Експоненціальний поділ між NFA та DFA за наявності союзів


15

Нещодавно було задано цікаве запитання та згодом його видалили.

Для звичайної мови L її складність DFA - це розмір мінімальної DFA, що приймає її, а її складність NFA - це розмір мінімальної NFA, що приймає її. Загальновідомо, що між двома складностями існує експоненціальне розділення, принаймні, коли розмір алфавіту не обмежений. Дійсно, розглянемо мову Ln над алфавітом {1,,n} що складається з усіх слів, що не містять усіх символів. За допомогою теореми Міхілла-Нерода легко обчислити складність DFA 2n . З іншого боку, складність NFA становить лише n(якщо дозволено кілька початкових станів; інакше це ).n+1

Вилучений питання стосувалося DFA покриття складності на мові, який є мінімальним така , що L можна записати в вигляді (не обов'язково перетинаються) об'єднання мов складності DFA в більшості C . Складність покриття DFA L n становить лише 2 .CLCLn2

Чи існує експоненціальний поділ між складністю NFA та DFA, що охоплює складність?

Відповіді:


8

Розглянемо мову , де # - новий символ. Складність NFA M n дорівнює n . Ми покажемо, що його складність покриття DFA становить 2 n .Mn=ϵ+(Ln#)Ln#Mnn2n

Нехай бути DFA приймає деякий мову L ( A ) M н , с перехідною функцією д А . Викличте стан s життєздатним, якщо є якесь слово w таке, що q A ( s , w ) - це стан, що приймає. Для будь-яких двох станів безвідмов s , t , нехай A s , t = { w ( 1 + AL(A)MnqAswqA(s,w)s,tНе важко перевірити, що кожне слово w L ( A ) можна записати як w = w 1 # # w l, де w iA s i , t i для деякої життєздатності s i , t i .

As,t={w(1++n):qA(s,w)=t}.
wL(A)w=w1##wlwiAsi,tisi,ti

Припустимо, що , де кожен A i - DFA. Нехай P - решітка, породжена всіма мовами A i s , t . Ми можемо розглядати L ( A i ) як мову L P ( A i ) над P , простір між будь-якими двома символами, що відповідають # . Під цією точкою зору, M nMn=i=1NL(Ai)AiPAs,tiL(Ai)LP(Ai)P#Mnвідповідає .P

Виклик універсальним, якщо для деякого x P випадок, що для всіх y P існує z P такий, що x y z L P ( A i ) . Ми стверджуємо, що деякий L P ( A i ) є універсальним. В іншому випадку кожен L P ( A i ) містить максимум ( | P)LP(Ai) xPyPzPxyzLP(Ai)LP(Ai)LP(Ai) слова довжиною l . Загалом L P ( A i ) повинен містити всі | П | l слова довжиною l , отже | П | lN ( | P | - 1 ) l , що порушується для досить великих l .(|P|1)llLP(Ai)|P|ll|P|lN(|P|1)ll

Припустимо, що є універсальним, а для стислості напишіть A = A i . Нехай x P - відповідний префікс, а x M n - якесь відповідне йому слово. Таким чином, для кожного y L n існує деякий z yM n такий, що x # y # z y yLP(Ai)A=AixPxMnyLnzyMn .x#y#zyL(Ai)

Для підмножини , нехай y S складається з букв у S, написаних у порядку. Покажемо , що слова х # у S нееквівалентний для Myhill-Nerode відносини А . Справді, припустимо, S T і знайдемо деякий a S T (без втрати загальності). Тоді x # y T y { 1 , , n } - aS{1,,n}ySSx#ySASTaST а x # y S y { 1 , , n } - a # z y T y { 1 , , n } - aM н . Тому A повинен мати щонайменше 2 n станів.x#yTy{1,,n}a#zyTy{1,,n}aL(A)x#ySy{1,,n}a#zyTy{1,,n}aMnA2n

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.