形式语言总结

语言L(G)={w | w∈T*且S→* w}
句子终极符号行,它不含语法变量
w∈L(G),w称为G产生的一个句子。
句型符号行,它可能含有语法变量
G=(V,T,P,S),对于α∈(V∪T)*,如果S→* α,则称α是G产生的一个句型。
文法G=(V,T,P,S)。任意A∈V表示集合L(A)={w | w∈T*且A →* w}。
推导与归约。文法中的推导是根据文法的产生式进行的。如果α→β∈P,γ,δ∈(V∪T)*,则称γαδ在G中直接推导出γβδ:γαδG γβδ;也称γβδ在文法G中直接归约成γαδ。
对任意的x,y∈∑+,我们要使语法范畴D代表的集合为{xnyn|n≥1},可用产生式组{D→xy|xDy}来实现。
设有两个文法G1和G2,如果L(G1)= L(G2),则称G1与G2等价
文法G:Sabc | aSbc产生的语言为:{an(bc)n | n≥1}
线性文法(liner grammar)
设G=(V,T,P,S),如果对于α→β∈P,αβ均具有如下形式:
A→w        A→wBx
其中A,B∈V,w,x∈T*,则称G为线性文法。
G14:SaBC | aSBC,
        CBBC
        aBab
        bBbb
        bCbc
        cCcc
如果对于α→β∈P,均有|β|≥|α|成立,则称G为1型文法或上下文有关文法CSG)
如果对于α→β∈P,均有|β|≥|α|,并且α∈V成立,则称G为2型文法,或上下文无关文法CFG)。
如果对于α→β∈P,αβ均具有形式A→w ,A→wB,其中A,B∈V,w∈T+。RG)
FA) M=(Q,∑,δ,q0,F)L(M)={x| x∈∑*且δ(q,w)∈F}
NFAL(M)={x| x∈∑*且δ(q0,w) ∩ F≠Φ},
设DFA M=(Q,∑,δ,q0,F)
例 5-3 证明{0n1m2n+m|m,n≥1}不是 RL。
证明:假设L={0n1m2n+m|m,n≥1} 是 RL。
取z=0N1N22N
设    v=0k    k≥1
从而有,
uviw=0N-k-j(0k)i0j1N22N
        =0N+(i-1)k1N22N
uv0w=0N+(0-1)k1N22N
        = 0N-k1N22N 
注意到k≥1,
N-k+N=2N-k<2N
0N-k1N22N L
这个结论与泵引理矛盾。所以,L不是 RL。 
设R是∑*上的等价关系,对于x,y∈∑*,如果x RL y,则必有xz RL yz对于z∈∑*成立,则称R是右不变的等价关系。
对于任意X∈V∪T,如果X是有用的,它必须同时满足如下两个条件:
① 存在w∈T*,使得X→*w;
② α,β∈(V∪T)*,使得S→*αXβ。
CNF乔姆斯基范式文法:CFG G=(V,T,P,S)中的产生式形式:A→BC,A→a,其中,A、B、C∈V,a∈T。不允许有ε-产生式、单一产生式。
对于任意CFG G,ε→L(G),存在等价的 CNF→G2
格雷巴赫范式文法GNF:A→aα ,其中,A∈V,a∈T,α∈V* 。在GNF中,有如下两种形式的产生式A→a;
A→aA1A2…Am        (m≥1)
推自动机PDA);M= (Q,∑,Γ,δ,q0,Z0,F) ID) (q,w,γ)∈(Q,∑*,Γ*)称为M的一个即时描述。
如果(p,γ)∈δ(q,a,Z),a∈∑,则(q,aw,Zβ)├M(p,w,γβ)表示M做一次非空移动,从ID(q,aw,Zβ)变成ID(p,w,γβ)。
M用终态接受的语言
L(M)={w | (q0,w,Z0)├*(p,ε,β)且 p∈F}
M用空栈接受的语言
N(M) ={w | (q0,w,Z0)├*(p,ε,ε)}
对于任意CFL L,存在PDA M,使得N(M)=L。
能引导FA从开始状态到达q的字符串的集合为:set(q)={x | x∈∑*,δ(q0,x)=q}
定理5-1 (鼻渊散Myhill-Nerode定理)如下三个命题等价:
⑴ L∑*是 RL ;
⑵ L是∑*上的某一个具有有穷指数的右不变等价关系R的某些等价类的并;
⑶ RL具有有穷指数。
对于任意的 RL L,如果DFA M=(Q,∑,δ,q0,F)满足L(M)=L,则|∑*/RL|≤|Q|。
表明,对于任意DFA M=(Q,∑,δ,q0,F),|Q|≥|∑*/RL(M)|。
二义性CFG G=(V,T,P,S),如果存在w∈L(G),w至少有两棵不同的派生树,则称G是二义性的。
如果语言L不存在非二义性文法,则称L是固有二义性的,又称L是先天二义性的。文法可以是二义性的。语言可以是固有二义性的。
递归如果G中存在形如AnαAβ的派生,则称该派生是关于变量A递归的,简称为递归派生。
当α=ε时,称相应的(直接/间接)递归为(直接/间接)左递归
PDA描述CFL,所以它应该与CFG等价。
PDA应该包含FA的各个元素,或者包含那些可以取代FA的各个元素的功能的元素。
PDA按照最左派生的派生顺序,处理处于当前句型最左边的变量,因此,需要采用栈作为其存储机构。
按照FA的“习惯”,PDA用终态接受语言。
模拟GNF的派生PDA用空栈接受语言。
对于任意PDA M1,存在PDA M2,使得L(M2)=N(M1);
对于任意PDA M1,存在PDA M2,使得N (M2)= L (M1)。
CFL可以用空栈接受语言的PDA接受。
油气弹簧
PDA接受语言可以用CFG描述
分支点(branch point):该结点有两个儿子,并且它的这两个儿子均有特异点后代。
(CFL的泵引理)对于任意的CFL L,存在仅仅依赖于L的正整数N,对于任意的z∈L,当|z|≥N时,存在u,v,w,x,y,使得z=uvwxy,同时满足:
  (1)  |vwx|≤N;
  (2)  |vx|≥1;
  (3) 对于任意的非负整数i ,uviwxiy∈L。
证明L={anbncn|n≥1}不是CFL。
  证明:
  取z=aNbNcN∈L
  ⑴ v=ah,x=bf,h+f≥1。
uviwxiy=aN+(i-1)hbN+(i-1)fcN,
当i≠1时,N+(i-1)h≠N和N+(i-1)f≠N中至少有一个成立。
环境法学论文uviwxiy=aN+(i-1)hbN+(i-1)fcNL。
⑵ v=bh,x=cf,h+f≥1。
uviwxiy=aNbN+(i-1)h cN+(i-1)f
当i≠1时,N+(i-1)h≠N和N+(i-1)f≠N中至少有一个成立。
uviwxiy=aNhbN+(i-1)cN+(i-1)f L。
这些都与泵引理矛盾,所以,L不是CFL。
Ogden引理) 对于任意的CFL L,存在仅仅依赖于L的正整数N,对于任意的z∈L,当z中至少含有N个特异点时,存在u,v,w,x,y,使得z=uvwxy,同时满足:
  (1)  |vwx|中特异点的个数≤N;
  (2)  |vx|中特异点的个数≥1;
  (3)  对于任意的非负整数i ,uviwxiy∈L。
例8-3 证明L={anbmchdj|n=0或者m=h=j}不是CFL。
取z=abNcNdN
⑴ v=a,x=bk,k≠0
此时uv2wx2y=aabN+kcNdNL;
⑵ v=bk,x=cg,k≠0,g≠0
此时uv2wx2y=abN+kcN+gdNL;
⑶ v=bk,x=dg,k≠0,g≠0
此时uv2wx2y=aabN+kcNdN+gL;
反课纲运动与Ogden引理矛盾,所以,L不是CFL。
CFL与RL的交是CFL。
证明:
(1)构造
设PDA M1=(Q1,∑,Γ,δ1,q01,Z0,F1)    L1=L(M1)
    DFA M2=(Q2,∑,δ2,q02,F2)            L2=L(M2)
取PDA M=(Q1×Q2,∑,Γ,δ,[q01,q02],Z0,F1×F2)生物圈二号
对([q,p],a,Z)∈ (Q1×Q2)×(∑∪{ε})×Γ
    δ([q,p],a,Z)={([q′,p′],γ) |    (q′, γ)∈δ1(q,a,Z) 且 p′=δ(p,a)}
结论
⑴ x的任意前缀y有惟一的一个后缀z与之对应,使得x=yz;反之亦然。
⑵ x的任意真前缀y有惟一的一个真后缀z与之对应,使得x=yz;反之亦然。
⑶ |{w|w是x的后缀}|=|{w|w是x的前缀}|。
⑷ |{w|w是x的真后缀}|=|{w|w是x的真前缀}|。
⑸  {w|w是x的前缀}={w|w是x的真前缀}∪{x},
    |{w|w是x的前缀}|=|{w|w是x的真前缀}|+1。
⑹  {w|w是x的后缀}={w|w是x的真后缀}∪{x},
      |{w|w是x的后缀}|=|{w|w是x的真后缀}|+1。
⑺ 对于任意字符串w,w是自身的前缀,但不是自身的真前缀;w是自身的后缀,但不是自身的真后缀。
⑻  对于任意字符串w,ε是w的前缀,且是w的真前缀;ε是w的后缀,且是w的真后缀
关于CFG和PDA主要有如下结论
(1)    对于任意PDA M1,存在PDA M2,使得N (M2)= L (M1);
(2)    对于任意PDA M1,存在PDA M2,使得L (M2)= N (M1);
(3)    对于任意CFL L,存在PDA M,使得N(M)=L;
(4)  对于任意的PDA M,存在CFG G使得L(G)=N(M)。
={0,1},请给出上的下列语言的文法
(3)所有以11开头以11结尾的串
    S→11A|11
    A→11|0A|1A
(6)所有长度为偶数的串
  S→01|10|00|11|01S|10S|00S|11S北京智障大学
,构造下列语言的文法。
(6)
      解答:
           

本文发布于:2024-09-21 15:30:13,感谢您对本站的认可!

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