DFAの最小NFAの計算


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何年も前に、DFA(決定論的)から最小NFA(非決定的有限オートマトン)を計算することは未解決の問題であり、逆の方向は何十年も知られており、効率的なアルゴリズム。誰かがアルゴリズムを考え出しましたか?O(nlgn

簡単な検索で、この論文は私にとって間違いなく難しい問題であることを証明しました。どうやら、アルゴリズムが指定されていません。

[1] NFAの最小限の問題は難しい/ Tao JiangとB. Ravikumar

この問題を思い出したのは、DFA-> NFA最小化アルゴリズムが密接に関連しているCS.SEサイトに関する次の質問です。この次の質問は研究レベルのようです。TCSに移行することを提案し、統計的/経験的攻撃を示唆する回答を書きました。

[2] 同等のDFAが最大サイズになるためのNFAの条件は何ですか?


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あなたが引用した論文は、PSPACEの完全性を示しています。特に、問題はPSPACEにあり、すぐにアルゴリズムが提案されます。どのようなアルゴリズムを探していますか?実用的および/またはヒューリスティックなものですか?実行時間の指数の最もよく知られた境界?他に何か?
ジョシュアグロチョウ

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実際、それほど珍しいことではありません。問題がPSPACE完全であることが知られる前は、効率的なアルゴリズムを開発する試みはすべて失敗していたため、ほとんど発表されていませんでした。問題がPSPACE完全であることがわかった後、効率的なアルゴリズムを開発しようとした人はいませんでした。
ジェフ

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(1)「何十年もの間知られており、効率的なO(n lg n)アルゴリズムでよく研究されている逆方向」とはどういう意味ですか?n個の状態を持つNFAの最小DFAは、nのサイズが指数関数になる可能性があるため、重要な出力エンコーディングが必要になります。(2)指定された通常の言語には、「the」最小限のNFAなどはありません。これを最小DFAの存在と比較してください。
伊藤剛

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JEFFEには良い点がありますが、すべての可能な解決策を列挙するだけでなく、問題の構造を利用する洗練されたアルゴリズムをまだ持っている多くのPspace完全な問題があると確信していますか?認める、私は私の頭の上の任意のトップを考えることはできません。たぶんあなたはできる?それはここで提起する別の興味深い質問になると思います。
vzn

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@vzn:言語 2つの非同型2状態NFAがありますa+
mikero

回答:


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これは本当に頑固で、よく研究された問題です。ポジティブな結果に関しては、Kameda and Weinerによる正確なアルゴリズム、Polákによる発見的アプローチ、およびGeldenhuys et al。によるSATソルバーを使用した最近のアプローチです。思い浮かぶ。しかし、他の可能性のあるアプローチ(たとえば、近似アルゴリズム、特殊なケース、NFAのより強力でないモデルなど)を排除するはるかに否定的な結果があるようです。

T.亀田とP.ワイナー。非決定性有限オートマトンの状態最小化について IEEE Transactions on Computers、C-19(7):617–627、1970。

A.マルチャー。有限オートマトンを最小化することは計算上困難です。Theoretical Computer Science 327:375-390、2004。

L.ポラーク。ユニバーサルオートマトンを使用したNFAの最小化。International Journal of Foundations of Computer Science、16(5):999-1010、2005。

G.グラムリッチとG.シュニガー。NFAと正規表現の最小化。コンピュータサイエンスの理論的側面に関するシンポジウム(STACS 2005)、LNCS 3404、pp。399–411。

H.グルーバーとM.ホルツァー。P <> NPを前提とする非決定性の状態と遷移の複雑性の近似不可能 言語理論の開発(DLT 2007)、LNCS 4588、pp。205–216。

H.グルーバーとM.ホルツァー。有限および単項言語のNFA最小化の計算の複雑さ。言語とオートマトンの理論と応用(LATA 2007)、pp。261–272。

H.ビョルクランドとW.マルテンス。NFA最小化の扱いやすさのフロンティア。オートマトン、言語、プログラミングに関する国際コロキウム(ICALP 2008)、LNCS 5126、pp。27–38。

J. Geldenhuys、B。van der Merwe、L。van Zijl:SATソルバーによる非決定性有限オートマトンの削減。有限状態法と自然言語処理(FSMNLP 2009)、LNCS 6062、81〜92。

編集(2015年6月8日)

更新:次の論文では、非決定性のブッチオートマトンのサイズを縮小するためのヒューリスティックアルゴリズムと、ランダムオートマトンの実験について説明します。結論に述べられているように、それらの方法はNFAにも適用されます。「Büchiオートマトンのコンテキストでメソッドを提示しましたが、それらのほとんどは有限語上のオートマトンの単純なケースに引き継がれます。」

リチャード・メイ、ロレンツォ・クレメンテ。高度なオートマトン最小化。POPL2013。拡張テクニカルレポートEDI-INF-RR-1414。

彼らのコマンドラインツールReduce v1.2は、特定のNFAを削減するためのオプション「-finite」で呼び出すことができます。実装はオープンソースであり、GNU General Public Licenseの下でリリースされています。


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これらの回避策のオープンソース実装があるかどうか知っていますか?
-jmite

こんにちは、ヘルマン、すべての情報に感謝します!NFAが与えられた場合、最小の同等のNFAを見つけるのは難しいことを知っています。しかし、次の点についてはどうでしょうか。DFAが与えられた場合、最小の等価NFAを見つけます。これは難しいですか?どれくらい難しい?
マイケル・ウィアー

申し訳ありません、私は今見ます!最初にリストされている紙のアドレスこの:springerlink.com/content/y61724u571v487x5はまた、別の紙を使用して、有限の正規言語のアドレスにこの上場:hermann-gruber.com/data/lata07-final.pdfは私のためにこれを明確にするためにありがとうございます!:)
マイケル・ウェハ
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