编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法

文章目录

  • 3.4.4 确定有穷自动机的化简
    • 1.化简的有穷自动机的定义
    • 2.分割法
    • 3.The End

3.4.4 确定有穷自动机的化简

1.化简的有穷自动机的定义

一个没有多余状态并且没有两个状态是等价的有穷自动机。

多余状态(无用状态):从该自动机的开始状态出发,任何输入串也不能到达的那个状态

等价状态:

  1. 两个状态必须同时为可接受状态(终态)或者不可接受状态(非终态)——一致性条件
  2. 对于所有的输入符号,两个状态接受相同的符号必须转换到等价的状态——蔓延性条件

2.分割法

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第1张图片

我们首先将其分为终态和非终态

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第2张图片

P 0 P_0 P0 = ({1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7})

接下来我们尝试先对{1, 2, 3, 4}这个子集进行划分

1 ⟶ a 6 1\stackrel{a}{\longrightarrow}6 1a6 1 ⟶ b 3 1\stackrel{b}{\longrightarrow}3 1b3

2 ⟶ a 7 2\stackrel{a}{\longrightarrow}7 2a7 2 ⟶ b 3 2\stackrel{b}{\longrightarrow}3 2b3

3 ⟶ a 1 3\stackrel{a}{\longrightarrow}1 3a1 3 ⟶ b 5 3\stackrel{b}{\longrightarrow}5 3b5

4 ⟶ a 4 4\stackrel{a}{\longrightarrow}4 4a4 4 ⟶ b 6 4\stackrel{b}{\longrightarrow}6 4b6

首先我们看如果输入a的话,1和2的输出为{5,6,7}这个集合中的元素,而3和4则仍是本集合的元素,所以根据等价状态的第二性质,我们可以将1、2 与3、4分割开。

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第3张图片

P 1 P_1 P1 = ({1, 2}, {3, 4}, {5, 6, 7})

对于目前这个新的集合来说,我们继续划分每个子集。首先从{1,2}开始

1 ⟶ a 6 1\stackrel{a}{\longrightarrow}6 1a6 1 ⟶ b 3 1\stackrel{b}{\longrightarrow}3 1b3

2 ⟶ a 7 2\stackrel{a}{\longrightarrow}7 2a7 2 ⟶ b 3 2\stackrel{b}{\longrightarrow}3 2b3

我们无论是对1,2输入a还是输入b,它们的输出都属于同一个集合——6、7属于{5,6,7}这个终态集合,3属于{3,4}这个集合,所以{1,2}这个集合很完美,无法划分(即状态无法区分),它俩好得跟一个人似的。

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第4张图片

那么我们继续看{3,4}

3 ⟶ a 1 3\stackrel{a}{\longrightarrow}1 3a1 3 ⟶ b 5 3\stackrel{b}{\longrightarrow}5 3b5

4 ⟶ a 4 4\stackrel{a}{\longrightarrow}4 4a4 4 ⟶ b 6 4\stackrel{b}{\longrightarrow}6 4b6

哦,我们看到,当输入a的时候,3输出的是1,属于{1,2}集合;4则输出的是4,属于{3,4}集合,所以3和4的状态可区分。

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第5张图片

那么更新我们的状态图

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第6张图片

更新P

P 2 P_2 P2 = ({1,2}, {3}, {4}, {5, 6, 7})

很明显我们的故事还没结束,还有{5,6,7}这个集合

5 ⟶ a 7 5\stackrel{a}{\longrightarrow}7 5a7 5 ⟶ b 3 5\stackrel{b}{\longrightarrow}3 5b3

6 ⟶ a 4 6\stackrel{a}{\longrightarrow}4 6a4 6 ⟶ b 1 6\stackrel{b}{\longrightarrow}1 6b1

7 ⟶ a 4 7\stackrel{a}{\longrightarrow}4 7a4 7 ⟶ b 2 7\stackrel{b}{\longrightarrow}2 7b2

很明显,在输入a的时候,5的输出为7即{5,6,7} 本集合内的,而6、7则是输出的同一个集合。二话不说,分家!

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第7张图片

P 3 P_3 P3 = ({1,2}, {3}, {4}, {5}, {6, 7})

这时候,还剩{6,7},如果你上面看明白了,那么到这里你也就懂了,6、7是不可区分的状态。

分割法到此结束……

……不还有最后一步,把所有的不可区分状态统统用其中一个状态来表示就行。

比如1、2,我们直接用1来代替就行,把2所有的输入和输出的压力都放到1身上

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第8张图片

1 ⟶ b 3 1\stackrel{b}{\longrightarrow}3 1b3 2 ⟶ b 3 2\stackrel{b}{\longrightarrow}3 2b3 所以这两个线用一个就行)

然后我们发现6、7可以直接用6代替

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第9张图片

把虚线收拾干净再看看

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编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第11张图片

3.The End

编译原理——确定有穷自动机的化简-分割法_第12张图片

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