組合の存在下でのNFAとDFAの指数関数的分離


15

最近、興味深い質問が出され、その後削除されました。

通常の言語L場合、そのDFA複雑度はそれを受け入れる最小DFAのサイズであり、そのNFA複雑度はそれを受け入れる最小NFAのサイズです。少なくともアルファベットのサイズに制限がない場合は、2つの複雑さの間に指数関数的な分離があることはよく知られています。実際、すべての記号を含まないすべての単語で構成されるアルファベット{ 1 、… 、n }上の言語Lnを考えます。Myhill-Nerodeの定理を使用すると、DFAの複雑度2 nを簡単に計算できます。一方、NFAの複雑さだけでnは{1,…,n}2nn(複数の初期状態が許可されている場合、そうでない場合は)。n+1

当該削除された質問複雑覆うDFA最小である言語のようにLが最大でDFAの複雑さの言語の(必ずしも互いに素ではない)組合のように書くことができるCを。L nの複雑さをカバーするDFA はわずか2です。CLCLn2

NFAの複雑さとDFAの複雑さをカバーする指数関数的な分離はありますか?

回答:


8

言語考えます。ここで、#は新しいシンボルです。M nのNFA複雑度はnです。私たちは、そのDFAカバー複雑であることが表示されます2 のn。Mn=ϵ+(Ln#)∗Ln#Mnn2n

ましょいくつかの言語受け入れるDFAであるL (A )⊆ M nは遷移関数と、q個のAを。q A(s 、w )が受け入れ状態であるような単語wがある場合、状態sを実行可能にします。任意の二つの非故障状態のS 、T、聞かせてA 、S 、T = { W ∈ (1 + ⋯ + N )*:(SAL(A)⊆MnqAswqA(s,w)s,tすべての単語ことを確認することは困難ではない W ∈ L (Aが)のように書くことができる W = W 1#⋯ #W L wのI ∈ A 、S 、I、tは私はいくつかの実行可能なため、S iは、tはIを。

As,t={w∈(1+⋯+n)∗:qA(s,w)=t}.
w∈L(A)w=w1#⋯#wlwi∈Asi,tisi,ti

仮定その、各ここでA iは DFAです。レッツPは、すべての言語で生成された格子もA 私はね、トン。私たちは見ることができますL (A Iを)言語としてL P(A I)を超えるP *に対応する任意の二つのシンボルの間のスペース#。この観点では、M nMn=⋃i=1NL(Ai)AiPAs,tiL(Ai)LP(Ai)P∗#Mn対応します。P∗

コールユニバーサル場合、一部のためのx ∈ P *は、すべてのそれである場合、Y ∈ Pが存在するZ ∈ P *そのようなxは、Y 、Z ∈ L P(A iは)。一部のL P(A i)は普遍的であると主張します。それ以外の場合、各L P(A i)には最大(| −LP(Ai) x∈P∗y∈Pz∈P∗xyz∈LP(Ai)LP(Ai)LP(Ai)長さ lのlワード。合計で、 L P(A i)はすべてを含む必要があります | P | 長さ lのlワード、したがって | P | L ≤ N (| P | - 1 )L十分な大きさのために違反する、 L。(|P|−1)llLP(Ai)|P|ll|P|l≤N(|P|−1)ll

が普遍的であると仮定し、簡潔にするためにA = A iと書きます。ましょX " ∈ Pが*対応する接頭辞こと、と聞かせてのx ∈ M nは、それに対応するいくつかの単語にします。したがって毎Y ∈ L nはいくつかあり、Z 、Y ∈ M NようにX #1 Y #1 のZ Y ∈ L (私は)。LP(Ai)A=Aix′∈P∗x∈Mny∈Lnzy∈Mnx#y#zy∈L(Ai)

S⊆{1,…,n}ySSx#ySAS≠Ta∈S∖Tx#yTy{1,…,n}−a#zyTy{1,…,n}−a∈L(A)x#ySy{1,…,n}−a#zyTy{1,…,n}−a∉MnA2n states.

弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.