编译原理笔记-吉林大学软院

《编译原理笔记》吉林大学软院的课程涵盖了编译器设计的核心概念，特别是关于词法分析的部分。词法分析是编译器的第一个阶段，它将源代码转换为由符号串组成的序列，这些符号串是编译器进一步处理的基础。 在这一过程中，首先涉及到的是单词的构造和词法错误的检测。单词是由源程序中的字符序列拼接而成的，这些字符可能包括字母、数字和其他特殊符号。例如，单词"abc"和"de"可以通过连接操作形成新的单词"abcde"。符号串的运算还包括空串（用ε表示）和空集的区别，以及符号串的乘积和闭包操作。符号串的乘积AB表示的是A和B两个集合中所有可能的连接结果，而闭包操作则允许符号串重复零次或多次。 正闭包（A+）表示集合A的成员可以出现一次或多次，而星闭包（A*）则包括零次或任意多次。正则表达式是描述这些操作的一种形式，它们在词法分析中扮演着核心角色。ε表示空字符串，可匹配任何位置的空隙，而∅表示空集，不匹配任何字符串。单个字符如'a'也是正则表达式，而'(r|s)'表示r和s中任意一个的匹配，'(r)*'表示r可以重复任意次数，'(r)+'则是至少重复一次。 正则表达式的语义函数赋予了它们实际的匹配含义，使得它们能够解释为特定的符号串集合，即正则集。正则表达式和正则集的区别在于，像'(0|1)*'这样的表达式是一个正则表达式，因为它遵循连接、选择和重复的规则，而'(0,1)'表示字符集合，没有按照正则表达式的规则进行组合。 在自动机理论中，确定有限自动机（DFA）和非确定有限自动机（NFA）是两种重要的模型。DFA具有唯一初始状态和单值状态转换，而NFA则允许有多个初始状态、相同输入符号对应多个输出状态以及空边（ε边）。尽管NFA更灵活，但每个NFA都可以等价于一个DFA。通过ε封闭和状态转换，可以从NFA构造出DFA，而最小化DFA则是为了去除冗余状态，使自动机达到最小规模但保持相同的识别能力。 编译原理的学习涉及了从源代码到可执行代码的转换过程中的基础概念，包括词法分析、正则表达式和自动机理论，这些都是构建高效编译器的关键技术。理解这些知识点对于软件开发人员和计算机科学的学生来说至关重要，因为它们是深入理解程序如何被解析和执行的基础。