線形限定チューリングマシンが有限状態オートマトンよりも強力なのはなぜですか?


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私たちのコンピューターは有限であるため、最終的には(非常に大きな)有限状態マシンほど強力ではないという印象を受けました。ただし、線形制限付きチューリングマシンも有限ですが、通常の言語は厳密に文脈依存型言語の不適切なサブセットであるようです。

明らかに、ここに何かが足りません。何が起こっている?

回答:


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線形有界チューリングマシンは、長さが入力の長さの一次関数であるテープに制限されます。

長さの制限が一定である場合、マシンはDFAと同じくらい強力です。ただし、DFAはより長い入力に対処するためにより多くの状態を成長させることができません。これは、実質的にLBTMが実行できる(状態をマシン構成全体にする)ので、LBTMは厳密により強力です。


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これに関連する興味深い結果があります。スペースで実行されるすべてのTuringマシンは、通常の言語を受け入れます。o(log⁡log⁡n)
— skankhunt42 2017

@ skankhunt42、なぜですか?
— ベンI。17年

@ skankhunt42:私が間違っている場合は私を修正しますが、スペースで実行されるすべてのTM は実行する必要があります時間。しかし、時間で実行されるTMが時間で決定できる言語を決定することを示すことは難しくありません。次に、定数があり、入力の最初の文字が入力が言語であるかどうかを決定します。ただし、言語は明らかに規則的です。に各プレフィックスの状態を含めるだけです。何か不足していますか?私の間違いはどこですか?2 K ログログN = 2 ログ(対数のk N ) = ログK N O (N )O(1 )C ∈ N C ⋃ 0 ≤ I ≤ C { 0 、1 } 私klog⁡log⁡n2klog⁡log⁡n=2log⁡(logk⁡n)=logk⁡no(n)O(1)c∈Nc⋃0≤i≤c{0,1}i
— wchargin

@Choirbean交差シーケンスを使用した証明が必要です。ここcs.stackexchange.com/questions/7372/…で調べることができます。
— skankhunt42

私は間違いでTMを実行することを主張するかもしれないと思う@wchargin あなたが構成の数をカウントしながらも、入力テープの先頭位置を検討する必要があるため時間。したがって、TMは時間n 2 k log log nで実行されると思います。2klog⁡log⁡nn2klog⁡log⁡n
— skankhunt42 2017

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最初にマシンの説明と入力サイズを理解して、有効なオブジェクトのみを比較できるようにする必要があると思います。言ってみましょうNは、入力サイズです。つまり、マシンにはこれらのリソース境界があります。

ResourceFinite Automata:ALBTM:MInput Tape SizeO(N)O(N)Tape OperationsRead OnlyRead, WriteTape MovementLeft to right, One pass onlyBoth directions, No pass limit# of Locations (States)MMInput AlphabetΣΣAcceptance ConditionReach finite location: ℓfReach finite location: ℓf

MAA

ResourceFinite Automata:A′LBTM:MInput Tape SizeO(N)O(N)Tape OperationsRead OnlyRead, WriteTape MovementLeft to right, One pass onlyBoth directions, No pass limit# of Locations (States)M×2NMInput AlphabetΣΣAcceptance ConditionReach finite location: ℓf′Reach finite location: ℓf

A′MA′NANMM

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