2017-09-23 48 views
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让语言L_n具有字符集Sigma = {a_1,...,a_n}。 L_n恰好包含那些包含一些奇数次字符的单词。等价地,如果L_n^i是每个包含奇数个a_i的字的语言,则L_n = L_n^1 union ... union L_n^n。证明具有k <2^n个状态的任何DFA不接受具有奇数个字符的字符串

我已经产生了接受L_n和2^n状态的DFA的NFA,

我现在需要证明这是接受此语言的最小DFA。我给出的提示假设有为k < 2^n种状态,它接受L_N的DFA,然后显示,有一些字符串U,V西格玛^ *,其中ü包含一个和奇数次数,v包含偶数次,并且DFA必须在相同状态下终止。

我一直在试图把2^n看作一个强有力的暗示,比如可能考虑所有长度为n的字符串,但是有n^n个这样的字符串。也许考虑所有长度为n的字符串,只使用字符a,b。由于有2^n个状态,因此必须将这样的一些两个字符串发送到相同的状态。在这个集合中被拒绝的字符串是那些偶数为ab但我无法知道两个这样的实例是否处于相同的状态,或者如果他们这样做,那又怎么样。

也许考虑所有的字符串选择,其中a_1出现一次或0次,a_2出现一次或0次等等。有2^n个选择,因此其中的2个必须进入相同的状态。这里不存在的唯一字符串是空字符串。仍然我卡住了。

回答

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你的想法与字符串“a_1发生一次或0次......”是很好的。但看看他们作为你的字符串像这样结束:

假设你已经读取了一个输入字符串,并处于状态q。

  1. 假设输入字符串有偶数个所有符号。然后,所有具有至少一个符号(发生一次并因此使其出现次数为奇数)的延续应该导致接受,其他(在此仅为空字符串)不接受。
  2. 假设输入字符串包含偶数除a_1以外的所有符号。然后,所有不包含a_1或者包含a_1并且至少有一个符号不是a_1的符号的延续应该导致接受,其他则不会。
  3. ...

您到达正好2^n个不同的情况和不同的琴弦组,这应有助于接受/拒绝。因此,状态q在每种情况下都必须不同,因此必须至少有2^n个状态。

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每个a_i在任何给定的输入字符串中出现奇数次或偶数次。对于任何给定的字符串,都有一个最短的字符串,其符号按照字典顺序排列,如果附加到给定的字符串,则会导致字符串不在该语言中。该字符串最多只有一个字母符号,按索引排列,以便使所有符号计数的奇偶性均匀。

这意味着2^n奇偶校验配置中的每一个都可以区分w.r.t. Myhill-Nerode不可区分性关系;这种语言有2^n个类,所以最小的DFA必须有2^n个状态。

我认为这基本上是你的直觉,只是重申明确使用Myhill-Nerode和不可区分性关系。

编辑:添加一个例子,使这个更清晰。

考虑字母表{a,b,c}。然后在任何字符串中,a,b和c中的每一个出现偶数次或奇数次。考虑与符号的2^3 = 8的最短串,其中涵盖所有可能情况下词典的顺序:

  1. E:所有字符串出现的偶数次
  2. 一个:一个出现的奇数次, b和c的偶数次
  3. b:相同的,而b
  4. C:相同a和b,但是C
  5. AB:a和b显示一个奇数次,C出现的偶数次
  6. ac:与ab相同,但是ac
  7. BC:相同AB和AC,但BC
  8. ABC:a,b和c中所有出现的奇数倍

对于每个这些最短字符串覆盖所有奇偶配置,有一对应的最短字符串和按字典顺序排列的顺序中的符号,这使得并置具有偶数个所有符号。片刻的反映表明,最短的这样的字符串与表示类的最短字符串相同:对于上述8个最短代表中的每一个,与本身连接产生一个字符串,其中偶数次出现所有符号,并且可以不存在短串产生相同的效果。

  1. EE = E
  2. AA =氨基酸
  3. BB = BB
  4. CC = CC
  5. ab.ab = ABAB
  6. ac.ac = ACAC
  7. bc.bc = bcbc
  8. abc.abc = abcabc

就Myhill-Nerode而言,等价类[x]必须与等价类[y]不同,因为可以跟随[x]中的字符串并且不会导致L中的字符串的最短字符串是x,而可以跟在[y]中的字符串并且不会导致L中的字符串的最短字符串是y,并且我们已经要求x和y不同。我们可以确认我们的8箱子:

  1. EA,EB,EC e.ab.,e.ac,e.bc,e.abc都有出现的奇数次至少一个符号(一,b,c,a,a,b,a)
  2. ae,ab,ac,a.ab,a.ac,a.bc,a。abc每个都有至少一个出现奇数次的符号(a,a,a,b,c,a,b)
  3. be,ba,bc,b.ab,b.ac,b.bc,b .abc每个都至少有一个出现奇数次的符号(b,a,b,a,a,c,a)
  4. ce,ca,cb,c.ab,c.ac,c.bc, c.abc每个都有至少一个出现奇数次的符号(c,a,b,a,a,b,a)。ab.e,ab.a,ab.b,ab.c,ab .ac,ab.bc,ab.abc每个都有至少一个出现奇数次的符号(a,b,a,a,b,a,c)。 b,ac.c,ac.ab,ac.bc,ac.abc每个至少有一个出现奇数次的符号(a,c,a,a,b,a,b)
  5. bc.e,bc.a,bc.b,bc.c,bc.ab,bc.ac,bc.abc每个都至少有一个出现奇数次的符号(b,a,c,b,a ,a)a)
  6. abc.e,abc.a,abc.b,abc.c,abc.ab,abc.ac,abc.bc每个都至少有一个出现奇数次的符号(a, b,a,a,c,b,a)
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