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          無重疊生成文法的一義可解析性及圖林等價(jià)性

          作者: 時(shí)間:2009-08-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          1 引言
          高效率可解析文法是計(jì)算機(jī)科學(xué)及其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)很基本和重要的研究課題。高效率可解析性意味著能夠節(jié)省計(jì)算機(jī)的空間和時(shí)間。著名的LL(k)和LR(k)文法已被證明可無回溯地線性時(shí)間或線性空間解析。對于上下文自由文法CFL的一般解析算法是著名的CKY和Earley算法,兩者的時(shí)間和空間復(fù)雜度分別都是0(n3)和0(n2)。等價(jià)于對稱矩陣文法IAG(成員問題為NP完全問題,等價(jià)問題為不可決定問題)的UPAG(Unicluely Parsable Arrav Grammar)文法被證明可無回朔解析,其真子集可線性時(shí)間解析。在文獻(xiàn)中討論了一般短語結(jié)構(gòu)生成文法的無回朔可一義解析性及其圖靈等價(jià)性,定義了稱為UPG(Uniquely arsable Gmmmar)的文法類,并證明了該類文法的無回朔一義可解析性及其圖靈等價(jià)性。這里討論一般短語結(jié)構(gòu)生成文法的無回朔可一義解析性及其圖靈等價(jià)性。首先定義一個(gè)稱作OFG(Ovedap―Free Grammar)的生成文法系統(tǒng),其對規(guī)則的限制條件比UPG的限制條件更強(qiáng),但證明它仍然具有圖靈通用性(與圖靈機(jī)的等價(jià)性)和無回朔一義可解析性(無回溯無失敗可解析)。最后討論了OFG文法解析等問題。

          2 定義
          定義2.1一個(gè)無重疊生成文法(簡稱0FG)是一個(gè)系統(tǒng)式中:N和T分別是非終止符和終止符集合,S是啟始符,它是N的一個(gè)元素,$是限界符,它不屬于上面任何一個(gè)集合,P是重寫規(guī)則的集合,其中任一重寫規(guī)則具有:

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/188775.htm


          這里α,β∈(N∪T),α≠β,A∈N,且每個(gè)規(guī)則滿足下列條件:
          重寫規(guī)則的左部至少有一個(gè)非終結(jié)符,其右部不能是$5,S$,$S$或S。
          對任意兩個(gè)重寫規(guī)則r1=α1→β1和r2=α2→β2,應(yīng)滿足:①不存在δ,β′1,β'2∈(N∪T∪{$})+使得β1=β′1δ和β2=δβ′2,即β1和β2不能有任何相互重疊的部分;②如果存在γ,γ′∈(N∪T∪{$}){$})*使β1=γβ2γ',則r1=r2。
          令η∈{N∪T)+,α→β是P中的任意一個(gè)規(guī)則,如果存在γ,δ∈(N∪T∪{$})*,使得η=γaδ,則稱規(guī)則α→β可應(yīng)用于η。通過對η應(yīng)用規(guī)則α→β,可以得到ζ=γβδ,對此,稱在G中ζ可由應(yīng)用規(guī)則α→β從η直接推導(dǎo)而得,記為,或簡記為的自反傳遞閉包記為如果存在ξ1,ξ2,…,ξn-1使得,則記為在G為默認(rèn)的情況下,分別簡記為
          令η∈(N∪T)+,若為G中的一個(gè)推導(dǎo)句型,稱η為G中的一個(gè)句型。對于任一文法G,其生成的語言定義為:


          定義2.2一個(gè)確定性圖靈機(jī)(簡稱DTM)是一個(gè)系統(tǒng)M:


          式中:Q是狀態(tài)集合,∑是輸入符號的集合,Г帶符號集合,是一個(gè)移動函數(shù),a0∈Г是一個(gè)空白符號,q0是初始狀態(tài),qf是終止?fàn)顟B(tài)。
          假設(shè)M具有一個(gè)向右無限的符號帶,M總是從符號帶的最左端位置以初始狀態(tài)開始移動讀寫頭,且讀寫頭右側(cè)永不存在不連續(xù)字符帶(圖林機(jī)在任何時(shí)候都不向連續(xù)字符帶的中間寫空白字符,只能在最右端寫空白字符)。這樣的假設(shè)并不影響M的通用性。
          定義2.3設(shè)C是一類文法系統(tǒng)或一類圖靈機(jī),L[C]表示該類系統(tǒng)所生成或接受的語言的集合,稱為C的語言類,即:
          L[C]={L(G)|G∈C}


          3 圖靈通用性
          引理3.1 OFG所生產(chǎn)的語言類是DTM接受的語言類的子集,即


          證明:很顯然,對任何一個(gè)0FG文法G均可以容易地構(gòu)造一個(gè)等價(jià)的Cllomsky O型文法G′,故O型文法]。而三L[Cllomsky 0型文法]=L[DMT]?;蚝唵蔚卣f,L[OFG]是遞歸可枚舉集的子集。
          引理3.2 DTM接受的語言類是0FG所生產(chǎn)的語言類的子集,即:


          證明:可以用0FG來模擬任一個(gè)確定的圖靈機(jī)的逆過程。不失一般性,假設(shè)圖靈機(jī)具有右無窮長帶,且在任何狀態(tài)下具有連續(xù)的字符序列,在任何時(shí)候都不向字符帶中段上寫空白字符。



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