形式语言与自动机理论蒋宗礼第三章参考复习资料.docx
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1、第三章作业答案1DFA M1及M2如图318所示。 (敖雪峰 02282068)(1) 请分别给出它们在处理字符串1011001的过程中经过的状态序列。(2) 请给出它们的形式描述。图318 两个不同的DFA解答:(1)M1在处理1011001的过程中经过的状态序列为q0q3q1q3q2q3q1q3; M2在处理1011001的过程中经过的状态序列为q0q2q3q1q3q2q3q1;(2)考虑到用形式语言表示,用自然语言似乎不是那么容易,所以用图上作业法把它们用正那么表达式来描述:M1: 01+(00+1)(11+0)11+(10+0)(11+0)*M2: (01+1+000)(01)*+(0
2、01+11)(01+1+000)*2构造以下语言的DFA ( 陶文婧 02282085 )10,1*20,1+3x|x0,1+且x中不含00的串设置一个陷阱状态,一旦发现有00的子串,就进入陷阱状态4 x|x0,1*且x中不含00的串可承受空字符串,所以初始状态也是承受状态5x|x0,1+且x中含形如10110的子串6x|x0,1+且x中不含形如10110的子串设置一个陷阱状态,一旦发现有00的子串,就进入陷阱状态7x|x0,1+且当把x看成二进制时,x模5和3同余,要求当x为0时,|x|=1,且x0时,x的首字符为1 1. 以0开头的串不被承受,故设置陷阱状态,当DFA在启动状态读入的符号为
3、0,那么进入陷阱状态2. 设置7个状态:开场状态qs,q0:除以5余0的等价类,q1:除以5余1的等价类,q2:除以5余2的等价类,q3:除以5余3的等价类,q4:除以5余4的等价类,承受状态qt3. 状态转移表为状态01q0q1q2q1q3q2q2q0q4q3q1q2q4q3q4 8x|x0,1+且x的第十个字符为1设置一个陷阱状态,一旦发现x的第十个字符为0,进入陷阱状态 9x|x0,1+且x以0开头以1结尾设置陷阱状态,当第一个字符为1时,进入陷阱状态10x|x0,1+且x中至少含有两个111x|x0,1+且如果x以1结尾,那么它的长度为偶数;如果x以0结尾,那么它的长度为奇数可将0,1
4、+的字符串分为4个等价类。q0: e的等价类,对应的状态为终止状态q1:x的长度为奇且以0结尾的等价类q2:x的长度为奇且以1结尾的等价类q3: x的长度为偶且以0结尾的等价类q4: x的长度为偶且以1结尾的等价类12x|x是十进制非负数13F14e3 (1) 张友坤02282061=0,1Set(q0)=x | x * (2)=0,1Set(q0)= Set(q1)=x | x + 3=0,1Set(q0)= Set(q1)=x | x +并且x中不含形如00的子串 Set(q2)=x | x +并且x中不含形如00的子串 (4)=0,1Set(q0)=x | x *并且x中不含形如00的子
5、串 Set(q1)=x | x *并且x中不含形如00的子串 (5)=0,1Set(q0)= x | x *,并且x0*或者x中含形如100的子串 Set(q1)=x | x *,并且x中含形如1的子串Set(q2)=x | x *,并且x中含形如10的子串 Set(q3)=x | x *,并且x中含形如101的子串 Set(q4)=x | x *,并且x中含形如1011的子串 Set(q5)=x | x *,并且x中含形如10110的子串 (6) =0,1Set(q0)= Set(q1)=x | x0+Set(q2)=x | x *,并且x中不含形如10110的子串而且x中含有1Set(q3
6、)=x | x *,并且x中不含形如10110的子串而且x中含有1(7)=0,1Set(qs)= Set(qe)= 0Set(q1)=x | x +,并且把x看成二进制数时,x% 5=1Set(q2)=x | x +,并且把x看成二进制数时,x% 5=2Set(q3)=x | x +,并且把x看成二进制数时,x% 5=3Set(q4)=x | x +,并且把x看成二进制数时,x% 5=4Set(q0)=x | x +,并且把x看成二进制数时,x% 5=0并且x不为0(8)M=Q, ,q0,FQ=q0,q1,q2,q10=0,1当0=i=8时候,(q i,0)= ( q i,1)=qi+1( q
7、 9,1)=q10(q 10,0)= ( q 10,1)=q10F= q 10Set(q0)= Set(q1)= 0,1Set(q2)=x | x +,并且|x|=2Set(q3)=x | x +,并且|x|=3Set(q4)=x | x +,并且|x|=4Set(q5)=x | x +,并且|x|=5Set(q6)=x | x +,并且|x|=6Set(q7)=x | x +,并且|x|=7Set(q8)=x | x +,并且|x|=8Set(q9)=x | x +,并且|x|=9Set(q10)=x | x +,并且x的第十个字符是1(9) M=Q, ,q0,FQ=q0,q1,q2 =0,
8、1(q 0,0)=q1(q 1,0)= q1(q 1,1)= q2(q 2,1)= q2(q 2,0)= q1F= q 2Set(q0)= Set(q1)=x | x +,并且x以0开头以0结尾 Set(q2)=x | x +,并且x以0开头以1结尾 (10) M=Q, ,q0,FQ=q0,q1,q2 =0,1(q 0,0)=q0(q 0,1)=q1(q 1,0)= q1(q 1,1)= q2(q 2,1)= q2(q 2,0)= q2F= q 2Set(q0)= 0*Set(q1)=x | x +,并且x中只有一个1 Set(q2)=x | x +,并且x至少有俩个1(11) M=Q, ,q
9、0,FQ=q0,q1,q2 , q3,q4 =0,1(q 0,0)=q1(q 0,1)=q4(q 1,0)= q3(q 1,1)= q2(q 2,1)= q4(q 2,0)= q1(q 3,0)= q1(q 3,1)= q4(q 4,1)= q2(q 4,0)= q3F= q 0 ,q 1 ,q 2Set(q0)= Set(q1)=x | x +,以0结尾,长度为奇数 Set(q2)=x | x +,以1结尾,长度为偶数 Set(q3)=x | x +,以0结尾,长度为偶数 Set(q4)=x | x +,以1结尾,长度为奇数 (12)M=Q, ,q0,FQ=q0,q1,q2,q3,q4=.,
10、0,1,2,9F=q1,q2,q4(q 0,0)=q1(q 0,1|2|3|4|5|6|7|8|9)=q2(q 1, . )=q2(q 2,0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)=q2(q 2, . )=q3(q 3,0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)=q4(q 4,0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)=q4Set(q0)= Set(q1)=0 Set(q2)=十进制正整数Set(q3)=十进制非负整数后面接个小数点 . Set(q4)=十进制正小数13Set(q0)= Set(q0)=14Set(q0)= 4 在例3-6中,状态采用的形式,它比拟清楚地表达出该状态所对应的记忆内容
11、,给我们解决此问题带来了很大的方便,我们是否可以直接用代替呢?如果能,为什么?如果不能,又是为什么?从此问题的讨论,你能总结出什么来? 唐明珠 02282084答:我认为能够直接用代替,因为在例3-6中,只是一种新的表示方法,用来表示状态存储的字符,这样就省去了在中逐一给出每一个具体的输入字符和状态的定义。它的作用在于使FA中状态定义更加简洁。得到结论:在今后描述FA时,应该根据具体的情况,使用适当的方法。5试区别FA中的陷阱状态和不可达状态。 吴贤珺 02282047解: 陷阱状态课本97页:指在其它状态下发现输入串不可能是该FA所识别的句子时所进入的状态。FA一旦进入该状态,就无法离开,并
12、在此状态下,读完输入串中剩余的字符。 不可达状态课本108页:指从FA的开场状态出发,不可能到达的状态。就FA的状态转移图来说,就是不存在从开场状态对应的顶点出发,到达该状态对应顶点的路径。 从两者的定义可见:相对于不可达状态来说,陷阱状态是可达的。但是,它们都是状态转移图中的非正常状态。如果从状态转移图中的状态引一条弧到不可达状态,同时不可达状态所有的移动都是到自身。这样,不可达状态就变成了陷阱状态。注:此题目有问题,可以将题设改为:x中0和1个数相等且交替出现6证明:题目有不严密之处,图中给出DFA及题目中的语言LM=x|x x0,1+ 且x中0的个数和1的个数相等不完全对应,首先图中的D
13、FA可承受空字符串,而LM不承受,其次,对于有些句子,例如1100,LM可以承受,但DFA不承受1根据图中的DFA可看出,右下角的状态为陷阱状态,所以去除陷阱状态 2由DFA可构造出及其对应的右线性文法: 刘钰 02282083 由此可以看出该文法承受的语言为L=(10|01)*,显然01或10分别是作为整体出现的,所以L(M)中0和1的个数相等。7设DFA M=,证明:对于注:采用归纳证明的思路证明: (周期律)首先对y归纳,对任意x来说,|y| = 0时,即y=根据DFA定义,故原式成立。当|y| = n时,假设原式成立,故当|y|= n+1时,不妨设y = wa, |w| = n, |a
14、| = 1根据DFA定义,故原式成立,同理可证,对任意的y来说,结论也是成立的。综上所述,原式得证8证明:对于任意的DFA M1=(Q,q0,F1) 存在DFA M2=(Q,q0,F2), 冯蕊 02282075使得L(M2)=*LM1。证明:1构造M2。设DFA M1=(Q,q0,F1) 取DFA M2=(Q,q0,QF1) 2证明L(M2)=*LM1对任意x*x L(M2)=*LM1(q,x)QF1q,xQ并且q,xF1x*并且xL(M1)x*LM19. 对于任意的DFA M1=(Q1,1,q01,F1),请构造DFA M1=(Q2,2,q02,F2),使得L(M1)=L(M2)T 。其中
15、L(M)T=x|xTL(M) 褚颖娜 02282072(1) 构造-NFA M 使得 L(M)=L(M1) 取-NFA M=( Q, q0, q01) 其中:1) Q= Q1 q0, q0 Q1 2) 对于 q,pQ1,a,如果1(q,a)=p,q(p,a)3) (q0,)= F1(2) 证明:L(M)=L(M1)T对 x=a1 a2 amL(M)q0 a1 a2 amqf a1 a2 ama1 q1 a2 ama1 a2 q2 ama1 a2qm-1ama1 a2am q01其中qf(q0,), q1(qf, a1), q2(q1, a2),q01(qm-1, am) 并且qfF1那么1(q
16、01, am)= qm-1, 1(qm-1, am-1)= qm-2,1(q2, a2)= q11(q1, a1)= qf因此q01 am am-1a1am qm-1 am-1a1am am-1q2 a2 a1am am-1 a2 q1a1am am-1 a2 a1qf因此am am-1a1L(M1) 即 xTL(M1)同理可证对于 x=a1 a2 amL(M1) xT=am am-1a1L(M1)L(M)=L(M1)T得证 3将-NFA M 确定化 首先构造及-NFA M=( Q, q0, q01) 等价的NFA M3=( Q,2, q0, q01) 其中对于q,aQ* 2(q,a)= (q
17、,a) 然后按照以前学过的方法构造及NFA M3=( Q,2, q0, q01)等价的DFA M1=(Q1,1,q0,F1) 其中:Q1=2Q F1= q011(q1,q2 , ,qn,a)=p1,p2 ,pn 当且仅当2(q1,q2 , ,qn ,a)= p1,p2 ,pn 注:此题10题张友坤、吴玉涵所做完全一样!10、构造识别以下语言的NFA 吴玉涵02282091这是最根本的单元,其他的可以通过这个逐级构造出来,以满足题目要求。*11.根据给定的NFA,构造及之等价的DFA. 吴丹 022820901 NFA M1 的状态转移函数如表3-9状态说明状态输入字符012开场状态q0q0,q
18、1q0,q2q0,q2q1q3,q0q2q2q3,q1q2,q1终止状态q3q3,q2q3 q0解答:状态说明状态输入字符012开场状态q0q0,q1q0,q2q0,q2q0,q1q0,q1,q3q0,q2q0,q2q0,q2q0,q1q0,q1,q2,q3q0,q1,q2q0,q1,q2q0,q1,q3q0,q1,q2,q3q0,q1,q2终止状态q0,q1,q3q0,q1,q2,q3q0, q2,q3q0,q1,q2终止状态q0,q2,q3q0,q1,q2,q3q0,q1,q2,q3q0, q2终止状态q0,q1,q2,q3q0,q1,q2,q3q0,q1,q2,q3q0,q1, q2图3
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