C语言注释的有限自动机

C语言实现有限状态机有限状态机（Finite State Machine或者Finite State Automata)是软件领域中一种重要的工具，很多东西的模型实际上就是有限状态机。

最近看了一些游戏编程AI的材料，感觉游戏中的AI，第一要说的就是有限状态机来实现精灵的AI，然后才是A*寻路，其他学术界讨论比较多的神经网络、模糊控制等问题还不是很热。

FSM的实现方式：1） switch/case或者if/else这无意是最直观的方式，使用一堆条件判断，会编程的人都可以做到，对简单小巧的状态机来说最合适，但是毫无疑问，这样的方式比较原始，对庞大的状态机难以维护。

2）状态表维护一个二维状态表，横坐标表示当前状态，纵坐标表示输入，表中一个元素存储下一个状态和对应的操作。

这一招易于维护，但是运行时间和存储空间的代价较大。

3）使用State Pattern使用State Pattern使得代码的维护比switch/case方式稍好，性能上也不会有很多的影响，但是也不是100％完美。

不过Robert C. Martin做了两个自动产生FSM代码的工具，for java和for C++各一个，在/resources/index上有免费下载，这个工具的输入是纯文本的状态机描述，自动产生符合State Pattern的代码，这样developer的工作只需要维护状态机的文本描述，每必要冒引入bug的风险去维护code。

4）使用宏定义描述状态机一般来说，C++编程中应该避免使用#define，但是这主要是因为如果用宏来定义函数的话，很容易产生这样那样的问题，但是巧妙的使用,还是能够产生奇妙的效果。

MFC就是使用宏定义来实现大的架构的。

在实现FSM的时候，可以把一些繁琐无比的if/else还有花括号的组合放在宏中，这样，在代码中可以3）中状态机描述文本一样写，通过编译器的预编译处理产生1）一样的效果，我见过产生C代码的宏，如果要产生C++代码，己软MFC可以，那么理论上也是可行的。

状态机分层 c语言（原创实用版）目录1.状态机分层概述2.状态机的实现方法3.C 语言在状态机分层中的应用4.实例分析正文1.状态机分层概述状态机分层是一种在计算机科学中广泛应用的设计模式，主要用于处理系统中的复杂状态和行为。

它通过将系统的状态划分为多个层次，从而降低了问题的复杂性。

状态机分层可以应用于各种场景，例如编译器、网络协议、游戏引擎等。

2.状态机的实现方法状态机通常由状态、事件和动作组成。

状态表示系统的当前情况，事件表示系统中的触发器，动作表示系统在特定状态下需要执行的操作。

状态机的实现方法主要有两种：一种是基于有限自动机（Finite Automaton，FA），另一种是基于图灵机（Turing Machine，TM）。

有限自动机是一种用来表示系统的状态和状态转换的计算模型，而图灵机则是一种理论模型，用于描述具有无限存储空间的计算过程。

3.C 语言在状态机分层中的应用C 语言是一种广泛应用的编程语言，它具有强大的功能和高性能。

在状态机分层中，C 语言可以用来实现状态机，以及处理状态机之间的交互。

C 语言提供了丰富的数据类型、运算符和控制结构，可以方便地表示和处理状态机的状态、事件和动作。

此外，C 语言还具有底层访问能力，可以实现高效的系统调用和硬件操作。

4.实例分析以一个简单的编译器为例，它主要包括词法分析器、语法分析器和语义分析器。

在这些分析器中，词法分析器和语法分析器可以看作是状态机。

词法分析器负责处理输入字符串中的字符，将它们转换为记号（token）。

语法分析器则负责将记号序列转换为抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）。

在这个过程中，词法分析器和语法分析器需要不断地处理输入事件，并根据当前状态执行相应的动作。

C 语言可以用来实现这些状态机，以及处理它们之间的交互。

总之，状态机分层是一种有效的设计模式，可以帮助我们处理复杂的系统状态和行为。

C 语言作为一种功能强大的编程语言，在状态机分层中具有广泛的应用。

有限状态自动机及在字符串搜索中的应用程晓锦;徐秀花【摘要】有限状态自动机是计算机科学的重要基石，对有限自动机及其应用做了讨论，特别是应用有限自动机描述了简单模式匹配算法及K. M. P.算法，并对K. M. P.算法的时间复杂度进行了较详细的分析。

为了应用有限状态自动机解决实际问题，对有限状态自动机的存储结构做了分析，给出了一种高效的有限状态自动机的存储表示，基于这种存储表示，应用确定有限状态自动机可以建立一种效率高于K. M. P.算法的模式匹配算法。

使用有限状态自动机建立的算法简单、易懂，且高效，对学生理解掌握有限状态自动机有极大的帮助。

%Finite state machine is an important foundation of computer science, the finite state machine and its application are discussed. The simple pattern matching algorithm and KMP algorithm with finite state machine, and the time complexity of the KMP algorithm are analyzed in detail. In order to apply the finite state machine to solve practical problems, the storage structure of finite state machine is analyzed. An efficient storage structure of finite state machine is constructed. Based on the structure, more efficiency than KMP algorithm of pattern matching algorithm is established using deterministic finite au-tomaton. Algorithms constructed using finite state algorithm is simple, easy to understand, and efficient, and it is help for students to master the finite state automata.【期刊名称】《北京印刷学院学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P45-47,48)【关键词】有限状态自动机;模式匹配;KMP算法【作者】程晓锦;徐秀花【作者单位】北京印刷学院，北京102600;北京印刷学院，北京102600【正文语种】中文【中图分类】TP301.1有限状态自动机(FSM)是一种用于设计计算机程序和时序逻辑电路的数学模型，是计算机科学的重要基石。

编译原理dfa编译原理DFA。

有限自动机（DFA）是编译原理中的重要概念，它在词法分析和语法分析中扮演着重要的角色。

在编译原理中，DFA用于识别和分析输入的字符序列，帮助编译器理解源代码的结构和含义。

本文将介绍DFA的基本概念、原理和应用，以及它在编译原理中的重要作用。

DFA的基本概念。

DFA是有限自动机（Deterministic Finite Automaton）的缩写，它是一种抽象的数学模型，用于描述有限个状态和在这些状态之间转移的输入字符序列。

DFA由五元组（Q, Σ, δ, q0, F）组成，其中：Q是有限状态集合；Σ是输入字符的有限集合；δ是状态转移函数，描述了状态之间的转移关系；q0是初始状态；F是接受状态集合。

DFA的原理。

DFA的工作原理是通过状态转移函数δ来识别和分析输入字符序列。

编译器将源代码转换为字符流，然后通过DFA进行词法分析，将字符流转换为标记流。

在词法分析过程中，DFA根据输入字符的转移关系，逐步从初始状态转移到接受状态，从而识别出源代码中的各种标记，如关键字、标识符、常量和运算符等。

DFA的应用。

DFA在编译原理中有着广泛的应用，它是词法分析器和语法分析器的核心组成部分。

在词法分析阶段，编译器利用DFA识别并提取源代码中的各种标记，为后续的语法分析和语义分析提供输入。

在语法分析阶段，DFA可以帮助编译器理解源代码的结构和语法，从而生成抽象语法树（AST）或中间代码。

此外，DFA还可以应用于模式匹配、文本搜索和自动机器人等领域。

在模式匹配和文本搜索中，DFA可以帮助我们快速地识别和匹配目标字符串；在自动机器人中，DFA可以帮助我们设计和实现自动化的决策系统。

DFA在编译原理中的重要作用。

在编译原理中，DFA是词法分析和语法分析的基础，它可以帮助编译器理解源代码的结构和含义。

通过DFA的识别和分析，编译器可以将源代码转换为抽象语法树（AST）或中间代码，为后续的优化和代码生成提供基础。

设计目的：1、 理解有限自动机的作用2、 利用转态图和状态表表示有限自动机3、 以程序实现有限自动机的运行过程设计内容：（注：题目详细要求）利用状态表和有限自动机的运行原理编制程序，使得程序能够识别一个输入串是否为一个有效的符号串，具体可以选择下面之一：无符号定点实数、自然数、整数、十六进制数或其它自己定义的符号串。

一、分析原理词法分析：就是从左至右逐个字符地对源程序进行扫描，产生单词序列，用以语法分析。

在这里，我们先把文法转换成有穷自动机，然后构造出状态表，再由状态表构造出程序。

二、分析的算法将G[<无符号数>]文法转换成有穷自动机：构造状态矩阵；将有穷自动机的状S 1 S 2 ……S n 及输入的字a 1 a 2 ……a m 构成一个n*m 的矩阵。

再写一个程序，把状态矩阵用二维数组表示。

程序通过输入的字符转换状态，从而可以识别出单词。

本程序的关键在状态表和缓冲区的运用。

首先定义了一个布尔型函数ReadALine把输入的字符串送到缓冲区中；然后定义了布尔型函数Run 和Getchar实现对输入字符串的正确性判断，更改Run函数可以改变程序功能：如可将状态表改变成识别“偶数”的有限自动机的状态表。

三、程序流程图四、课程设计出现的问题及解决的方法刚开始写该程序时，虽然感觉个人的编程能力不错，但由于对编译原理的自动机的实现掌握不足，难以入手。

但经过对问题的更深入了解和分析，再通过网上和书本的资料的细读，最后终于把程序编写出来了。

程序中，碰到的最大的问题就是状态表的构造和如何把它转变为一个程序的实现过程。

解决的方法当然是看书。

五、课程设计的体会首先，题目给出的文法是有小毛病的。

我个人认为<无符号数>不可能推出 . <十进制数> 或者e <指数部分>的。

在写这个程序是只要对编译原理书本词法分析分析很熟悉就可以比较容易地写出该程序。

通过这次课程设计，我对程序的编译和运行有了更进一步的了解，更好地掌握了编译原理的词法分析过程。

第2章程序语⾔基础知识（⽂法-正规式-有限⾃动机第2章程序语⾔基础知识编译原理2-781.⽂法认识终结符（不可拆分，⼩写）和⾮终结符（可拆分，⼤写）终结符不可单独置前eg:有⽂法G2[S]为：S->ApS->BqA->aA->cAB->bB->dB则：S为开始符，S,A,B为⾮终结符，p,q,a,b,c,d为终结符⽂法的类型0型⽂法（限制最少的⼀个）设G=（V N，V T ，P，S），如果它的每个产⽣式α---→β是这样结构：α属于（V N并V T）*（闭包）且⾄少含有⼀个⾮终结符，⽽β属于（V N并V T）*，则G是⼀个0型⽂法。

0型⽂法也称短语⽂法。

⼀个⾮常重要的理论结果是：0型⽂法的能⼒相当于图灵机（Turing）。

或者说，任何0型语⾔都是递归可枚举的，反之，递归可枚举集必定是⼀个0型语⾔。

1型⽂法也叫上下⽂有关⽂法，此⽂发对应于线性有界⾃动机。

它是在0型⽂法的基础上每⼀个α---→β,都有|β|>=|α|。

这⾥的|α|表⽰的是α的长度。

注意：虽然要求|β|>=|α|，但有⼀特例：α---->空也满⾜1型⽂法。

如有A->Ba 则|β|=2，|α|=1 符合1型⽂法要求。

反之，如aA->a,则不符合1型⽂法要求。

2型⽂法也叫上下⽂⽆关⽂法，它对应于下推⾃动机。

2型⽂法是在1型⽂法的基础上，再满⾜每⼀个α-→β都有α是⾮终结符。

如A->Ba,符合2型⽂法要求。

如Ab->Bab虽然符合1型⽂法要求，但是不符合2型⽂法要求，其中α=Ab,Ab 不是⼀个⾮终结符。

3型⽂法也叫正规⽂法，它对应于有限状态⾃动机。

它是在2型⽂法满⾜的基础上满⾜：A->α|αB（右线性）或A->α|Bα(左线性)如：A->a,A->aB,B->a,B->cB,则符合3型⽂法的要求。

但如果推导为：A->ab,A->aB,B->a,B->cB或：A->a,A->Ba,B->a,B->cB则不符合3型⽂法的要求。

c语言的语法解析C 语言的语法解析通常包含了词法分析和语法分析两个主要步骤。

1. 词法分析（Lexical Analysis）：词法分析器负责将源代码分割成一个个的标记（tokens）。

标记是源代码的最小单位，可以是关键字、标识符、运算符、常量等。

词法分析器通常使用有限自动机（finite automaton）来扫描源代码，并识别出各个标记。

2. 语法分析（Syntax Analysis）：语法分析器负责将标记流转换为语法树。

语法树是源代码语法结构的一种树形表示。

语法分析器使用语法规则来检查标记流是否符合语法结构。

在这个过程中，语法分析器可能会使用文法规则，如上下文无关文法（Context-Free Grammar，CFG）。

在C 语言的语法解析中，通常使用工具生成器（parser generator）来创建语法分析器。

工具生成器可以根据指定的语法规则自动生成相应的语法分析器代码。

一些常用的工具生成器包括Yacc/Bison、ANTLR 等。

下面是一个简单的示例，演示了C 语言中的一些基本语法结构：```c#include <stdio.h>int add(int a, int b) {return a + b;}int main() {int x = 5;int y = 10;int result = add(x, y);printf("The result is: %d\n", result);return 0;}```在这个示例中，词法分析器会将源代码分割成标记（例如`#include`、`<stdio.h>`、`int`、`add`、`(`、`int`、`a`、`,`、...），而语法分析器将这些标记转换为对应的语法结构，生成语法树。

这使得编译器能够理解源代码的结构，并执行后续的语义分析、优化和代码生成步骤。

附录部分习题参考答案第1章习题1. 解释下列术语。

翻译程序，编译程序，解释程序，源程序，目标程序，遍，前端，后端解答：略！2. 高级语言程序有哪两种执行方式?阐述其主要异同点。

描述编译方式执行程序的过程。

解答：略！3. 在你所使用的C语言编译器中，观察程序1.1经过预处理、编译、汇编、链接四个过程生成的中间结果。

解答：略！4. 编译程序有哪些主要构成成分？各自的主要功能是什么？解答：略！5. 编译程序的构造需要掌握哪些原理和技术？编译程序构造工具的作用是什么？解答：略！6. 复习C语言，其字母表中有哪些符号？有哪些关键字、运算符和界符？标识符、整数和实数的构成规则是怎样的？各种语句和表达式的结构是什么样的？解答：略！7.编译技术可应用在哪些领域？解答：略！8. 你能解释在Java编译器中，输入某个符号后会提示一些单词、某些单词会变为不同的颜色是如何实现的吗？你能解释在Code Blocks中在输入{后，会自动添加}，输入do 会自动添加while()是为什么吗？解答：略！第2章习题1. 判断题，对下面的陈述，正确的在陈述后的括号内画√，否则画×。

(1) 有穷自动机识别的语言是正规语言。

（）(2) 若r1和r2是Σ上的正则表达式，则r1|r2也是。

（）(3) 设M是一个NFA，并且L(M)＝{x,y,z}，则M的状态数至少为4个。

（）(4) 令Σ＝{a,b}，则所有以b开头的字构成的正规集的正则表达式为b*(a|b)*。

（）(5) 对任何一个NFA M，都存在一个DFA M'，使得L(M')=L(M)。

（）1解答：略！2.从供选择的答案中，选出应填入下面叙述中？内的最确切的解答。

有穷自动机可用五元组（Q，V T，δ，q0，Q f）来描述，设有一有穷自动机M定义如下：V T={0,1}，Q={q0,q1,q2}，Q f={q2}，δ的定义为：δ (q0，0)=q1δ (q1，0)=q2δ (q2，1)=q2δ (q2，0)=q2M是一个 A 有穷状态自动机，它所对应的状态转换图为 B ,它所能接受的语言可以用正则表达式表示为 C 。

编译原理DFA（有限确定⾃动机）的构造原题：1、⾃⼰定义⼀个简单语⾔或者⼀个右线性正规⽂法⽰例如(仅供参考) G[S]：S→aU|bV U→bV|aQV→aU|bQ Q→aQ|bQ|e2、构造其有穷确定⾃动机，如3、利⽤有穷确定⾃动机M=(K,Σ,f, S,Z）⾏为模拟程序算法，来对于任意给定的串，若属于该语⾔时，该过程经有限次计算后就会停⽌并回答“是”，若不属于，要么能停⽌并回答“不是”K:=S；c:=getchar;while c<>eof do{K:=f(K,c);c:=getchar; };if K is in Z then return (‘yes’)else return (‘no’)开始编程！1.状态转换式构造类：current——当前状态next——下⼀状态class TransTile{public:char current;char next;char input;TransTile(char C,char I,char Ne){current = C;next = Ne;input = I;}};2.DFA的构造类此处包括DFA的数据集，字母表，以及过程P的定义。

包括了初始化，遍历转换，以及最终的字符串识别。

class DFA{public://构造状态集各个元素string States;char startStates;string finalStates;string Alphabets;vector <TransTile> Tile;DFA(){init();}void init(){cout << "输⼊有限状态集S：" << endl;cin >> States;cout << "输⼊字符集A：" << endl;cin >> Alphabets;cout << "输⼊状态转换式（格式为：状态-输⼊字符-下⼀状态，输⼊#结束）：" << endl;cout << "例如：1a1 \n 1a0 \n 2a1 \n #" << endl;int h = 0;//while (cin>>input){// TransTile transval(input[0], input[1], input[2]);// Tile.push_back(transval);//}while(true){char input[4];cin>>input;if(strcmp(input,"#")==0)break;TransTile transval(input[0],input[1],input[2]);Tile.push_back(transval);}cout << "输⼊初态：" << endl;cin >> startStates;cout << "输⼊终态：" << endl;cin >> finalStates;}//遍历转换表char move(char P,char I){for (int i = 0; i < Tile.size(); i++){if (Tile[i].current == P&&Tile[i].input == I){return Tile[i].next;}}return'E';}//识别字符串函数void recognition(){string str;cout << "输⼊需要识别的字符串：" << endl;cin >> str;int i = 0;char current = startStates;while (i < str.length()){current = move(current, str[i]);if (current == 'E'){break;}i++;}if (finalStates.find(current) != finalStates.npos){cout << "该⾃动机识别该字符串！" << endl;}else{cout << "该⾃动机不能识别该字符串！" << endl;}}};3.测试Main函数int main(){DFA dfa;bool tag;while(1){cout<<"你想要继续吗？是请输⼊1，否输⼊0："<<endl; cin>>tag;if(tag){dfa.recognition();}elsebreak;}return0;}。

C语言中的状态机实现引言：状态机是一种常见的编程技术，广泛应用于许多领域，包括嵌入式系统、通信协议等。

在C语言中，我们可以通过编写状态机来实现复杂的逻辑控制和状态转换。

本文将介绍C语言中状态机的实现方法，以及一些实例案例，帮助读者更好地理解和应用状态机。

一、什么是状态机？状态机，又称有限状态自动机（Finite State Machine，FSM），是一种数学模型，用于描述系统的所有可能状态以及在不同状态下的行为。

状态机由一组状态、初始状态、状态转移条件和状态转移动作组成，通过不断地改变当前状态和响应输入条件来实现对系统的控制。

二、C语言中的状态机实现方法在C语言中，我们可以使用多种方式实现状态机，包括基于if-else语句的状态机、基于switch-case语句的状态机以及使用函数指针表的状态机。

下面将分别介绍这些方法。

1. 基于if-else语句的状态机实现基于if-else语句的状态机是最简单的实现方式。

我们可以使用一个整型变量来表示当前状态，然后使用一系列的if-else语句来判断当前状态，并执行相应的操作。

下面是一个简单的示例代码：```c#include <stdio.h>// 定义状态#define STATE_IDLE 0#define STATE_WORKING 1#define STATE_FINISHED 2int main() {int currentState = STATE_IDLE;while (1) {// 根据当前状态执行相应操作if (currentState == STATE_IDLE) {printf("当前状态：空闲\n");// 执行空闲状态下的操作} else if (currentState == STATE_WORKING) { printf("当前状态：工作中\n");// 执行工作中状态下的操作} else if (currentState == STATE_FINISHED) { printf("当前状态：已完成\n");// 执行已完成状态下的操作}// 状态转移条件// ...// 更新当前状态// ...}return 0;}```2. 基于switch-case语句的状态机实现基于switch-case语句的状态机是常见的实现方式。

有限自动机例题有限状态自动机（FSA）是计算机科学中的一种重要数学模型，它在字符串匹配、语言解析和编译器设计等领域都有广泛应用。

本文将围绕一道有限自动机例题进行分析和讲解，以帮助读者深入理解有限自动机的本质和应用。

例题描述：假设有一个字符串集合S = {“hello”, “world”, “cherry”, “come”, “back”}，请设计一个DFA（确定性有限状态自动机）匹配这些字符串。

其中，该DFA应该包含5个终止状态，也就是说，只有当输入符串是S中的某一个字符串时，该DFA才能停机并进入终止状态。

解题步骤：根据题目描述，我们需要设计一个DFA，能够匹配给定字符串集合S中的任意一个字符串。

下面是解题的详细步骤：1. 首先，我们需要确定该DFA的状态集合Q。

由于该DFA需要包含5个终止状态，所以我们可以将状态集合分为6个部分，其中5个部分分别对应于集合S中的5个字符串，另一个部分表示该DFA的非终止状态。

2. 接下来，我们需要确定该DFA的输入字母表，即该DFA可以接受哪些字符作为输入。

由于题目中给出的字符串集合只包含小写字母，所以我们将该DFA的输入字母表设为Σ = {a, b, c, ..., z}，即从小写字母表中取任意一个字母作为输入。

3. 确定该DFA的转移函数δ。

对于这个例题，我们需要根据提供的字符串集合S，为每一个状态和每一个输入字符都分别指定一个转移关系。

例如，对于初始状态S0，若输入字符是“h”，则它应该转移到状态S1，若输入字符是其它字符，则应该一直停留在S0状态。

4. 建立该DFA的起始状态和终止状态集合。

由于该DFA需要同时接受集合S中的5个字符串，所以我们需要将对应的5个状态都设为该DFA的终止状态。

同时，我们将状态S0设为该DFA的起始状态。

5. 最后，我们需要测试该DFA的性能和有效性，确保它能够实现对给定字符串集合的匹配操作。

可以考虑用几个测试用例来验证该DFA的工作状态，例如输入hello、world、cherry等字符串，检查DFA是否能够正确识别这些字符串并停机。