Це короткий виклад статті про кількість розрізних мов, прийнятих кінцевими автоматами з російськими державами . Документ пропонує порівняно просту, але далеко не тугу, нижню та верхню межі щодо кількості різних мов, прийнятих NFA. Їх обговорення щодо кількості окремих DFA дуже проникливе, тому я також включу цю частину.
Документ починається з досить жорсткої асимптотики щодо кількості різних мов, прийнятих DFA з державами над одинарним алфавітом. Це робиться, спостерігаючи, при яких умовах заданий n- одинарний DFA є мінімальним. У таких випадках опис автомата може бути (бієктивно) віднесено до примітивного слова , а перерахування таких слів добре відоме і проводиться за допомогою функції Мебіуса . Використовуючи цей результат, доведено межі для неанарних алфавітів, як у DFA, так і у випадку NFA.нн
Розглянемо докладніше. Для алфавіту - визначте
f k ( n )к
Зауважимо, щоgk(n)=∑ n i = 1 fk(i). Почнемо зf1(k)іg1(k).
fк( n )гк( n )Гк( n )= кількість парних неізоморфних мінімумів DFA з n станами= кількість різних мов, прийнятих DFA з n державами= кількість різних мов, прийнятих NFA з n державами
гк( n ) = ∑нi = 1fк( i )f1( k )г1( k )
Перерахування Унарних ДФА
Одинарна DFA зі станами q 0 , … , q n - 1 мінімальна iffМ= ( Q , { a } , δ, q0, F)q0, … , Qn−1
- Він пов'язаний. Таким чином, після перейменування, схема переходу складається з циклу і хвоста, тобто і δ ( q n - 1 , a ) = q j для деяких j ≤ n - 1 .δ(qi, а ) =qi + 1δ( qn - 1, а ) = qjj ≤ n - 1
- Петля мінімальна.
- Якщо , то або д J - 1 ∈ F і Q п - 1 ∉ F або д J - 1 ∉ F і Q п - 1 ∈ F .j ≠ 0qj - 1∈ Fqn - 1∉ Fqj - 1∉ Fqn - 1∈ F
Цикл є мінімальним, якщо слово a j ⋯ a n - 1, визначене
a i = { 1qj, … , Qn - 1аj⋯ аn - 1
єпримітивною, що означаєщо не може бути записана у виглядіхK
для деякого словахі деякого цілого числадо≥2. Відомо
числоψk(n)примітивних слів довжиноюnнадk-літерними алфавітами, див., Наприклад, Lothaire,Combinatorics on Words. Маємо
ψk(n)=∑d | nμ(d)kn/
аi= { 1якщо q∈ F,0якщо q∉ F
хкхk ≥ 2ψк( n )нк
де
μ(n)-
функція Мебіуса. За допомогою
ψ k (n)в роботі доводиться точна формула для
f 1 (n)та
g 1 (n)і показує, що асимптотично (теорема 5 і слідство 6),
g 1 ( n )ψк( n ) = ∑г|nμ(d)kn/d
μ(n)ψk(n)f1(n)g1(n)g1(n)f1(n)=2n(n−α+O(n2−n/2))=2n−1(n+1−α+O(n2−n/2)).
Перерахування DFA
Наступний крок - нижня межа для . У теоремі 7 зазначено, що
f k ( n ) ≥ f 1 ( n ) n ( k - 1 ) n ∼ n 2 n - 1 n ( k - 1 ) n .
Для множини Δ ⊂ Σ автомата M визначте M Δ як обмеження M до Δ .fk(n)
fk(n)≥f1(n)n(k−1)n∼n2n−1n(k−1)n.
Δ⊂ΣMMΔMΔ
Доказ працює, враховуючи множину
DFA
M над алфавітом
k -letter
{ 0 , 1 , … , k - 1 }, визначеним
Sk,nМк{ 0 , 1 , … , k - 1 }
- Нехай є одним із f 1 ( n ) різних одинарних DFA на n станах, іМ{ 0 }f1( n )н
- k - 1годi: Q → Q1 ≤ i < kδ( q, i ) = hi( q)1 ≤ i < kq∈ Q
Sn , kf1( n ) n( k - 1 ) n
Перерахування НФА
Г1( n )2нϵ , a , … , an - 1н
Г1( n ) ≤ ( c1нжурналн)н
k ≥ 2
n 2( k - 1 ) n2≤ Gк( n ) ≤ ( 2 n - 1 ) 2к н2+ 1.
( q, а )Qδ( q, а )2к н2{ 1 , … , k }k ∈ [ 0 .. n - 1 ]М= ( Q , Σ , δ, q0, F)Σ = { 0 , 1 , … , k - 1 },
Q = { q0, … , Qn - 1} і
δ:
δ( qi, 0 )δ( qi, j )= q( i + 1 )моднпри 0 ≤ i < n= годj( i )при 0 ≤ i < n ,1 ≤ j < k
де
годj: { 1 , … , n - 1 } → 2Q- будь-яка задана функція. Нарешті, нехай
Ж= { qi} для будь-якого
i ∈ [ 0 .. n - 1 ]. Існує
2( k - 1 ) n2 такі функції і
нспособи вибору набору кінцевих станів. Тоді можна показати, що жодна з двох таких НФА не приймає однакову мову.