Теорема Клини (совпадение классов автоматных и регулярных языков) — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(Новая страница: «{{Теорема |author=Клини |statement=Классы автоматных и регулярных языков совпадают. <tex>Reg = Aut</tex> |proof…»)
 
м
Строка 8: Строка 8:
 
[[Файл:Klenee.png|200px|thumb|right|Автомат для замыкания Клини регулярного языка]]
 
[[Файл:Klenee.png|200px|thumb|right|Автомат для замыкания Клини регулярного языка]]
 
1. <tex>Reg \subset Aut</tex>
 
1. <tex>Reg \subset Aut</tex>
 +
 
Для доказательства будем строить автоматы, допускающие регулярные языки. При этом будем использовать индукцию по номеру поколения регулярного языка.
 
Для доказательства будем строить автоматы, допускающие регулярные языки. При этом будем использовать индукцию по номеру поколения регулярного языка.
  

Версия 02:48, 7 октября 2010

Теорема (Клини):
Классы автоматных и регулярных языков совпадают. [math]Reg = Aut[/math]
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]
Автоматы для регулярных языков нулевого поколения
Автомат для объединения двух регулярных языков
Автомат для конкатенации двух регулярных языков
Автомат для замыкания Клини регулярного языка

1. [math]Reg \subset Aut[/math]

Для доказательства будем строить автоматы, допускающие регулярные языки. При этом будем использовать индукцию по номеру поколения регулярного языка.

  • База. [math]n = 0[/math]

Для этого достаточно построить автоматы для трех языков:

    • [math]L = \varnothing[/math]
    • [math]L = \left\{\varepsilon \right\}[/math]
    • [math]L = \left\{c \right\}[/math]
  • Индукционный переход. Умеем строить автоматы для языков[math]n[/math]-ого поколения. Будем строить для [math]n + 1[/math].

Для этого достаточно научиться строить автоматы для следующих языков ([math]L1, L2 \in Reg_n[/math]):

    • [math]L = L \cup M[/math]
    • [math]L = LM[/math]
    • [math]L = L^*[/math]

Заметим, что по предположению индукции автоматы для [math]L, M[/math] могут быть построены.

Итого, мы можем по регулярному выражению построить автомат, допускающий тот же язык.

2. [math]Aut \subset Reg[/math]

Для доказательства будем строить регулярное выражение, допускающее язык, заданный каким-то автоматом. Пусть задан автомат [math]A[/math] с набором состояний [math]Q = \left\{1, 2, \dots n \right\}[/math].

Определим регулярные выражения, задающие следующие множества слов:

[math]\xi_{ijk} = \left\{ s \mid \lt i,s\gt \vdash^* \lt j, \varepsilon\gt \right\} [/math], причем в качестве промежуточных вершин выступают только такие, у которых номер не более [math]k[/math].

Построим эти регулярные выражения:

  • [math]\xi_{ii0} = \varepsilon \mid c_1 \mid \dots \mid c_l[/math] , где [math]c_1, c_2, \dots c_l[/math] символы, по которым есть переход из состояния i в него же самого.
  • [math]\xi_{ij0} = c_1 \mid \dots \mid c_l[/math], где [math]c_1, c_2, \dots c_l[/math] символы, по которым есть переход из состояния i в состояние j.
  • [math]\xi_{ijk} = \xi_{ij{k-1}} \mid \xi_{ik{k-1}} (\xi_{kk{k-1}})^* \xi_{kj{k-1}}[/math]

Теперь нетрудно задать регулярное выражение для всего языка:

[math]\varphi = \xi_{s{t_1}n} \mid \xi_{s{t_1}n} \mid \dots \mid \xi_{s{t_r}n}[/math], где [math]s[/math] - стартовое состояние, а [math]t_1, t_2, \dots t_r[/math] - терминальные состояния исходного автомата.

Таким образом мы построили по автомату регулярное выражение, допускающее тот же самый язык.
[math]\triangleleft[/math]