基于有限状态自动机的数据类型识别功能

Posted 2022-03-13 smallmomo

 

有限状态自动机(FSM):是一种表达某一状态到另一状态发生转化的数学模型。

例如:在长跑比赛开始时 我处于等待的状态下，待裁判喊 预备 时，我就会从等待状态转换到预备状态。听到裁判的枪声时，我就从预备状态转换到奔跑状态 。
这个过程就相当于有限状态自动机。

 

FSM的状态就是一个事件当前所处于的情况。

有限状态自动机在编程中的应用十分广泛

例如:对输入的字符进行判断 判断字符串组成的数字属于整型还是浮点型。 同时它也是词法分析的核心 可用于分析一串字符中给的组成词的含义。

因为最近在学习编译原理，所以想实现一个简单的FSM。 计划使用java语言。希望能做一个分析所输入的字符串，解析出字符串组成的字串属于什么数据类型。

准备

在编写FSM程序之前需要先画出状态转化图，在我的构想里：

1.整数是只由0~9的数字组成。

2.浮点数比整数多了一个小数点，并且小数点不能出现在数字的第一位和最后一位。

3.增加科学计数法数字，例如：1.2e2 　　其中用e2代替10的二次方 e的左边必须是小数，并且小数点只能出现在紧跟着第一位数字的后面。

4.可以对一行字符串进行解析。

基于上面4点，我大致画了一下状态转换图：

红色字体代表8种状态

箭头上的 0-9 e . - 带当输入的字符位他们时

黄色下划线代表改状态可以输出结果了

蓝色代表循环

例如：初始状态为0时，当输入0-9任意一个字符时 状态0向状态1转变。

当继续输入0-9时状态不变，但是状态1在输入结束后可以输出 int。

在状态1的前提下若输入 小数点，那么就会向状态2转变。状态2不支持输出。

在状态2的前提下输入0-9那么就会向状态3转变，同时，状态3支持输出。以此类推

状态1可以输出int （123）

状态3可以输出float（123.4）

状态6可以输出科学计数法（1.2e2）

状态7可以输出科学计数法（1.2e-2）

使用二维数组表示各状态

如何才能将这些状态信息表达出来，我使用的是二位数组

数组的纵轴表示8中状态

数组横轴表示输入的字符

数组元素表示下一跳状态

根据状态转换图可以把二维表填满

比如：

第0行的第0列 表示 在状态0时输入字符0

第0行的第1列 表示 在状态0时输入字符1

第0行的第10列 表示 在状态0时输入字符.

第0行的第11列 表示 在状态0时输入字符e

第0行的第12列 表示 在状态0时输入字符-

数组元素表示下一跳状态值

简单填一下 -1表示错误状态 大概是这个样子 貌似多了一行，而且填的时候可能有填错的。不过大概就这样先吧 哈哈。

通过观察发现 可以进行简化 ，对纵轴的下标0-9统一用下标0来表示吧

这样子就二维数组就没那么大了。

下一次用代码一步步实现