ICS-C2000 Tietojenkäsittelyteoria Kevät 2015



Samankaltaiset tiedostot
Kaikki mitä olet aina halunnut tietää pumppauslemmoista, mutta mitä et ole kehdannut kysyä

Laskennanteoria: Mitä voimmelaskea tietokoneella ja kuinkatehokkaasti?

9 A I N. Alkuperäinen piiri. Nortonin ekvivalentti R T = R N + - U T = I N R N. Théveninin ekvivalentti DEE SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

10. Verkkotason malleja

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, kevät 2011 (IV) Antti-Juhani Kaijanaho. 31. maaliskuuta 2011

ALKUVALMISTELUT. Lue ennen käyttöä. OMPELUN PERUSTEET HYÖTYOMPELEET. Lue, kun tarvitset lisätietoja. LIITE. Tietokoneistettu ompelukone.

DISKREETTI MATEMATIIKKA

12. Liikenteenhallinta verkkotasolla

2. Polynomien jakamisesta tekijöihin

Palloja voi pyörittää kevyellä liikkeellä normaaliasennosta (harmaa) vaakatasossa niin, että numerot tulevat

Sisältö 1 Tekijänoikeudet Johdatus M-Filesiin Ohjelmiston asennus ja käyttöönotto M-Filesin päivittäinen käyttö...

Jarkko Peltomäki. Järjestetyt joukot ja hilat

1.1 Tavallinen binäärihakupuu

Todennäköisyyslaskenta 1/7 Sisältö ESITIEDOT: joukko-oppi, lukumäärän laskeminen, funktiokäsite Hakemisto

4.1 Kaksi pistettä määrää suoran

Palautuskansio moduuli, ja sen vuorovaikutukset tehtävien annossa!

SUOMEN GEODEETTISET KOORDINAATISTOT JA NIIDEN VÄLISET MUUNNOKSET

Pohjoismaisten matematiikkakilpailujen tehtävät ja ratkaisut

Kiitämme. EPA-päästömääräykset. Takuuilmoitus. Mercury Premier -palvelu. 2011, Mercury Marine 15/20-nelitahtimoottorit 90-8M !

Kiitämme. EPA-päästömääräykset. Takuuilmoitus. Mercury Premier -palvelu. 2011, Mercury Marine 25/30 EFI nelitahtinen 90-8M !

1.1 Yhtälön sieventäminen

2.3 Äänteistä tavuiksi ja sanoiksi. Kommentti [ 1]: Juu, tämä hyvä! Ehkä alemmat kirjat voisivat olla vielä vähän hailakampia tai jotain?

Demo 1: Sisä- ja ulkopistemenetelmät

Alkusanat ja sisällysluettelo

Valttikortit 100 -ohjelman sanasto on peruskoulun opetussuunnitelman ytimestä.

EXCEL - TAULUKKOLASKENTA...2 ALOITUS...2 PERUSTAULUKKO...3 TYÖKIRJA...3

Asennus- ja hoito-ohjeet EVC C LEK. 2 1 bar 3

Itseindeksit Kun tiivistetty teksti ja sen indeksi ovatkin sama asia

Transkriptio:

ICS-C2 Tietojenkäsittelyteori Kevät 25 Kierros 3, 26. 3. tmmikuut Demonstrtiotehtävien rtkisut D: Ldi epädeterministinen äärellinen utomtti, jok test onko nnetun inäärijonon kolmnneksi viimeinen merkki, j determinisoi se. Rtkisu: Kielen L = {w {,} w:n kolmnneksi viimeinen merkki on } tunnist epädeterministinen utomtti M = (Q,Σ,δ,q,F), missä Q = {q,q 2,q 3,q 4 } Σ = {,} F = {q 4 }, j siirtymäfunktio δ on määritelty kuten ll olevss kuvss:,,, q q 2 q 3 q4 Konett M vstv deterministinen utomtti M muodostetn siten, että M :n tiloiksi otetn kikki Q:n osjoukot (Q = (Q)). Tiljoukkoihin koodtn kikki mhdolliset M:n lskennt. Esimerkiksi kun M on lukenut syötteen, voi se oll joko tilss q ti q 3. Niinpä koneen M täytyy smll syötteellä päätyä tiln {q,q 3 }. Muodostetn tilnsiirtofunktio δ : q uusi nimi {q } {q } {q,q 2 } A {q,q 2 } {q,q 3 } {q,q 2,q 3 } B {q,q 3 } {q,q 4 } {q,q 2,q 4 } C {q,q 2,q 3 } {q,q 3,q 4 } {q,q 2,q 3,q 4 } D {q,q 3,q 4 } {q,q 4 } {q,q 2,q 4 } E {q,q 4 } {q } {q,q 2 } F {q,q 2,q 3,q 4 } {q,q 3,q 4 } {q,q 2,q 3,q 4 } G {q,q 2,q 4 } {q,q 3 } {q,q 2,q 3 } H Automtin M lopputiloiksi otetn kikki ne tilt, joiss esiintyy jokin M:n lopputiloist. Ylläolevss tulukoss ne on merkitty rstill.

B D G A F C H E D2: Osoit, että jos kieli L {,} voidn tunnist äärellisellä utomtill, niin smoin voidn tunnnist myös kieli L R = {w R w L}. (Merkintä w R trkoitt merkkijonon w käänteisjono, ts. merkkijono, joss w:n merkit ovt käänteisessä järjestyksessä.) Rtkisu: Olkoon M = (Q,Σ,δ,q,F) äärellinen utomtti, jok tunnist kielen L (eli L = (M)). Muodostetn tämän perusteell utomtti M = (Q {q },Σ,δ,q,{q }) missä δ = {(q i,,q j ) δ(q j,) = q i } {(q,,q i) q i F} j q / Q on uusi lkutil. Suorsnisesti snottun yllä olev määritelmä trkoitt sitä, että kielen L R tunnistv utomtti sdn L:n tunnistvst utomtist siten, että utomtin siirtymät käännetään ympäri, siihen lisätään yksi uusi til uudeksi lkutilksi, setetn uudest tilst -siirtymät kikkiin lkuperäisen utomtin lopputiloihin j inoksi lopputilksi otetn lkuperäisen utomtin lkutil. Automtti M loitt lskennn syötteellä w R siirtymällä epädeterministisesti johonkin lkuperäisen utomtin hyväksyvistä tiloist. Sen jälkeen se suoritt koneen M siirtymiä käännetyssä järjestyksessä. Syöte hyväksytään mikäli se näin tehdessään päätyy lopult lkuperäiseen lkutiln, kosk tässä tpuksess utomtill M on olemss hyväksyvä lskent syötteelle w. 2

D3: Osoit, että jos kkoston Σ = {, } kielet A j B voidn tunnist äärellisillä utomteill, niin smoin voidn tunnist myös kielet Ā = Σ A, A B j A B. Rtkisu: Olkoon A j B kkoston Σ = {, } kieliä, jotk voidn tunnist äärellisillä utomteill. Hlutn osoitt, että myös kielet Ā = Σ A, A B j A B voidn tunnist äärellisillä utomteill. Ā: Olkoon M A = (Q,Σ,δ,q,F) deterministinen tilkone, jok tunnist kielen A. Muodostetn tästä kielen komplementin tunnistv utomtti MĀ: MĀ = (Q,Σ,δ,q,Q F). Kone MĀ toimii muuten täsmälleen smll tp kuin M A, mutt hyväksyvät tilt on muutettu hylkääviksi j päinvstoin. Näin ollen MĀ hyväksyy ne snt, jotk M A hylkää j hylkää ne, jotk M A hyväksyy, joten (MĀ) = Ā. Trkstelln esimerkiksi utomtti, jok tunnist kielen: A = {w Σ w on muoto x, missä x Σ }. Kieleen A kuuluvt kikki snt, jotk lkvt -kirjimell j päättyvät -kirjimeen. All esitetään utomtit M A j MĀ: M A : MĀ:,, M A on välttämättä olemss, sillä mitä thns epädeterminististä utomtti kohden voidn muodost smn kielen tunnistv deterministinen utomtti. 3

Tässä on huomttv, että esitetty konstruktio toimii vin, jos M A on deterministinen. (Yritä etsiä yksinkertinen vstesimerkki epädeterministiselle tpukselle.) A B: Olkoot M A = (Q A,Σ,δ A,s A,F A ) j M B = (Q B,Σ,δ B,s B,F B ) äärelliset utomtit, jotk tunnistvt kielet A j B. Oletetn lisäksi, että tiljoukot ovt erilliset, eli Q A Q B = /. Tämä oletus voidn tehdä, sillä trvittess voidn toisen koneen tilt nimetä uudelleen. Muodostetn epädeterministinen tilkone M A B seurvsti: missä M A B = (Q,Σ,δ,s,F), Q = Q A Q B {s} F = F A F B δ = δ A δ B {(s,,s ),(s,,s )}. Kone M A B muodostetn siis yhdistämällä koneet M A j M B. Til s on uusi lkutil, jost voidn siirtyä tyhjällä siirtymällä joko M A :n ti M B :n lkutiln. Jos sn x kuuluu kieleen A, M A B hyväksyy sen siirtymällä luksi tiln s A j suorittmll sen jälkeen smt siirrot kuin kone M A olisi suorittnut. Mikäli x B, siirrytään tiln s B j toimitn kuten M B. Trkstelln edellisessä kohdss esiteltyä utomtti M A sekä uutt utomtti M B, jok tunnist kielen: B = {w Σ w : ssä esiintyy osjono }. M B :, Kielen A B hyväksyvä utomtti on seurvnlinen: M A B :,, 4

M Ā B : {q, q5} Usein lisätään M A B :hen myös uusi lopputil f, j lisätään sinne tyhjä siirtymä kikist lkuperäisistä lopputiloist q F A F B. Tällöin F = { f }. A B: Väite seur suorn khdest edellisestä kohdst, sillä DeMorgnin sääntöjen perusteell: A B = A B. Trkstelln vielä yllä esiteltyjä koneit M A j M B, j muodostetn kone M A B käyttäen DeMorgnin sääntöä: MĀ: M B:, MĀ B :, q q 2 q 3 q 4,, q 5 q q 7 6 Koneen MĀ B komplementointi vrten se täytyy ensin determinisoid (kone on jo minimoitu, yksityiskohdt liitteenä): {q 2, q 5 } {q 4, q 7 }, {q 3, q x } {q 4, q 6 } {q 2, q 7 } Nyt sdn hluttu kone vihtmll ylläolevn koneen hyväksyvät tilt hylkääviksi j päinvstoin: 5

M A B : {q, q 5 } {q 2, q 5 } {q 4, q 7 }, {q 3, q x } {q 4, q 6 } {q 2, q 7 } muutettu seu- Liite: tilkoneen minimointi Tilkoneen determinisointilgoritmill sdn tehtävän tilkone MĀ B rvn muotoon: A C E G B D F H, Nyt hlutn löytää pienin deterministinen tilkone, jok tunnist smn kielen. Luennoll esitetty lgoritmi toimii siten, että utomtin tilojen välille määritellään ekvivlenssireltio, jot viheittin trkennetn, kunnes hluttu lopputulos svutetn. Algoritmin ensimmäisessä viheess poistetn kikki tilt, joit ei void svutt lkutilss. Tässä utomtiss sellisi ei ole, joten utomtti pysyy vielä ennlln. Seurvksi muodostetn ensimmäinen ekvivlenssiositus siten, että utomtin lopputiloist tehdään yksi luokk j kikist muist tiloist toinen: -ekvivlenssi: Luokk Til I A C (I) B (I) B G (I) H (I) C C (I) D (I) D C (I) E (II) F F (I) E (II) G G (I) B (I) H H (I) H (I) II E F (I) E (II) 6

Kviost huomtn, että I-luokn tiloist D j F siirrytään :llä II-luokn tiln E, kun ts kikist muist tiloist -siirtymä vie johonkin I-luokkn kuuluvn tiln. Erotetn nyt kksi erilist til omksi luokkseen: -ekvivlenssi: Luokk Til I A C (I) B (I) B G (I) H (I) C C (I) D (III) G G (I) B (I) H H (I) H (I) II E F (III) E (II) III D C (I) E (II) F F (III) E (II) Tällä kert tilt C j F eivät sovi luokkiins, j ne täytyy erott omiksi luokikseen. Näin jtketn, kunnes lopult kikki luokt ovt konsistenttej: 2-ekvivlenssi: 3-ekvivlenssi: Luokk Til Luokk Til I A C (IV) B (I) I A C (IV) B (VI) B G (I) H (I) II E F (V) E (II) G G (I) B (I) III D C (IV) E (II) H H (I) H (I) IV C C (IV) D (III) II E F (V) E (II) V F F (V) E (II) III D C (IV) E (II) VI B G (VI) H (VI) IV C C (IV) D (III) G G (VI) B (VI) V F F (V) E (II) H H (VI) H (VI) Kikki luokt ovt nyt konsistentit, j voidn muodost tilkone, jonk tiloin ovt syntyneet ekvivlenssiluokt. Minimoitu kone on esitetty kvion tehtävän vstuksen yhteydessä. Terminä k-ekvivlenssi trkoitt sitä, että kikki smn luokkn kuuluvt tilt käsittelevät smll tp kikki korkeintn k merkkiä pitkiä syötteitä. Jos p k q j tilst p lähtevä k:n pituinen lskent päätyy lopputiln, niin myös q:st lähtevä smll syötteellä tehty lskent päätyy hyväksyvään tiln, j päinvstoin. 7