2 2输入a到2 3输入a到1 4输入a到3
最终得到的终点集合为{2,1,3}，因为它属于我们的等价集合，不划分。
(2)尝试向非终结态集合{1, 2, 3, 4},输入b
1输入a到6 2输入a到2 3输入a到5 4输入a到3
最终得到的终点集合为{2,3,5,6}，其中{2,3}属于{1, 2, 3, 4},{5, 6}属于{5,6}
所以划分非终态集合{1, 2, 3, 4}为{1, 3},{2, 4}
(3)尝试向终结态集合{5， 6},输入a
。。。。。。。以此类推
所以，我们代码模拟的就是，找到非终结集合、终结集合，然后向其中逐个输入字母表，得到终点集，判断终点集是否属于同一个等价集合，如果不是，按照终点集划分，如果是，不划分。
首先，将DFA的状态分为两类：终止状态和非终止状态。这两类状态被分别存储在endPointArray和noEndPointArray中。
将这两个数组被添加到dividedArrays中，这是 一个对 的数组，其中每个对的第一个元素是一个状态数组，第二个元素是一个布尔值，表示该状态数组是否可以进一步划分。
void Lex::minimizeDFA(){
vector<int> noEndPointArray;//非终止状态集合
vector<int> endPointArray(lexDFA.endStatus);//终止状态集合
//初始化非终止状态集合
for(int i = 0; i < lexDFA.mVexs.size(); i++){
if(!isInDFAEndStatus(i)){//不在终止状态集合里
noEndPointArray.push_back(i);
}
}
vector<pair<vector<int>, bool>> dividedArrays;//first存储的是划分的集合，second存储的是该划分集合是否可继续划分
dividedArrays.emplace_back(noEndPointArray, true);
dividedArrays.emplace_back(endPointArray, true);
...........
}然后，代码进入一个循环，直到所有的状态数组都不能进一步划分为止。在每次循环中，代码会遍历dividedArrays中的每个状态数组。对于每个状态数组，代码会遍历字母表中的每个字母，然后对状态数组中的每个状态，找到通过当前字母转换后的状态，并找到这个状态所在的状态数组的序号。然后，根据这些序号，将当前状态数组进一步划分。
这部分代码有些长，我想还是把它拆开看吧
首先是：在每次循环中，代码会遍历dividedArrays中的每个状态数组。对于每个状态数组，代码会遍历字母表中的每个字母，然后对状态数组中的每个状态，找到通过当前字母转换后的状态，并找到这个状态所在的状态数组的序号。
定义一些要用到的数据结构：
void Lex::minimizeDFA(){
vector<int> noEndPointArray;//非终止状态集合
vector<int> endPointArray(lexDFA.endStatus);//终止状态集合
//初始化非终止状态集合
for(int i = 0; i < lexDFA.mVexs.size(); i++){
if(!isInDFAEndStatus(i)){//不在终止状态集合里
noEndPointArray.push_back(i);
}
}
vector<pair<vector<int>, bool>> dividedArrays;//first存储的是待划分的集合，second存储的是该划分集合是否可继续划分
dividedArrays.emplace_back(noEndPointArray, true);
dividedArrays.emplace_back(endPointArray, true);
bool flag = true;
while(flag){
for(int j = 0; j < dividedArrays.size(); j++){//对划分的每个集合进行操作
int canNotBeDivided = 0;//标记是否当前集合可以被划分,1为不可
if(dividedArrays[j].first.size() == 1){//该集合元素只有一个，必不可划分
dividedArrays[j].second = false;
continue;
vector<int> arrayNumVector;//存放DFA状态经过某个字母转换到的结果集
vector<pair<int, int>> statusMap;//存放每个节点结果集序号 该节点本身序号
}
}//end for j
}//end while
}然后，正式开始对 待划分 的每个集合进行操作（逐个尝试输入字母表中的符号，记录结果集，查看结果集是否在一个等价集合中）
j循环，尝试对划分的每个集合进行操作
i循环，当前划分的集合尝试逐个输入字符表
k循环，对当前划分的集合尝试输入当前字符，逐个记录当前划分的集合元素序号 到 当前划分的集合输入当前字符后所到达的状态属于的等价集合 的映射
//最小化DFA
void Lex::minimizeDFA(){
.........
vector<pair<vector<int>, bool>> dividedArrays;//first存储的是待划分的集合，second存储的是该划分集合是否可继续划分
dividedArrays.emplace_back(noEndPointArray, true);
dividedArrays.emplace_back(endPointArray, true);
bool flag = true;
while(flag){
for(int j = 0; j < dividedArrays.size(); j++){//对划分的每个集合进行操作
int canNotBeDivided = 0;//标记是否当前集合可以被划分,1为不可
if(dividedArrays[j].first.size() == 1){//该集合元素只有一个，必不可划分
dividedArrays[j].second = false;
continue;
}
vector<int> arrayNumVector;//存放DFA状态经过某个字母转换到的结果集
vector<pair<int, int>> statusMap;//存放每个节点结果集序号 该节点本身序号
for(int i = 0; i < alphabet.size(); i++){
for(int k = 0; k < dividedArrays[j].first.size(); k++){
//获取待划分集合的每个元素转换状态属于的集合序号
int transStatus = lexDFA.getTargetStatus(dividedArrays[j].first[k], alphabet[i]);
//看我们当前得到的转换状态属于哪个待划分集合
int statusInArrayNum = getContainPosition(transStatus, dividedArrays);
if(statusInArrayNum == -1){//没有转换结果，也就是当前元素无法接收alpha[i]
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);
}
else{//当前元素可以接收alpha[i]
if(!isContain(statusInArrayNum, arrayNumVector)){//避免结果集中状态重复
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);
}
}
statusMap.emplace_back(statusInArrayNum, dividedArrays[j].first[k]);//将元素转换状态属于的集合序号 该元素本身序号压入
}//end for k
}//end for i
}//end for j
}//end while
}拿到这个映射后，我们就可以根据这个映射划分集合了，将映射到相同等价集合的元素划为一个集合
看起来有些复杂，其实整体的思路如下
（1）设定一个数组，arrayNumVector，用于存放当前DFA状态集经过某个字母转换到的结果集，不断尝试向当前DFA状态集中放入字母，如果集合元素无法接受当前字母，记为-1，入arrayNumVector，如果可以接收，记接收后转换到的状态，入arrayNumVector。
顺便设定一个Map,statusMap，记录当前元素输入当前字母后，它的转换后的状态属于我们划分的哪个集合。（划分集合号，当前状态）
（2）得到当前DFA状态集经过某个字母转换到的结果集arrayNumVector，当前状态与划分的集合的映射statusMap后，开始判断是否要划分。
若结果集只有一个元素，无论如何都不需要划分，如果有多个元素，检查statusMap判断是否要划分。
遍历statusMap，将当前集合号相同 的状态划入一个数组，如果最后得到的数组与已有的划分集合相同，将当前在看的划分集合标记为false，表示不能再划分。
如果最后得到的数组与已有的划分集合不同，压入划分集合，删除划分集合中当前在看的划分集合，表示当前集合已经划分为压入的划分集合。
（3）遍历划分集合数组，若都为false，表示都不能划分，划分结束，退出划分循环，开始合并DFA等价状态。
void Lex::minimizeDFA(){
......
vector<pair<vector<int>, bool>> dividedArrays;//first存储的是待划分的集合，second存储的是该划分集合是否可继续划分
dividedArrays.emplace_back(noEndPointArray, true);
dividedArrays.emplace_back(endPointArray, true);
bool flag = true;
while(flag){
for(int j = 0; j < dividedArrays.size(); j++){//对划分的每个集合进行操作
int canNotBeDivided = 0;//标记是否当前集合可以被划分,1为不可
if(dividedArrays[j].first.size() == 1){//该集合元素只有一个，必不可划分
dividedArrays[j].second = false;
continue;
}
vector<int> arrayNumVector;//存放DFA状态经过某个字母转换到的结果集
vector<pair<int, int>> statusMap;//存放每个节点结果集序号 该节点本身序号
for(int i = 0; i < alphabet.size(); i++){
for(int k = 0; k < dividedArrays[j].first.size(); k++){
//获取待划分集合的每个元素转换状态属于的集合序号
int transStatus = lexDFA.getTargetStatus(dividedArrays[j].first[k], alphabet[i]);
//看我们当前得到的转换状态属于哪个待划分集合
int statusInArrayNum = getContainPosition(transStatus, dividedArrays);
if(statusInArrayNum == -1){//没有转换结果，也就是当前元素无法接收alpha[i]
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);
}
else{//当前元素可以接收alpha[i]
if(!isContain(statusInArrayNum, arrayNumVector)){//避免结果集中状态重复
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);
}
}
statusMap.emplace_back(statusInArrayNum, dividedArrays[j].first[k]);//将元素转换状态属于的集合序号 该元素本身序号压入
}//end for k
if(arrayNumVector.size() == 1){//DFA状态经过某个字母转换到的结果集只有1个
canNotBeDivided++;
continue;//不划分，看下一个字母
}
else{//开始划分
for(int l = 0; l < arrayNumVector.size(); l++){
vector<int> tempArray;
for(int k = 0; k < statusMap.size(); i++){
if(arrayNumVector[l] == -1 && statusMap[k].first == -1){
statusMap[k].first = -2;//-2代表删除状态
tempArray.push_back(statusMap[k].second);
break;
}
else{
if(statusMap[k].first == arrayNumVector[l]){//根据集合序号划分
tempArray.push_back(statusMap[k].second);
}
}
dividedArrays.emplace_back(tempArray, true);
}//end k
auto iter = dividedArrays.begin() + j;
dividedArrays.erase(iter);
j--;
break;//当前集合结束，调到下一个位置的集合，因为删除了该元素，其他元素前移一位,所以j--
}//end l
}
}//end for i
if(canNotBeDivided == alphabet.size()){
dividedArrays[j].second = false;
}
}//end for j
//判断是否结束循环，如果划分集合下面所有集合都不可分就推出循环
flag = false;
for(int m = 0; m < dividedArrays.size(); m++){
if(dividedArrays[m].second == true){
flag = true;
break;
}
}//end for m
}//end while
}合并DFA等价状态：遍历划分集合，把每个划分集合都合成为一个点，合成后给每个点分配编号
void Lex::mergeTwoNode(int a,int b){
for (int i = 1; i < lexDFA.mVexs.size()+1 ; ++i) {
if (i == b){
for (int j = 1; j < lexDFA.mVexs.size()+1 ; ++j) {
if (lexDFA.DFAGraph.getEdgeValue(b,j).at(0) != '^'){
if (j == b){
lexDFA.DFAGraph.addEdge(a,a,lexDFA.DFAGraph.getEdgeValue(b,j).at(0));
} else{
lexDFA.DFAGraph.addEdge(a,j,lexDFA.DFAGraph.getEdgeValue(b,j).at(0));
}
lexDFA.DFAGraph.deleteEdge(b,j);
lexDFA.mVexs[b] = vector<int>();
}
}
} else{
for (int j = 1; j < lexDFA.mVexs.size() + 1; ++j) {
if (j == b && lexDFA.DFAGraph.getEdgeValue(i,b).at(0)!='^'){
lexDFA.DFAGraph.addEdge(i,a,lexDFA.DFAGraph.getEdgeValue(i,b).at(0));
lexDFA.DFAGraph.deleteEdge(i,j);
lexDFA.mVexs[b] = vector<int>();
break;
}
}
}
}
}
void Lex::minimizeDFA() {
vector<int> noEndPointArray;//非终止态节点集合
vector<int> endPointArray(lexDFA.endStatus);
//非终止状态集合
for (int i = 1; i < lexDFA.mVexs.size(); ++i) {
if (!isInDFAEndStatus(i)){
noEndPointArray.push_back(i);
}
}//初始化非终止节点集合
cout << endl;
//终止状态集合
for (int n = 0; n < endPointArray.size(); ++n) {
cout << endPointArray[n] << " ";
}
cout << endl;
vector<pair<vector<int>,bool>> dividedArrays;//first存储的是划分的集合，second存储的是该划分集合是否可继续划分
dividedArrays.emplace_back(noEndPointArray, true);
dividedArrays.emplace_back(endPointArray, true);
bool flag = true;
while(flag){
for (int j = 0; j < dividedArrays.size(); ++j) {//对划分的每个集合进行操作
cout << endl;
int canNotBeDivided = 0;//经过一次字母表的转换，如果该集合的转换状态只有一个，说明该集合不能被该字母区分，该变量+1
if (dividedArrays[j].first.size() == 1){
dividedArrays[j].second = false;//如果集合元素只有一个，赋值为false，即不可再划分
continue;
}
for (int i = 0; i < alphabet.size() ; ++i) {
for (int m = 0; m < dividedArrays[j].first.size(); ++m) {
cout << dividedArrays[j].first[m] << " ";
}
cout << "当前字母为" << alphabet[i] << endl;
vector<int> arrayNumVector;//存放DFA状态经过某个字母转换到的集合序号的数组
//first 为转换状态属于的集合序号，second DFA起点的状态节点
vector<pair<int,int>> statusMap;//存放了每个节点的转换后属于的集合序号——该节点本身序号
for (int k = 0; k < dividedArrays[j].first.size(); ++k) { //获取到该集合的每个元素的转换状态属于的集合序号
int transStatus = lexDFA.getTargetStatus(dividedArrays[j].first[k],alphabet[i]);//获取节点的转换DFA节点
int statusInArrayNum = getContainPosition(transStatus,dividedArrays);//转换状态属于的集合序号
if(statusInArrayNum == -1){//必须进行划分，这个时候虽然没有转换结果，所以需要将集合序号人为设置一个唯一的数
statusInArrayNum = -1;
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);
}else{
if (!isContain(statusInArrayNum,arrayNumVector)){//防止集合序号的重复
arrayNumVector.push_back(statusInArrayNum);//将集合序号加入到集合序号数组中
}
}
statusMap.emplace_back(statusInArrayNum,dividedArrays[j].first[k]);//将集合序号————对于的DFA状态组压入
}
if (arrayNumVector.size() == 1){
canNotBeDivided ++ ;
continue;
}else{
for (int m = 0; m < arrayNumVector.size(); ++m) {
}
for (int l = 0; l < arrayNumVector.size(); ++l) {//进行划分
vector<int> tempArray;
for (int k = 0; k < statusMap.size(); ++k) {
if (arrayNumVector[l] == -1 && statusMap[k].first == -1){//key为-1.说明是一定要划分的
//删除该元素
statusMap[k].first = -2;//-2代表删除状态
tempArray.push_back(statusMap[k].second);
break;
} else{
if (statusMap[k].first == arrayNumVector[l]){//根据集合序号进行划分
tempArray.push_back(statusMap[k].second);
}
}
}
cout << endl;
dividedArrays.emplace_back(tempArray, true);
}
auto iter = dividedArrays.begin()+j;
dividedArrays.erase(iter);
j--;
break;//当前集合结束，调到下一个位置的集合，因为删除了该元素，其他元素前移一位,所以j--
}
}//end i
if (canNotBeDivided == alphabet.size()){
dividedArrays[j].second = false;//如果一个集合经过转换后还是该集合本身，该集合无需再进行划分
}
}//end j
//判断是否结束循环，如果划分集合下面的所有集合都不可划分就退出循环
flag = false;
for (int m = 0; m < dividedArrays.size(); ++m) {
if (dividedArrays[m].second == true){
flag = true;
break;
}
}
}
//合并DFA等价状态
for (int j1 = 0; j1 < dividedArrays.size(); ++j1) {
if (dividedArrays[j1].first.size() > 1){//只要每个集合的大小大于1，说明有需要合并的
int represent = dividedArrays[j1].first[0];
for (int i = 1; i < dividedArrays[j1].first.size(); ++i) {//除了第一个节点，其他节点都和第一个节点合并
mergeTwoNode(represent,dividedArrays[j1].first[i]);//合并这两个节点
}
}
}
}5、生成C语言词法分析程序
程序长这样
开整！
得到了最简DFA后，我们就可以生成C语言词法分析程序了
通过最简DFA，我们可以获得：1、状态数 2、字母表 3、每个状态输入字母表后转换到的位置文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-844536.html
根据这些信息，我们就可以生成词法分析程序了！文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-844536.html
void Lex::generateCCode(MyGraph myGraph){
string tag1 =" ";
string tag2 =" ";
string tag3 =" ";
string text="#include<stdio.h> \r\n\r\nint main(){\r\n"
+ tag1 + "int stateID = 1;\r\n"
+ tag1 + "int toexit = 0;\r\n"
+ tag1 + "while(!toexit){\r\n"
+ tag2 + "char ch = gettoken();\r\n"
+ tag2 + "switch(stateID){ //不可变部分\r\n\r\n"
+ tag3 + "//可变部分\r\n";
string result = "";
int num = myGraph.mVexNum+1;
for(int i = 1; i<num; i ++){
int flag_case=1;
int flag_else=0;
int flag_elseif = 0;
for(int j = 0; j<num; j++){
if (myGraph.getEdgeValue(i,j).at(0) != '^'){
if(flag_case = 1){
result += tag3 + "case " + to_string(i) + ":\r\n";
flag_case = 0;
flag_else++;
}
for (int k = 0; k <myGraph.getEdgeValue(i,j).size() ; ++k) {
if(flag_elseif==0){
result += tag3 + "if(ch == " + myGraph.getEdgeValue(i,j).at(k) + ") stateID = "
+ to_string(j) + ";\r\n";
flag_elseif ++;
}
else{
result += tag3 + "else if(ch == " + myGraph.getEdgeValue(i,j).at(k) + ") stateID = "
+ to_string(j) + ";\r\n";
}
}
}
if(flag_else!=0 && j == num-1){
result += tag3 + "else toexit = 1;\r\n"
+ tag3 + "break;\r\n\r\n";
}
}
}
text += result + tag3 + string("default:\r\n") + tag3 + "toexit = 1;\r\n" + tag3 +"break;\r\n";
text += tag2 + "}\r\n"
+ tag1 + "}\r\n"
"}\r\n";
}到了这里，关于编译原理C++单词拼装器&词法分析器实验思路的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
