Vince Jiang

CSCI3130 / 课程伴读 · 本站更新

CSCI3130 L07 Part 4 结尾小测

课程:CSCI3130 Formal Languages and Automata Theory · 资料包,学期待核 本讲:L07 Part 4 结尾小测 · 原件 L07-下推自动机-资料包.pdf(本地课件) p.174 定位:完整解释原页两台 DPDA 的记号含义与严格边界。 前后:上一份 L07-P3-确定性与语言范围.md

严格大于和严格小于的确定构造(p.174)

题面(本讲 · Quiz · p.174;图片,视觉读取;公式按原题重排)

p.174 Show that L={anbm,n>m}L=\{a^nb^m,n>m\} is a deterministic context-free language.

Show that L={anbm,n<m}L=\{a^nb^m,n<m\} is a deterministic context-free language.

第一题照原页机器,初态q0非终态,F={q1,q2}。首a把z换Yz进入q1;第二a把Y换A;后续a把A换AA。于是读了n≥2个a后有n−1个A,Y仅在恰一个a时存在。q1或q2遇b且栈顶A就弹A并在q2;没有b读Y或z的边。故允许最多n−1个b,恰是m<n;一旦读b便无a边,顺序也正确。

补充验算原构造:a停q1、栈Yz,接受;ab因为顶Y无b边而拒绝;aab从Yz→Az→z,停q2接受;aabb最后b在z上无边拒绝。这里故意少存一个匹配额度,才能实现严格不等。每个输入与栈顶至多一边,且无空边竞争,所以是DPDA。

第二题原页初态q0、F={q2}。q0读a压A;首b遇A弹A转q1,q1继续b弹A。只有出现一个比a更多的b时,读b遇z才进入q2;q2在z上继续读b并保持z。还提供q0读b遇z直接到q2,处理n=0。没有任何b阶段的a边。

补充验算:abb走 (q0,abb,z)⊢(q0,bb,Az)⊢(q1,b,z)⊢(q2,λ,z)(q_0,abb,z)\vdash(q_0,bb,Az)\vdash(q_1,b,z)\vdash(q_2,\lambda,z),接受;ab在q1耗尽,非终态,拒绝;b直接q2接受;空串停q0拒绝。因而准确实现m≥n+1,即n<m,且所有动作唯一。

p.174 的规则集中表(后继只写唯一的状态及替换串,其他组合全部无规则):

语言 状态 输入 栈顶 后继
n>m q0 a z (q1,Yz)
n>m q1 a Y (q1,A)
n>m q1 a A (q1,AA)
n>m q1 b A (q2,λ)
n>m q2 b A (q2,λ)
n<m q0 b z (q2,z)
n<m q0 a z (q0,Az)
n<m q0 a A (q0,AA)
n<m q0 b A (q1,λ)
n<m q1 b A (q1,λ)
n<m q1 b z (q2,z)
n<m q2 b z (q2,z)

两份机器各自初态都是 q0、初栈都是 z;前者 F={q1,q2}F=\{q_1,q_2\},后者 F={q2}F=\{q_2\}。同名状态分属不同机器,不要把两组边并到一张图里运行。

考试角度:(C 级 通识)常见考法是把严格不等转成“保留一个余额”或“多消费一个字符”,再检查零计数和恰相等的边界。

两种严格不等为何采取不对称设计(补充)

n>m 允许读到一半就已经有余额,因此原机把 q1/q2 设为终态,并故意给 n 个 a 只存 n−1 个可用于 b 的额度。n=1 用 Y 记“已经读过首 a,但不准配任何 b”;第二个 a 将 Y 换为 A,才产生第一个额度。这不是常见“每个 a 压一个”的精确计数器,若误把第二步写成 AY,就会让 Y 永远留着且改变后续操作含义。

n<m 则要等到真正多读一个 b 才确认成功,故匹配相等的 q1 不能终态,额外 b 使机器进入 q2。自取 n=2:m=0、1 落在第一语言;m=2 两个严格条件都不满足;m=3、4 落在第二语言。等号处的共同拒绝,是检查这对构造是否意外写成非严格不等的关键。

自检:这两台机的并是否覆盖所有 a 后 b 串?

两种严格大小关系遗漏哪一种关系?

展开推理与答案

不覆盖,漏掉全部 anbna^nb^n,包括空串。整数比较分成小于、等于、大于三种,两个严格分支只覆盖前后两类;不能把“一个大于一个小于”误当成对所有串的补划分。

本讲核心考点

  • 少存一个匹配额度实现严格大于(p.174,C 级)。
  • 多读一个b才接受实现严格小于(p.174,C 级)。

附录

本部分没有需要另列的推导;定义与算例在相应页段内。

来源与证据

历史版本考试证据(本次未重新读取全部试卷):读了 HW01-2025T1-题目.pdf、HW01-2026T1-题目.pdf、HW02-2025T1-题目-更新.pdf、HW03-2025T1-题目.pdf、HW04-2025T1-题目.pdf、HW05-2025T1-题目.pdf、期中练习-含解答-学期待核.pdf、期末-2022T1-资料包.pdf、Final-Exam-2023T1-题目.pdf、Final-Exam-2024T1-题目.pdf、Final-Exam-2025T1-题目.pdf、期末-2023T1-资料包.pdf、期末-2024未核-资料包.pdf;未识别用途的 PDF:无

  • 原件:L07-下推自动机-资料包.pdf(本地课件),PDF p.174。

  • 本次独立学习修订:核对本讲174页文本,视觉复核 p.24、49、51、54、81、105、125、127–129、141、153、171、174;补全转移表、运行轨迹和规则族。