深入剖析：Rust 实现表达式 Parser(4) DFA 实现揭秘

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2023-02-28 03:39:34

Rust 中 DFA 实现表达式解析

DFA简介

确定有限状态自动机（DFA） 是一种有限状态机，它在输入符号序列时按确定规则从一个状态转移到另一个状态。它广泛用于词法分析，其中将源代码分解为有意义的记号。

DFA的基本组成部分 包括：

状态： DFA中有限的状态集合
转移函数： 将输入符号映射到下一个状态的函数
接受状态： DFA识别出有效输入序列时的状态
失败状态： DFA无法识别输入序列时的状态

使用 DFA 库构建 DFA

Rust 中的 DFA 库 提供了一个方便的API来构建和操作DFA。

构建DFA的步骤：

创建一个新的DFA实例
添加状态
定义转移函数
设置接受状态
设置失败状态

代码示例：

use dfa::Dfa;

fn main() {
    // 创建一个DFA
    let mut dfa = Dfa::new();

    // 添加状态
    let state_0 = dfa.add_state();
    let state_1 = dfa.add_state();
    let state_2 = dfa.add_state();

    // 添加转移函数
    dfa.add_transition(state_0, 'a', state_1);
    dfa.add_transition(state_1, 'b', state_2);

    // 设置接受状态
    dfa.set_accepting_state(state_2);

    // 设置失败状态
    dfa.set_failing_state(state_0);

    // 使用DFA进行词法分析
    let input = "ab";
    if dfa.accepts(input) {
        println!("输入被接受");
    } else {
        println!("输入不被接受");
    }
}

实现表达式解析器

为了实现表达式解析器，我们需要定义一个DFA来识别有效的表达式语法。以下是如何使用DFA库实现此目标的示例：

定义DFA状态：

enum ExpressionState {
    Start,
    Number,
    Operator,
    End,
}

定义转移函数：

DFA<ExpressionState, char> {
    transitions: [
        (Start, '0'...'9', Number),
        (Number, '0'...'9', Number),
        (Number, '+', Operator),
        (Number, '-', Operator),
        (Operator, '0'...'9', Number),
        (Operator, End, End),
    ],
}

代码示例：

use dfa::Dfa;

// 定义表达式状态
enum ExpressionState {
    Start,
    Number,
    Operator,
    End,
}

fn main() {
    // 创建一个DFA来解析表达式
    let mut dfa = DFA::<ExpressionState, char>::new();

    // 添加状态
    let start_state = dfa.add_state(ExpressionState::Start);
    let number_state = dfa.add_state(ExpressionState::Number);
    let operator_state = dfa.add_state(ExpressionState::Operator);
    let end_state = dfa.add_state(ExpressionState::End);

    // 添加转移函数
    dfa.add_transition(start_state, '0'...'9', number_state);
    dfa.add_transition(number_state, '0'...'9', number_state);
    dfa.add_transition(number_state, '+', operator_state);
    dfa.add_transition(number_state, '-', operator_state);
    dfa.add_transition(operator_state, '0'...'9', number_state);
    dfa.add_transition(operator_state, End, end_state);

    // 设置接受状态
    dfa.set_accepting_state(end_state);

    // 设置失败状态
    dfa.set_failing_state(start_state);

    // 使用DFA解析表达式
    let expression = "1+2";
    if dfa.accepts(expression) {
        println!("表达式有效");
    } else {
        println!("表达式无效");
    }
}