Nachlieferung Übung 4+7: Minimierung von DFAs, LR-Grammatiken
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- Luisa Krause
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1 Nachlieferung Übung 4+7: Minimierung von DFAs, LR-Grammatiken Theoretische Informatik Sommersemester 2015 Markus Schlaffer 3. Juli /7
2 Äquivalenzen Definition (Äquivalente Worte) Jede Sprache L Σ induziert eine Äquivalenzrelation L Σ Σ über Wörter u, v u L v ( w Σ.uw L vw L) Definition (Äquivalente Zustände) Zwei Zustände p, q im DFA A sind äquivalent wenn sie die selbe Sprache akzeptieren. p A q ( w Σ. ˆδ(p, w) F ˆδ(q, w) F ) 2/7
3 Äquivalenzen Definition (Äquivalente Worte) Jede Sprache L Σ induziert eine Äquivalenzrelation L Σ Σ über Wörter u, v u L v ( w Σ.uw L vw L) Definition (Äquivalente Zustände) Zwei Zustände p, q im DFA A sind äquivalent wenn sie die selbe Sprache akzeptieren. p A q ( w Σ. ˆδ(p, w) F ˆδ(q, w) F ) 2/7
4 Unterscheidbare Zustände Definition (Unterscheidbarkeit) Zwei Zustände sind unterscheidbar, wenn sie unterschiedliche Sprachen akzeptieren. p A q ( w Σ. ˆδ(p, w) F ˆδ(q, w) F ) Insbesondere sind Endzustände von normalen Zuständen ohne Eingabe unterscheidbar. Satz Sind δ(p, a) = p 2 und δ(q, a) = q 2 unterscheidbar, dann auch p und q 3/7
5 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 3 ist unterscheidbar von allen anderen Zuständen, da q 3 der einzige Endzustand ist q 0 q 1 a q 0 q 1 q 2 q 3 b q 2 q 3 4/7
6 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 3 ist unterscheidbar von allen anderen Zuständen, da q 3 der einzige Endzustand ist q 0 q 1 a q 0 q 1 q 2 q 3 b q 2 q 3 4/7
7 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 3 ist unterscheidbar von allen anderen Zuständen, da q 3 der einzige Endzustand ist q 0 q 1 a q 0 q 1 q 2 q 3 b q 2 q 3 4/7
8 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 3 ist unterscheidbar von allen anderen Zuständen, da q 3 der einzige Endzustand ist q 0 q 1 a q 0 q 1 q 2 b q 3 q 2 q 3 4/7
9 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 0 kann von q 1 und q 2 im ersten Schritt unterschieden werden, da man mit Eingabe a von q 1 und q 2 in einen Endzustand gelangt, von q 0 aber nicht a q 0 q 1 q 0 q 1 1/a q 2 1/a q 3 b q 2 q 3 4/7
10 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 1 kann mit keiner Eingabe von q 2 unterschieden werden a q 0 q 1 q 0 1/a q 1 1/a q 2 q 3 b q 2 q 3 4/7
11 DFA minimieren Quotientenautomat 1 Entferne alle von q 0 nicht erreichbaren Zustände 2 Berechne die unterscheidbaren Zustände 3 Kollabiere die äquivalenten Zustände q 1 kann mit keiner Eingabe von q 2 unterschieden werden q 0 q 12 q 0 1/a q 1 1/a q 2 q 3 q 3 4/7
12 Parsing Definition (Parsing) Ordne einem gegebenem Wort einen Ableitungsbaum einer Grammatik zu Vorgehen: Wende Produktionen rückwärts an (Reduktion) Wende immer die Reduktion an, die am weitesten links im Wort anwendbar ist Beispiel Gegeben das Wort abc und eine Grammatik mit folgenden Produktionen: S Ac Bbc Mögliche, gesuchte Reduktionsabfolgen: A ab abc Bbc S B a abc Ac S Wie kann man Kontextinformationen über die nächsten Zeichen im Wort verwenden? 5/7
13 Parsing Definition (Parsing) Ordne einem gegebenem Wort einen Ableitungsbaum einer Grammatik zu Vorgehen: Wende Produktionen rückwärts an (Reduktion) Wende immer die Reduktion an, die am weitesten links im Wort anwendbar ist Beispiel Gegeben das Wort abc und eine Grammatik mit folgenden Produktionen: S Ac Bbc Mögliche, gesuchte Reduktionsabfolgen: A ab abc Bbc S B a abc Ac S Wie kann man Kontextinformationen über die nächsten Zeichen im Wort verwenden? 5/7
14 Parsing Definition (Parsing) Ordne einem gegebenem Wort einen Ableitungsbaum einer Grammatik zu Vorgehen: Wende Produktionen rückwärts an (Reduktion) Wende immer die Reduktion an, die am weitesten links im Wort anwendbar ist Beispiel Gegeben das Wort abc und eine Grammatik mit folgenden Produktionen: S Ac Bbc Mögliche, gesuchte Reduktionsabfolgen: A ab abc Bbc S B a abc Ac S Wie kann man Kontextinformationen über die nächsten Zeichen im Wort verwenden? 5/7
15 Lookahead Definition (Lookahead) Definiere für jede Produktion bzw. Reduktion einen möglichst zielführenden Lookahead Wende Reduktion nur an, wenn der Lookahead mit den folgenden Zeichen im Wort übereinstimmt Alle Lookaheads haben eine Länge k, die angibt, wie viele Zeichen überprüft werden müssen Beispiel 6/7 S Ac Bbc A ab B a Reduktion Ac S Bbc S ab A a B Lookahead ɛ ɛ c d Gegeben das Wort abc Dann darf a B nicht angewandt werden, da das nächste Zeichen im Wort b = Lookahead d ist, A ab jedoch schon.
16 LR(k)-Grammatik Definition (LR(k)-Grammatik) Eine CFG ist eine LR(k)-Grammatik, wenn Lookaheads der Länge k genügen, um jedem Wort eine eindeutige Ableitung zuzuordnen. Satz Die LR(0)-Grammatiken sind eine echte Teilmenge der LR(1)-Grammatiken. Diese entspechen genau den deterministisch kontextfreien Sprachen. LR(0) LR(1) = LR(k 1) = DCFL 7/7
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