词法分析
实验题目:
无符号数的词法分析
一、实验目的：
1、培养学生初步掌握编译原理的实验技能。
2、验证所学理论、巩固所学知识并加深理解。
3、对学生进行实验研究的基本训练。
二、实验内容：
掌握词法分析的基本思想，并用高级语言编写无符号数的词法分析程序。
三、实验要求：
从键盘上输入一字符串（包括字母、数字等），最后以"；"结束，编写程序识别出其中的无符号数。
无符号数文法规则可定义如下：
<
无符号数>→<无符号实数>|<无符号整数>
<无符号实数>→<无符号整数>.<数字串>[E<比例因子>]|<无符号整数>E<比例因子>
<比例因子>→<有符号整数>
<有符号整数>→[+|-]<无符号整数><无符号整数>→<数字串>
<数字串>→<数字>{<数字>}<数字>→0|1|2……8|9
读无符号数的程序流程图见下图：
三、实验代码
#include "iostream.h"
#include <string.h>
#define N 200
int main(void)
{
char b;
do{
int w=0,p=0,j=0,e=1;
int i,n;
int d;
char a[N];
cout<<"请输入数据：";
cin>>a;
n=strlen(a);
//for( i=0 ;i<n;i++)
// cout<<a[i];
if((a[0]<'0')||(a[0]>'9'))
cout<<"您输入的数据不正确!"<<endl;
else
for(i=0;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
w=w*10+d;
}
else if(a[i]=='.')
{
if((a[i+1]<'0')||(a[i+1]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else
for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
w=10*w+d;
j=j+1;
}
else
if(a[i]=='E'||'e')
{
if(a[i+1]=='-')
{
e=-1;
if((a[i+2]<'0')||(a[i+2]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else
for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
else if(a[i+1]=='+')
{
if((a[i+1]<'0')||(a[i+1]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
else
{
if((a[i+1]<'0')||(a[i+1]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
}
}
}
else if(a[i]=='E'||'e')
{
if(a[i+1]=='-')
{
if((a[i+2]<'0')||(a[i+2]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
else if(a[i+1]=='+')
{
if((a[i+1]<'0')||(a[i+1]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
else
{
if((a[i+1]<'0')||(a[i+1]>'9'))
cout<<"数据有错!"<<endl;
else for(i=i+1;i<n;i++)
{
if((a[i]>='0')&&(a[i]<='9'))
{
d=a[i]-48;
p=p*10+d;
}
}
}
}
}
cout<<"经运行，数据的输出为:"<<w<<"E"<<e*p-j<<endl; cout<<"您如果想继续运行请输入y或Y：";
cin>>b;
cout<<endl;
} while(b='y'||'Y');
}：
五、实验结果
三、实验要求：。
第4章词法分析
CLASS VAL 标识符： 1 常整数： 2 实常数： 3
特殊符： n 0
NAMEL CONSL
单词的识别
词法分析的关键之一是如何识别单 词的问题，其中最重要的是标识符的 识别问题。
4.2 单词的描述工具
定义2.1 正则表达式 设Σ为给定字母表,RE表示Σ上正则
表达式之集,则定义： 1.Λ,ε∈RE 2.若a∈Σ,则a∈RE 3.若e1,e2∈RE,则
转换矩阵
a
b
+s0
s1
s2
s1
s3
s2
s2
s1
s3
-s3
s3
s3
状态转换图：
S1
a
a
+ S0
b
a
b
b
S2
可以识别=aa，abaaa等。
a|b S3 -
4.3.2 非确定自动机
定义2.5 NDA 一个非确定自动机(NDA)A是一个五元组
A=(S, ∑,δ,S0,F) S 是状态集{s0,s1,…,sn}(n≥1)。 ∑是字母表{a1,a2,…,an}(n≥1)。 δ是映射:S×∑→S,不要求是单值的 S0 是初始状态集(非空) F 是终止状态集，FS。
等价的DFA
a
a
A
a
C
b
E
S
ba
a
ab b
b
B
b
D
b
aF
总结：
① 对于简单的ε自动机，利用构 造算法消除ε边，然后进行确定化。
② 对于复杂的ε自动机，利用ε 闭包的算法进行处理。
4.3.4 确定自动机的化简
确定自动机的化简的步骤： εDA →NDA →DA →最小化DA
自然语言处理的词法分析与句法分析
自然语言处理的词法分析与句法分析自然语言处理是人工智能领域的一个重要分支，旨在使计算机能够理解和处理人类语言。
其中，词法分析和句法分析是自然语言处理的两个主要任务。
词法分析负责将一段文本分解成单词或词素，而句法分析则对文本的语法结构进行分析和解析。
本文将详细介绍词法分析和句法分析的基本概念、方法和应用。
一、词法分析1. 概念和任务词法分析是自然语言处理中的一个基础任务，主要目标是将一段文本拆分成一个个单词或词素。
词法分析可以看作是自然语言处理中最初的处理环节，在很大程度上决定了后续处理任务的难度和准确性。
具体而言，词法分析的任务包括以下几个方面：（1）分词：将连续的文本流分成一个个独立的单词。
分词在汉语处理中尤为重要，因为汉语中没有像英语中的空格来明确标识词之间的边界。
（2）词性标注：对每个单词进行词性标注，即确定它的词性类别（如名词、动词、形容词等）。
词性标注常常需要结合上下文语境进行判断。
（3）词干提取：将一个单词的派生形式还原为它的词干或原型形式。
例如，“running”和“ran”都可以还原为“run”。
2. 方法和技术（1）规则法：基于规则的词法分析方法依靠人工定义的词法规则和规则库进行分析。
这种方法简单直观，易于理解和实现，但对规则的编写需要大量的人工劳动，并且规则难以适应复杂多变的语言现象。
（2）统计法：统计法通过学习大量的语料库数据，利用统计模型来进行词法分析。
常见的统计模型包括隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）、最大熵模型（Maximum Entropy Model，MEM）、条件随机场（Conditional Random Field，CRF）等。
统计法的优点是能够自动学习语言规律，适应性较好，但需要大量的训练数据和计算资源。
（3）深度学习法：深度学习方法基于神经网络，通过多层的神经网络结构来进行词法分析。
典型的深度学习模型包括循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）、长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）等。
编译原理-词法分析
词法分析是编译原理中的重要阶段，负责将源代码分解为词法单元，为后续 的语法分析准备输入。
词法分析的定义和作用
词法分析是编译器的第一阶段，其主要目的是将源代码转换为有意义的词法 单元，如标识符、关键字、操作符等，以便后续的语法分析和语义分析使用。
词法分析的流程
1
扫描
将源代码分割为符号序列。
2
识别
将符号序列映射到相应的词法单元。
归类
将词法单元分为不同的类别，如标识符、关键字、操作符等。
常见的词法分析技术
正则表达式
用于描述词法单元的模式。
有限自动机
用于识别符号序列并生成词法 单元。
词法分析器生成器
自动生成词法分析器的工具。
词法分析的应用场景
词法分析广泛应用于编译器、解释器和语言处理工具等领域，确保源代码的正确解析和语义分析。
词法分析的挑战和解决方案
错误处理
如何处理错误输入和不合法的词法 单元。
性能优化
如何提高词法分析的速度和效率。
跨平台兼容
如何处理不同编程语言和操作系统 的词法规则。
结论和总结
词法分析是编译原理中不可或缺的一部分，对于编译器的正确性和性能有着 重要影响。了解词法分析的流程和技术，可帮助开发者构建更高效的编译器 和语言处理工具。
第二章 词法分析
8
单词种别表示单词的种类， (1) 单词种别表示单词的种类，是语法分 析所需要的信息。 析所需要的信息。 一个语言的单词符号如何划分种类、 一个语言的单词符号如何划分种类、分为 几类、如何编码都属于技术性问题， 几类、如何编码都属于技术性问题，主要取 决于处理上的方便。 决于处理上的方便。 通常让每种单词对应一个整数码， 通常让每种单词对应一个整数码，这样可 最大限度地把各个单词区别开来。 最大限度地把各个单词区别开来。
6
(4) 运 算 符 ： 如 “ +” 、 “ − ” 、 “ * ” 、 /”、 >”、 <”等 “/”、“>”、“<”等。 (5) 界符：在语言中是作为语法上的分界符 界符： 号使用的， 号使用的 ， 如“ ， ”、 “ ；” 、 “（ ” 、 “ ） ” 等。 一个程序语言的保留字、 一个程序语言的保留字、运算符和界符 的个数是确定的， 的个数是确定的，而标识符或常数的使用则 不限定个数。 不限定个数。
24
终态一般对应一个return( 语句。 终态一般对应一个return( )语句。 return意味着从词法分析器返回到调用段 return意味着从词法分析器返回到调用段 一般指返回到语法分析器。 ，一般指返回到语法分析器。
图2–4 含有分支或回路的状态示意 (a) 含分支的状态 ；(b) 含回路的状态 含分支的状态i； 含回路的状态i
(3,’if’) (1,指向 的符号表入口) 指向i (1,指向i的符号表入口) (4,’=’) (2,’5’) (3,’then’) (1,指向 的符号表入口) 指向x (1,指向x的符号表入口) (4,’:=’) (1,指向 的符号表入口) 指向y (1,指向y的符号表入口) (5,’;’)
自然语言处理中的词法分析与句法分析
自然语言处理中的词法分析与句法分析词法分析（Lexical Analysis）是指将一个句子或文本切分成一个个独立的词（Token）的过程。
在自然语言处理中，词法分析主要包括以下几个步骤：1.分词（Tokenization）：将文本切分成词。
例如，将句子“我爱自然语言处理”切分成["我", "爱", "自然语言处理"]。
分词可以使用规则、统计方法或机器学习方法进行。
2.词性标注（Part-of-Speech Tagging）：为每个词标注其词性。
例如，将词语“自然语言处理”标注为“名词短语”，将词语“爱”标注为“动词”。
词性标注可以使用规则、统计方法或机器学习方法进行。
3.词形还原（Lemmatization）：将每个词还原为其基本形式。
例如，将动词的各种时态和语态还原为原形。
词形还原通常使用规则或基于词典的方法。
句法分析（Syntactic Analysis）是指对一个句子的结构进行分析，包括短语结构分析和依存关系分析。
句法分析的目标是确定句子中各词之间的语法关系。
在自然语言处理中，句法分析主要包括以下几个步骤：1.短语结构分析（Phrase Structure Parsing）：根据语法规则，将句子分解成短语（Phrase）。
短语结构分析可以使用基于规则的方法（如上下文无关文法）或基于统计的方法（如基于机器学习的方法）。
2.依存关系分析（Dependency Parsing）：确定句子中词与词之间的依存关系。
依存关系表示词与词之间的句法关系，如主谓关系、动宾关系等。
依存关系分析可以使用基于规则的方法或基于统计的方法。
词法分析和句法分析是自然语言处理中两个重要的步骤。
词法分析解决了单词划分和词性标注的问题，为后续的句法分析提供了基本的信息。
句法分析则进一步对句子的结构和语法关系进行了深入分析，为理解句子的意义和进行更高级的语义分析奠定了基础。
词法分析的名词解释
词法分析的名词解释词法分析是编译器设计中的重要环节之一，也是理解和分析程序语言的起点。
本文将对词法分析这一概念进行深入解释，从定义、作用、步骤等角度进行论述。
一、定义词法分析，又被称为扫描器或词法扫描器，是编译器中的一个阶段，其目的是将程序代码转化为一个个有意义的单词或记号（Token），并为之分配相应的词法单元。
换言之，词法分析就是将输入的字符序列分割成一个个有独立含义的单元。
二、作用词法分析的作用是为编译器对程序进行后续处理提供基础。
在编译器的工作流程中，词法分析是首个执行的步骤，它负责将源代码按照语法规则进行单词划分，方便后续步骤对程序结构和语义的分析。
词法分析的作用主要有以下几个方面：1. 标记化：将程序代码划分为有限个词法单元，为后续处理提供便利；2. 错误检测与恢复：识别出非法的单词或字符序列，并提供错误处理机制，如给出错误提示或忽略错误部分，保证程序的正常处理；3. 符号表生成：收集并存储程序中出现的标识符、常量等信息，为语义分析和中间代码生成提供数据支持。
三、步骤词法分析的步骤主要包括以下几个阶段：1. 去除空白符和注释：将程序代码中的空格、制表符、换行符等无实际意义的字符过滤掉，并将注释部分剔除；2. 词素划分（Lexical Analysis）：将程序代码划分为一个个词法单元，将其按照事先定义好的语法规则进行拆分和识别；3. 执行模式匹配（Pattern Recognition）：根据已定义的正则表达式或有穷自动机，将词法单元与模式进行匹配；4. 记号生成（Token Generation）：为每个词法单元生成记号，并为之分配相应的词法单元；5. 错误处理（Error Handling）：对于识别出的非法单词或字符序列，触发错误处理机制，如错误提示或忽略错误部分。
四、常见的词法单元类型词法单元是指词法分析的最小单位，也即程序代码中有独立含义的最小单元。
在编程语言中，常见的词法单元类型包括以下几种：1. 标识符（Identifier）：代表程序中的变量名、函数名等标识符；2. 关键字（Keyword）：具有特殊含义的固定标识符，用于表示特定语法结构或功能；3. 常量（Constant）：固定值的表示，包括整数、浮点数、字符串等；4. 运算符（Operator）：用于进行各种运算操作的符号，如加号、减号、乘号等；5. 界符（Delimiter）：用于界定语法结构的符号，如括号、分号、逗号等。
词法分析
2、程序设计语言几类单词的描述
如：程序设计语言( l 表示a～z中的任一英文字 母,d表示0～9中的任一数字。)
<标识符> → l<字母数字>|l <字母数字>→ l|d|l<字母数字>|d<字母数字>
<无符号整数> → d| d<无符号整数> <运算符> → +|-|*| / | = |< <等号>|><等号>
2、将正规式转换成正规文法 引进S作为识别符号, VT=∑ ， VN与P利用以下
规则做变换产生：
正规式r 正规式xy 正规式x*y 正规式x|y
S→r A→xB B→y A→xA|y A→x A→y
B新引进VN？
直到每个产生式最多含有一个终结符为止。
注意：正规式的字母表与正规文法的字母表？
例：将 r = a(ad)转换成相应的正规文法。 Sa(ad)
对上的正规式r ,存在一个G=(VN,VT,P,S)使得 L(G)=L(r) ，反之亦然。
1、正规文法转换成正规式 方法：由正规文法G的各个产生式写出对应的正规方 程式，联立方程组。 引进S作为识别符号,利用以下 规则做变换
文法产生式 规则1 A→xB B→y 规则2 A→xA|y
A→Ax|y 规则3 A→x A→y
（ki，a）=kj，（ki∈K，kj∈K）就意味着，当前状态 为ki，输入符为a时，将转换为下一个状态kj，我们把kj 称作ki的一个后继状态；（单值函数）
S∈K是唯一的一个初态； Z K是一个终态集，终态也称可接受状态或结束状态。
DFA 例： M=（{S,U,V,Q}, {a,b}, f, S, {Q}） f 为：
编译原理 第五章 词法分析
三、LEX编译程序的工作过程：
1.根据每条识别规则Pi {ACTION i}构造相应的非确 定有限自动机NFA，分别画出它们的状态转换图； 2.将所有的状态转换图连接成一个完整的状态转换图； 3.由状态转换图构造状态转换矩阵； 4.将状态转换矩阵确定化； 5.根据DFA，构造词法分析器；
预处理 子程序 扫描器 单词符号
输入 列表 输入缓冲区
扫描缓冲区
词法分析器的结构
三、设置缓冲器的必要性
之所以要设置缓冲器，是因为对于许多源程序而言，有 时词法分析器为了得到某个单词符号的确切性质，只从该符 号本身所含有的字符不能作出判定，还需要超前扫描若干字 符之后，才能作出确切的分析。 例如：有合法的Fortran语句： DO99K=1，10 和 DO99K=1.10 前者是循环语句，后者是赋值语句，两者的区别在于等 号后的第一个界符不同，前者是逗号，后者是句号，因此为 了识别前者中的关键字‘“DO”，必须超前扫描若干字符之 后，才能作出确切的判定。
3、词法分析器和语法分析器作为协同程序 如果两个或两个以上的程序，他们之间交叉执行，这些程序称为协同程 序。词法分析器和语法分析器也可协工作的方式安排在同一遍中，以生产 者和消费者的关系同步运行。
1.词法分析单独作为一遍
S.P.(字符串)
第一 遍 词法分析 单词 串 S.P.(符号串) 第二 遍 语法分析
例如：
%{ int wordCount = 0; int noCount = 0; %} chars [A-za-z] numbers ([0-9])+ words {chars}+ 注意：凡是对已经定义的正则表达式的名字的引用，都必须用花括 号将它们括起来。在LEX源程序中，起标识作用的符号%%，%{以及%}都 必须处在所在行的最左字符位置。
第3章 词法分析
7
3.1.5 输入缓冲
当内存容量很大时，可将源程序一次读入到 内存的一个源程序区，每一个符号通常占用一个 字节。 实现一个词法分析程序有以下三种方法：
（1）利用词法分析生成器从基于正规表达式的规范说明 自动生成词法分析程序。在此情况下，生成器将提供 用于源程序字符流的读入和缓冲的若干子程序。 （2）利用传统的系统程序设计语言来编写词法分析程序。 这时要利用该语言所具有的输入/输出能力来处理读 入操作。 （3）利用汇编语言来编写词法分析程序，往往需要直接 管理源程序字符流的选入。
第3章 词法分析
3.1 词法分析概述
词法分析器可以分为两个阶段： 第一阶段是扫描阶段； 第二阶段是词法分析阶段。 词法分析器有两种实现模式： 完全独立模式、相对独立模式
2013-7-13 电子信息工程学系 陈建辉
2
词法分析在编译器的位置
编译器是分 阶段执行的。
源程序 词法分析器
每个阶 段将源程序 从一种表示 转换成另一 种表示。
2013-7-13
电子信息工程学系 陈建辉
17
3.3.2 Lex输入文件的格式 Lex输入文件由3个部分组成： 定义（definition）集; 规则（rule）集; 辅助程序（auxiliary routine）集或用户程序 （user routine）集。
这3个部分 的Lex输入文件的格式如下：
2013-7-13
电子信息工程学系 陈建辉
19
小 结
主要介绍了一个编译过程中的词法分析阶段 及其一些基本概念。 进行词法分析，首先要理解记号（单词）、 模式、词素、属性、状态状态图等基本概念。词 法分析的输出就是语法分析的输入。 词法分析涉及到语言的基本运算。正规表达 式在编译原理中的作用特别大，要将其概念和用 法掌握。 基于正规表达式从特定表示法构建词法分析 器的工具——Lex 。
第08章 词法分析
26
―*‖：表示前面的字符可以出现任意次。例如， “go*gle‖可以匹配ggle, gogle, google， gooogle，goooogle等。 “+‖：表示前面的字符必须至少出现一次。 例如，“go+gle‖可以匹配gogle, google， gooogle，goooogle等。 “(‖和“)‖：表示范围或分组。例如， “gr(a|e)y‖等价于“gray|grey‖ ， “(grand)?father‖可以匹配father和 grandfather。
>
8
= 其它字符
=
11
= 其它字符
!
14
= 其它字符
＋
17 18
－ * / ( ) , ; 其它字符
. . .
24 25
返回（$SUB，－ ） 返回（$MUL，－ ） 返回（$DIV，－ ） 返回（$LPAR，－ ） 返回（$RPAR，－ ） 返回（$COM，－ ） 返回（$SEM，－ ）
ERROR出错处理
27
常用元字符及含义
28
正则表达式实例
29
lex文件实例
1) 打印文件内容（justPrint.l） 2) 打印行号（lineNum.l） 3) 打印标识符（identifier.l） 4) 打印单词（word.l）
30
8. 课后练习
(1) 参考教材上词法分析器LexAnalyze()对应 的词法规则，编写lex文件，用lex自动生成相 同功能的词法分析器。
(2) 设计一个简单语言的词法规则，编写lex文 件，用lex自动生成该语言的词法分析器。
31
参考资料
Lex & Yacc Tutorial /lexandyacc/index.html