计算理论课后题及答案2
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3.3 修改定理3.10以得到推论3.12的证明,即证明一个语言是可判定的当且仅当有非确定的TM判定它。
证明:若M是一个确定型判定器则,则M也是一个非确定型判定器。
现在设N是一个非确定的判定器,将构造一个与之等价的确定型判定器M。
模拟过程使用深度搜索。
设N的不确定性分支的最大个数为b。
M有三个带:一个输入带,一个工作带,一个地址带。
M按深度优先方式搜索N的不确定计算分支树。
M= “输入w,1)初始化,第一带上为w, 第二带为空,第三带为1;2)将第一带的内容复制到第二带上,3)按当前地址位数字选择N的一个不确定性分支,在第二带上模拟N运行一步;4)若当前地址位为i<b,且当前选择无效或按当前选择进入拒绝状态,则将当前地址位改为i+1, 转第2步;5)若当前地址位为i=b,且当前选择无效或按当前选择进入拒绝状态,则将当前地址位改为空格, 左移并将当前地址位改为空格直到找到一个地址位其值<b,将当前地址位改为i+1, 转第2步;若到了地址带的最左端仍有当前地址位为b,则拒绝;6)若N进入接受状态,则接受;否则,右移一格,将空格上写入1,转第三步。
”由于N是非确定型判定器,所以对任意输入,由本题的提示M一定会停机。
3.4给出枚举器的形式定义。
解:枚举器E=(Q,∑,Γ,δ,q0,qaccept,qreject), 其中转移函数δ为:δ:Q×Γ→Q×Γ×{L,R}×∑*δ (q,a)=(r,b,s1,c)表示若E处于状态q,且在工作带上读到a,则状态转移为r,当前格改写为b并按s1作相应左或右移,打印带上写下字符串c,其中若c等于ε,则不打印。
另外E的起始格局只能是qv,这里v表示一个空格。
3.5检查图灵机的形式定义,回答下列问题并解释你的推测:a.图灵机能在它的带子上写下空白符吗b.带字母表Γ和输入字母表∑能相同吗?c.图灵机的读写头能在连续的两步中处于同一个位置吗?d.图灵机能只包含一个状态吗?解:a.能。
《大学计算机基础与计算思维》课后习题参考答案第1章计算、计算机与计算思维............................. 第2章数据的计算基础计算机硬件系统第4章操作系统基础 (11)第5章算法与数据结构 (13)第6章程序设计及软件工程基础 (17)第7章数据库技术 (19)第8章计算机网络 (22)第9章信息安全与职业道德 (24)第10章计算软件第11章办公软件Office 2010算机科学与技术学院计算机基础教学部28 292015年9月第1章计算、计算机与计算思维1.1举例说明可计算性和计算复杂性的概念。
答:对于给定的一个输入,如果计算机器能在有限的步骤内给出答案,这个问题就是可计算的。
数值计算、能够转化为数值计算的非数值问题(如语咅、图形、图像等)都是可计算的。
汁算复杂性从数学上提出计算问题难度大小的模型,判断哪些问题的讣算是简单的,哪些是困难的,研究计算过程屮时间和空间等资源的耗费情况,从而寻求更为优越的求解复杂问题的有效规则,例如著名的汉诺塔问题。
1.2列举3种电子计算机岀现之前的计算工具,并简述其主要特点。
答:(1)算盘通过算法口诀化,加快了计算速度。
(2)帕斯卡加法器通过齿轮旋转解决了自动进位的问题。
(3)机电式计算机Z・l,全部采用继电器,第一次实现了浮点记数法、二进制运算、带存储地址的指令等设计思想。
1.3简述电子计算机的发展历程及各时代的主要特征。
答:第一代一一电子管计算机(1946—1954年)。
这个时期的计算机主要釆用电子管作为运算和逻辑元件。
主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯,外存储器采用磁带。
在软件方面,用机器语言和汇编语言编写程序。
程序的编写与修改都非常繁琐。
计算机主要用于科学和工程计算。
第二代一一晶体管计算机(1954—1964年)。
计算机逻辑元件逐步由电子管改为晶体管, 体积与功耗都有所降低。
主存储器采用铁脸氧磁芯器,外存储器釆用先进的磁盘,汁算机的速度和可靠性有所提高。
计算理论期末练习题(2015)复习重点1、集合序列元组函数关系图串:字母表中符号的有穷序列语⾔:是字符串的集合2、DFA、NFA、NFA到DFA的转换,DFA、NFA的形式化五元组表达3、正则表达式、正则表达式和NFA之间的转换、利⽤泵引理证明不是正则语⾔4、上下⽂⽆关⽂法下推⾃动机乔姆斯基范式(基本概念)CFG到下推⾃动机的转换从右⾄左压⼊栈中5、利⽤泵引理证明不是上下⽂⽆关语⾔6、图灵机、图灵可识别语⾔:接受、拒绝、循环判定器:对所有输⼊都停机的图灵机,永不循环。
图灵可判定语⾔:能让图灵机停机的语⾔,接受或者拒绝要求可以做简单的判定性证明(例如:A DFA、A CFG、HALT-TM、E TM)7、可归约性。
要求可以利⽤规约,完成简单的定理证明。
计算理论练习题1、画出识别下述语⾔的DFA 状态图,其中,字母表为{0,1}。
1){w|w 从1开始且以0结束};2){w|w含有⾄少3个1};3){w|w含有⼦串0101};q1的0⾃循环处考虑004){w|w的长度不⼩于3,并且第3个符号为0};5){w|w从0开始且长度为奇数};6){w | w是除11和111以外的任何字符};7){w | w不含⼦串110};2、写出下述语⾔的正则表达式。
1){w|w不含⼦串110};(0∪10)*1*2){w|w的长度不超过5};ε∪∑∪∑∑∪∑∑∑∪∑∑∑∑∪∑∑∑∑∑3){w|w是除11和111外的任意串};ε∪0∑*∪10 ∑*∪110 ∑*∪111 ∑∑*包含11或111的串仍属于题设4){w|w的奇数位均为1};(1Σ)*(ε? 1)前⼀个括号为串长为偶数,加后⼀个则奇偶都可以5){w|w含有⾄少2个0,并且⾄多含1个1}。
0*(00?010?001?100) 0*确保两个0⼀定在,并且最多1个1,不能在外⾯,即有可能为空3、利⽤泵引理证明下述语⾔不是正则的。
1)A1={0n1n2n|n≥0};证明:假设A1是正则的。
第1章习题一、填空题1.计算机科学是主要研究()、()和()的学科。
计算理论、计算机,信息处理2.在模型建立的前提下,利用计算机求解问题的核心工作就()设计。
算法3.算法是一组规则,它的主要特性是()、()、()、()和()。
有限性、可执行性、机械性、确定性,终止性或:有穷性,确定性,能行性,0个或多个输入输入,1个或多个输出4.要使一个问题能够用计算机解决,其必要条件是()。
具有确定算法或:可以在确定、有限步骤内被解决5.在计算机内,一切信息都是以()形式表示的。
二进制6.如果说图灵机A能够完全模拟图灵机B,则意味着()。
如果A和B能够相互模拟,则表示()。
在给定输入时,A和B有相同的输出 // A和B计算等价7.图灵机中的纸带可以相当于计算机中的()。
存储器8.第一代计算机的主要部件是由()和()构成的。
电子管,继电器9.未来全新的计算机技术主要指(),()和()。
光子计算机,生物计算机,量子计算机10.未来电子计算机的发展方向是()、()、()和()。
巨型化,微型化,网络化,智能化11.目前国际上广泛采用的西文字符编码是标准(),它是用()位二进制码表示一个字符。
ASCII,712.采用16位编码的一个汉字存储时要占用的字节数为()。
213.位图文件的存储格式为(),用数码像机拍摄的照片的文件格式一般为()。
BMP,JPG14.若处理的信息包括文字、图片、声音和电影,则其信息量相对最小的是()。
文字15.模拟信号是指()都连续变化的信号。
时间和幅值16.计算机中对信息的组织和管理方式有两种,即()和()。
文件,数据库17.软件的测试方法包括()和()。
白盒测试,黑盒测试18.普适计算的主要特点是()。
无处不在的计算模式二、简答题:1.简述计算机采用二进制的原因。
答:主要原因是:①二进制只有0和1两个基本符号,任何两种对立的物理状态都可以归结为二进制表示。
②算术运算规则简单,且适合逻辑运算。
计算机考博试题计算理论及答案计算理论字母表:⼀个有穷的符号集合。
字母表上的字符串是该字母表中的符号的有穷序列。
⼀个字符串的长度是它作为序列的长度。
连接反转Kleene星号L* ,连接L中0个或多个字符串得到的所有字符串的集合。
有穷⾃动机:描述能⼒和资源极其有限的计算机模型。
有穷⾃动机是⼀个5元组M=(K,∑,δ,s,F),其中1)K是⼀个有穷的集合,称为状态集2)∑是⼀个有穷的集合,称为字母表3)δ是从KX∑→K的函数,称为转移函数4)s∈K是初始状态5)F?K是接收状态集M接收的语⾔是M接收的所有字符串的集合,记作L(M).对于每⼀台⾮确定型有穷⾃动机,有⼀台等价的确定型有穷⾃动机有穷⾃动机接受的语⾔在并、连接、Kleene星号、补、交运算下是封闭的。
每⼀台⾮确定型有穷⾃动机都等价于某⼀台确定型有穷⾃动机。
⼀个语⾔是正则的当且仅当它被有穷⾃动机接受。
正则表达式:称R是⼀个正则表达式,如果R是1)a,这⾥a是字母表∑中的⼀个元素。
2)ε,只包含⼀个字符串空串的语⾔3),不包含任何字符串的语⾔4)(R1∪R2),这⾥R1和R2是正则表达式5)(R10R2),这⾥R1和R2是正则表达式6)(R1*),这⾥R1*是正则表达式⼀个语⾔是正则的当且仅当可以⽤正则表达式描述。
2000年4⽉1、根据图灵机理论,说明现代计算机系统的理论基础。
1936年,图灵向伦敦权威的数学杂志投了⼀篇论⽂,题为《论数字计算在决断难题中的应⽤》。
在这篇开创性的论⽂中,图灵给“可计算性”下了⼀个严格的数学定义,并提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想。
“图灵机”不是⼀种具体的机器,⽽是⼀种思想模型,可制造⼀种⼗分简单但运算能⼒极强的计算机装置,⽤来计算所有能想像得到的可计算函数。
这个装置由下⾯⼏个部分组成:⼀个⽆限长的纸带,⼀个读写头。
(中间那个⼤盒⼦),内部状态(盒⼦上的⽅块,⽐如A,B,E,H),另外,还有⼀个程序对这个盒⼦进⾏控制。
最优化方法-习题解答张彦斌计算机学院2014年10月20日Contents1第一章最优化理论基础-P13习题1(1)、2(3)(4)、3、412第二章线搜索算法-P27习题2、4、643第三章最速下降法和牛顿法P41习题1,2,374第四章共轭梯度法P51习题1,3,6(1)105第五章拟牛顿法P73-2126第六章信赖域方法P86-8147第七章非线性最小二乘问题P98-1,2,6188第八章最优性条件P112-1,2,5,6239第九章罚函数法P132,1-(1)、2-(1)、3-(3),62610第十一章二次规划习题11P178-1(1),5291第一章最优化理论基础-P13习题1(1)、2(3)(4)、3、4 1.验证下列各集合是凸集:(1)S={(x1,x2)|2x1+x2≥1,x1−2x2≥1};需要验证:根据凸集的定义,对任意的x(x1,x2),y(y1,y2)∈S及任意的实数λ∈[0,1],都有λx+(1−λ)y∈S.即,(λx1+(1−λ)y1,λx2+(1−λ)y2)∈S证:由x(x1,x2),y(y1,y2)∈S得到,{2x1+x2≥1,x1−2x2≥12y1+y2≥1,y1−2y2≥1(1)1把(1)中的两个式子对应的左右两部分分别乘以λ和1−λ,然后再相加,即得λ(2x1+x2)+(1−λ)(2y1+y2)≥1,λ(x1−2x2)+(1−λ)(y1−2y2)≥1(2)合并同类项,2(λx1+(1−λ)y1)+(λx2+(1−λ)y2)≥1,(λx1+(1−λ)y1)−2(λx2+(1−λ)y2)≥1(3)证毕.2.判断下列函数为凸(凹)函数或严格凸(凹)函数:(3)f(x)=x21−2x1x2+x22+2x1+3x2首先二阶导数连续可微,根据定理1.5,f在凸集上是(I)凸函数的充分必要条件是∇2f(x)对一切x为半正定;(II)严格凸函数的充分条件是∇2f(x)对一切x为正定。
计算理论答案汇总第⼀章练习1.1 图给出两台DFA M 1和M 2的状态图. 回答下述有关问题.a. M 1的起始状态是q 1b. M 1的接受状态集是{q 2}c. M 2的起始状态是q 1d. M 2的接受状态集是{q 1,q 4}e. 对输⼊aabb,M 1经过的状态序列是q 1,q 2,q 3,q 1,q 1f. M 1接受字符串aabb 吗?否g. M 2接受字符串ε吗?是1.2 给出练习2.1中画出的机器M 1和M 2的形式描述.M 1=(Q 1,Σ,δ1,q 1,F 1) 其中1)Q 1={q 1,q 2,q 3,};2)Σ={a,b};3415)F 1={q 2}M 2=(Q 2,Σ,δ2,q 2,F 2) 其中1)Q 2={q 1,q 2,q 3,q 4};2)Σ={a,b};3324)F 2={q1,q 4}1.3 DFA M 的形式描述为 ( {q 1,q 2,q 3,q 4,q 5},{u,d},δ,q 3,{q 3}),其中δ在表2-3中给出。
试画出此机器的状态图。
db){w | w ⾄少有3个1}c) {w | w 含有⼦串0101}d) {w | w 的长度不⼩于3,且第三个符号为0}e) {w | w 从0开始且为奇长度,或从1开始且为偶长度}或f) {w | w 不含⼦串110}g) {w | w 的长度不超过5}h){w | w 是除11和111以外的任何字符}i){w | w 的奇位置均为1}j) {w | w ⾄少含有2个0,且⾄多含有1个1}k) {ε,0}l) {w | w 含有偶数个0,或恰好两个1}m) 空集 n) 除空串外的所有字符串1.7 给出识别下述语⾔的NFA ,且要求符合规定的状态数。
a. {w | w 以00结束},三个状态b. 语⾔{w | w 含有⼦串0101,即对某个x 和y ,w=x0101y },5个状态. 1c. 语⾔{w | w 含有偶数个0或恰好两个1},6个状态。
数值计算方法课后习题答案吕同富【篇一:《数值计算方法》(二)课程教学大纲】txt>课程编号: l124008课程类别:专业必修学分数: 3 学时数:48 适用专业:信息与计算科学应修(先修)课程:数学分析、高等代数一、本课程的地位和作用数值分析(二)为数值分析课程的第二部分,它是信息与计算科学专业的一门专业必修课。
主要内容包括函数最佳逼近、数值积分、数值微分、常微分方程数值解法。
通过本课程的学习,学生将初步具备用计算机去有效地解决实际问题的能力。
二、本课程的教学目标通过本课程的学习,使学生了解和掌握求解函数最佳逼近、数值积分、数值微分、常微分方程等问题所涉及的各种常用的数值计算方法、数值方法的构造原理及适用范围。
本课程坚持理论与实践教学并重的原则,理论上主要讲述求解函数最佳逼近、数值积分、数值微分、常微分方程等问题的基本理论和基本方法。
与此同时,通过上机实验加深学生对各种计算方法的理解,为今后用计算机去有效地解决实际问题打下基础。
三、课程内容和基本要求(“*”记号标记难点内容,“▽”记号标记重点内容,“▽*”记号标记既是重点又是难点的内容)第六章函数最佳逼近 1.教学基本要求(1)理解:几类常用的正交多项式。
(2)掌握:最佳一致逼近和最佳平方逼近。
(3)掌握:曲线拟合的最小二乘法。
2.教学内容(1)*正交多项式。
(2)▽*最佳一致逼近。
(3)▽最佳平方逼近。
(4)正交多项式的逼近性质。
(5)▽曲线拟合的最小二乘法。
第七章数值积分 1.教学基本要求(1)理解:机械求积公式的基本思想、插值型求积公式的特点。
(2)掌握:newton-cotes求积公式、复合求积公式。
(3)掌握:romberg求积公式、gauss求积公式。
2.教学内容(1)*机械求积公式。
(2)▽newton-cotes求积公式。
(3)▽复合求积公式。
(4)变步长求积公式。
(5)▽romberg求积公式。
(6)▽*gauss求积公式第八章数值微分 1.教学基本要求(1)了解:数值微分的中点法。
第三章上下文无关语言略。
a. 利用语言A={a m b n c n | m,n0}和A={a n b n c m | m,n0}以及例,证明上下文无关语言在交的运算下不封闭。
b. 利用(a)和DeMorgan律(定理,证明上下文无关语言在补运算下不封闭。
证明:a.先说明A,B均为上下文无关文法,对A构造CFG C1S aS|T|T bTc|对B,构造CFG C2S Sc|R|R aRb由此知 A,B均为上下文无关语言。
但是由例, A∩B={a n b n c n|n0}不是上下文无关语言,所以上下文无关语言在交的运算下不封闭。
b.用反证法。
假设CFL在补运算下封闭,则对于(a)中上下文无关语言A,B,A,B也为CFL,且CFL对并运算封闭,所以BA 也为CFL,进而知道B A ⋃为CFL ,由DeMorgan 定律B A ⋃=A ∩B ,由此A ∩B 是CFL,这与(a)的结论矛盾,所以CFL 对补运算不封闭。
略。
和 给出产生下述语言的上下文无关文法和PDA ,其中字母表={0,1}。
a. {w | w 至少含有3个1}S →A1A1A1A A →0A|1A|b. {w | w 以相同的符号开始和结束}S →0A0|1A1 A →0A|1A|c. {w | w 的长度为奇数,11,1 0,,1,11,1 1, 0,0,0 1,10,0 1, 0, 1,0,S →0A|1A A →0B|1B| B →0A|1Ad. {w | w 的长度为奇数且正中间的符号为0}S →0S0|1S1|0S1|1S0|0e. {w | w 中1比0多}S →A1AA →0A1|1A0|1A|AA|f. {w | w=w R}S →0S0|1S1|1|01,0 0,0,0 1,00,0 ,$ ,$1,1,10,0 ,1,$,$1,0 0,1g. 空集S →S给出产生下述语言的上下文无关文法:a .字母表{a,b}上a 的个数是b 的个数的两倍的所有字符串组成的集合。
第三章 上下文无关语言3.1 略。
3.2 a. 利用语言A={a m b n c n | m,n ≥0}和A={a n b n c m | m,n ≥0}以及例3.20,证明上下文无关语言在交的运算下不封闭。
b. 利用(a)和DeMorgan 律(定理1.10),证明上下文无关语言在补运算下不封闭。
证明:a.先说明A,B 均为上下文无关文法,对A 构造CFG C 1S →aS|T|εT →bTc|ε对B,构造CFG C 2S →Sc|R|εR →aRb由此知 A,B 均为上下文无关语言。
但是由例3.20, A ∩B={a n b n c n |n ≥0}不是上下文无关语言,所以上下文无关语言在交的运算下不封闭。
b.用反证法。
假设CFL 在补运算下封闭,则对于(a)中上下文无关语言A,B ,A ,B 也为CFL ,且CFL 对并运算封闭,所以B A ⋃也为CFL ,进而知道B A ⋃为CFL ,由DeMorgan 定律B A ⋃=A ∩B ,由此A ∩B 是CFL,这与(a)的结论矛盾,所以CFL 对补运算不封闭。
3.3 略。
3.4和3.5 给出产生下述语言的上下文无关文法和PDA ,其中字母表∑={0,1}。
a. {w | w 至少含有3个1} S →A1A1A1AA →0A|1A|εb. {w | w 以相同的符号开始和结束}S →0A0|1A1 A →0A|1A|εc. {w | w 的长度为奇数} S →0A|1A A →0B|1B|εB →0A|1A0, ε→ε0,ε→ε 0,ε→ε 1,ε→ε 0,ε→εd. {w | w 的长度为奇数且正中间的符号为0}S →0S0|1S1|0S1|1S0|0e. {w | wS →A1A A →0A1|1A0|1A|AA|εf. {w | w=w R }S →0S0|1S1|1|0g.空集S →S3.6 给出产生下述语言的上下文无关文法:a . 字母表{a,b}上a 的个数是b 的个数的两倍的所有字符串组成的集合。
S →bSaSaS|aSbSaS|aSaSbS|εb .语言{a n b n |n ≥0}的补集。
见问题3.25中的CFG:S →aSb|bY|TaT →aT|bT|εc .{w#x | w, x ∈{0,1}*且w R 是x 的子串}。
S →UVU →0U0|1U1|WW →W1|W0|#V →0V|1V|εd .{x 1#x 2#⋯#x k |k ≥1, 每一个x i ∈{a,b}* , 且存在i 和j 使得x i =x j R }。
S →UVWU →A|εA →aA|bA|#A|#V →aVa|bVb|#B|#B →aB|bB|#B|#W →B|ε3.7 略。
0,ε→0 0,0→ε 0,ε→0 1,0→ε 0,1→ε 0,ε→0 0,0→ε3.8 证明在3.1节开始部分给出的文法G2中,字符串the girl touches the boy with the flower有两个不同的最左派生,叙述这句话的两个不同意思。
<句子>⇒<名词短语><动词短语>⇒<复合名词><动词短语>⇒<冠词><名词><动词短语>⇒a_<名词><动词短语>⇒a_girl_<动词短语>⇒a_girl_<复合名词>⇒a_girl_<动词>< 名词短语>⇒a_girl_touches_< 名词短语>⇒ a_girl_touches_<复合名词><介词短语>⇒a_girl_touches_<冠词><名词><介词短语>⇒a_girl_touches_the_<介词><复合名词>⇒a_girl_touches_the_boy_<介词短语>⇒a_girl_touches_the_boy_<介词><复合名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_<复合名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_<冠词><名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_the_<名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_the_flower含义是:女孩碰这个带着花的男孩<句子>⇒<名词短语><动词短语>⇒<复合名词><动词短语>⇒<冠词><名词><动词短语>⇒a_<名词><动词短语>⇒a_girl_<动词短语>⇒a_girl_<复合动词><介词短语>⇒a_girl_<动词>< 名词短语><介词短语>⇒a_girl_touches_< 名词短语><介词短语>⇒a_girl_touches_<冠词><名词><介词短语>⇒a_girl_touches_the_< 名词><介词短语>⇒a_girl_touches_the_boy_<介词短语>⇒a_girl_touches_the_boy_<介词><复合名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_<复合名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_<冠词><名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_the_<名词>⇒a_girl_touches_the_boy_with_the_flower含义是:女孩用花碰这个男孩3.9 给出产生语言A={a i b j c k| i,j,k≥0且或者i=j或者j=k}的上下文无关文法。
你给出的文法是歧义的吗?为什么?解:下面是产生A的一个CFG:S→UV|ABU→aUb|εV→cV|εA→aA|εB→bUc|ε这个CFG是歧义的,因为字符串abc有如下两种不同的最左派生:S⇒UV⇒aUbV⇒abV⇒abcV⇒abcS⇒AB⇒aAV⇒aV⇒abVc⇒abc3.10 给出识别3.9中语言A的下推自动机的非形式描述。
解:其非形式描述为:此PDA有两个非确定性的分支:一个分支先读a,并且每读一个a将一个a推入栈中,当碰到b时,每读一个b从栈中弹出一个a,若没有a可弹出则拒绝,最后读c且不改变栈中的内容,若此时栈为空则接受。
另一个分支也是先读a,但不改变栈中内容,当碰到b时,每读一个b将一个b推入栈中,再读c, 每读一个c从栈中弹出一个b,若没有a可弹出则拒绝,若c读完后栈为空则接受。
开始时,读输入串的字符,非确定性的选择一个分支运行,若有一个分支接受则接受,否则拒绝。
3.13 设有上下文无关文法G:S→TT|UU→0U00|#T→0T|T0|#a.用普通的语言描述L(G)。
b.证明L(G)不是正则的。
解: a. A={0i#0j#0k | i, j, k≥0}⋃{0i#02i | i≥0}。
b. 取s=0p#02p, 则对于任意划分s=xyz(|xy|≤p, |y|>0), xy n z=0p+i#02p∉A,所以不是正则的。
3.14 用定理3.6中给出的过程,把下述CFG转换成等价的乔姆斯基范式文法。
A→BAB|B|εB→00|ε解:添加新起始变元S0, 去掉B→εS0→A S0→AA→BAB|B|εA→BAB|AB|BA|B|εB→00|εB→00去掉A→ε, 去掉A→BS0→A S0→AA→BAB|AB|BA|B|BB A→BAB|AB|BA|00|BBB→00 B→00去掉S 0→A,添加新变元 S 0→BAB|AB|BA|00|BBS 0→VB|AB|BA|UU|BB A →BAB|AB|BA|00|BBA →VB|AB|BA|UU|BB B →00B →UUV →BAU →0问题3.15 证明上下文无关语言类在并,连接和星号三种正则运算下封闭。
a. A ⋃B方法一:CFG 。
设有CFG G 1=(Q 1,∑,R 1,S 1)和G 2=(Q 2,∑,R 2,S 2)且L(G 1)=A, L(G 2)=B 。
构造CFG G=(Q,∑,R,S 0),其中Q= Q 1⋃Q 2⋃{S 0}, S 0是起始变元,R= R 1⋃R 2⋃{S 0→ S 1|S 2}.方法二:PDA 。
设P 1=(Q 1,∑,Γ1,δ1,q 1,F 1)识别A ,P 2=(Q 1,∑,Γ2,δ2,q 2,F 2)是识别B 。
则如下构造的P=(Q,∑,Γ,δ,q 0,F)识别A ⋃B ,其中1) Q=Q 1⋃Q 2⋃{q 0}是状态集,2) Γ=Γ1⋃Γ2,是栈字母表,3) q 0是起始状态,4) F =F 1⋃F 2是接受状态集,5) δ是转移函数,满足对任意q ∈Q, a ∈∑ε,b ∈Γεδ(q,a,b)=.,)(,,)(,,,,),,,(),,,()},,(),,{(221102121else b Q q b Q q b a q q b a q b a q q q εεεδδεεΓ∈∈Γ∈∈===⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∅若若若 b. 连接AB方法一:CFG 。
设有CFG G 1=(Q 1,∑,R 1,S 1)和G 2=(Q 2,∑,R 2,S 2)且L(G 1)=A, L(G 2)=B 。
构造CFG G=(Q,∑,R,S 0),其中Q= Q 1⋃Q 2⋃{S 0}, S 0是起始变元,R= R 1⋃R 2⋃{S 0→ S 1S 2}.方法二:PDA 。
设P 1=(Q 1,∑,Γ1,δ1,q 1,F 1)识别A ,P 2=(Q 1,∑,Γ2,δ2,q 2,F 2)是识别B ,而且P 1满足在接受之前排空栈(即若进入接受状态,则栈中为空)这个要求。
则如下构造的P=(Q,∑,Γ,δ,q 1,F)识别A ⋃B ,其中1) Q=Q 1⋃Q 2是状态集,2) Γ=Γ1⋃Γ2,是栈字母表,3) q 1是起始状态,4) F =F 1⋃F 2是接受状态集,5) δ是转移函数,满足对任意q ∈Q, a ∈∑ε,b ∈Γεδ(q,a,b)=.,,)(,),,,(),,(),(,),,,(,,)},,{(),,(,)(,),,,(222111211111else b Q q b a q b a F q b a q b a F q q b a q b F Q q b a q ∅Γ∈∈≠∈==∈⋃Γ∈-∈⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧εεδεεδεεδδ若若若若c. A *方法一:CFG 。