418
правок
Изменения
Нет описания правки
Пусть дана [[Контекстно-свободные грамматики, вывод, лево- и правосторонний вывод, дерево разбора|контекстно-свободная грамматика]] <tex>\Gamma</tex> в [[нормальная форма Хомского|нормальной форме Хомского]] и слово <tex>w \in \Sigma^{*}</tex>. Требуется выяснить, выводится ли это слово в данной грамматике.
}}
== Контекстно-свободная грамматика ==
{{Определение
|definition =
'''[[Контекстно-свободные грамматики, вывод, лево- и правосторонний вывод, дерево разбора|Контекстно-свободная грамматика]]''' ('''КС-грамматика''', '''бесконтекстная грамматика''') {{---}} способ описания формального языка, представляющий собой четверку
<tex>\Gamma =\langle \Sigma, N, S \in N, P \subset N^{+}\times (\Sigma\cup N)^{*}\rangle</tex>, где:
* <tex>\Sigma</tex> {{---}} [[Основные_определения: алфавит, слово, язык, конкатенация, свободный моноид слов|алфавит]], элементы которого называют '''терминалами''' (англ. ''terminals'')
* <tex>N</tex> {{---}} множество, элементы которого называют '''нетерминалами''' (англ. ''nonterminals'')
* <tex>S</tex> {{---}} начальный символ грамматики (англ. ''start symbol'')
* <tex>P</tex> {{---}} набор правил вывода (англ. ''production rules'' или ''productions'') вида <tex>A \rightarrow B_1 B_2 ... B_n</tex>, где <tex>A \in N</tex>, <tex>B_i \in \Sigma \cup N</tex>, то есть у которых левые части {{---}} одиночные нетерминалы, а правые - последовательности терминалов и нетерминалов.
}}
=== Пример ===
Терминалы <tex>\Sigma = \{(, )\}</tex>.
Нетерминалы <tex>N = \{S\}</tex>.
Правила вывода <tex>P</tex>:
<tex>\begin{array}{l l}
S \rightarrow \varepsilon\\
S \rightarrow SS\\
S \rightarrow (S)\\
\end{array}</tex>
Данная грамматика задает язык [[Правильные_скобочные_последовательности|правильных скобочных последовательностей]]. Например, последовательность <tex>(()(()))</tex> может быть выведена следующим образом:
<tex> S \Rightarrow (S) \Rightarrow (SS) \Rightarrow (()(S)) \Rightarrow (()(())) </tex>
== Нормальная форма Хомского ==
'''[[Нормальная форма Хомского]]''' - нормальная форма КС-грамматик, в которой все продукции имеют вид:
* A → a, где ''A'' - нетерминал, а ''a'' - терминал
* A → BC, где ''A'', ''B'', ''C'' - нетерминалы, причем ''B'' и ''C'' не являются начальными нетерминалами
* S → ε, где S - начальный нетерминал и ε - пустая строка (данная продукция необходима, если в языке присуствует пустая строка)
[[Нормальная форма Хомского|Можно показать]], что любую КС-грамматику можно привести к нормальной форме Хомского, поэтому алгоритм является в этом плане универсальным.
== Алгоритм ==
'''Алгоритм Кока-Янгера-Касами''' (англ. ''Cocke-Younger-Kasami algorithm'', англ. ''CYK-алгоритм'') {{---}} универсальный алгоритм, позволяющий по слову узнать, выводимо ли оно в заданной КС-грамматике в нормальной форме Хомского.
Будем решать задачу [[Динамическое_программирование|динамическим программированием]]. Дана строка <tex>w</tex> размером <tex>n</tex>. Заведем для неё трехмерный массив <tex>d</tex> размером <tex>|\GammaN| \times n \times n</tex>, состоящий из логических значений, и <tex>d[A][i][j] = true</tex> тогда и только тогда, когда из нетерминала <tex>A</tex> правилами грамматики можно вывести подстроку <tex>w[i \dots j]</tex>.
Рассмотрим все пары <tex>\lbrace \langle j, i \rangle | j-i=m \rbrace</tex>, где <tex>m</tex> {{---}} константа и <tex>m \leqslant < n</tex>.
* <tex>i = j</tex>. Инициализируем массив для всех нетерминалов, из которых выводится какой-либо символ строки <tex>w</tex>. В таком случае <tex>d[A][i][i] = true</tex>, если в грамматике <tex>\Gamma</tex> присутствует правило <tex>A \rightarrow w[i]</tex>. Иначе <tex>d[A][i][i] = false</tex>.
=== Минимальная стоимость вывода слова ===
Пусть <tex>PH(A \rightarrow BC)</tex> {{---}} стоимость вывода по правилу <tex>A \rightarrow BC</tex>. Тогда, если использовать формулу <tex>d[A][i][j] = \min\limits_{A \rightarrow BC} \min\limits_{k = i}^{j-1} ( d[B][i][k] + d[C][k + 1][j] + PH(A \rightarrow BC) )</tex>, то <tex>d[A][i][j]</tex> {{---}} минимальная стоимость вывода подстроки <tex>w[i \dots j]</tex> из нетерминала <tex>A</tex>.
Таким образом, задача о выводе в КС-грамматике в нормальной форме Хомского является частным случаем задачи динамического программирования на подотрезке.
== Пример работы ==
Дана грамматика [[Правильные_скобочные_последовательности|правильных скобочных последовательностей]] <tex>\Gamma</tex>:в нормальной форме Хомского.
<tex>\begin{array}{l l}
