回答文件中的问题,并且以文件的图为例画出图
时间: 2024-10-20 22:13:03 浏览: 22
### 论述题:设计一个有穷自动机,它识别二进制偶数(不以0开头的无符号数)
#### 步骤1:写出对应的正则表达式 \( R \)
我们需要设计一个正则表达式来识别二进制偶数,这些数不以0开头。二进制偶数的特点是其最后一位必须为0。
- **不以0开头**:表示首位必须为1。
- **偶数**:表示末位必须为0。
因此,正则表达式可以写作:
\[ R = 1(0|1)^*0 \]
解释:
- `1` 表示首位必须为1。
- `(0|1)*` 表示中间部分可以是任意数量的0或1。
- `0` 表示末位必须为0。
#### 步骤2:根据 Thompson 算法构造等价的 NFA \( M \)
根据正则表达式 \( R = 1(0|1)^*0 \),我们可以构造相应的 NFA:
1. **起始状态** \( q_0 \)
2. **读取1** 转移到状态 \( q_1 \)
3. **循环状态** \( q_1 \) 可以读取任意数量的0或1,转移到自身
4. **读取0** 转移到接受状态 \( q_f \)
NFA \( M \) 的状态转换图如下:
```
(q_0) --1--> (q_1) --(0|1)--> (q_1) --0--> (q_f)
```
#### 步骤3:完成 NFA \( N \) 的确定化和最小化
##### 确定化
我们将 NFA \( M \) 转换为 DFA \( D \):
1. **初始状态集合** \( I = \{q_0\} \)
2. **计算 ε- \( move(I, 1) = \{q_1\} \)
- \( move(\{q_1\}, 0) = \{q_1\} \)
- \( move(\{q_1\}, 1) = \{q_1\} \)
- \( move(\{q_1\}, 0) = \{q_f\} \)
最终得到的状态转换表如下:
| 当前状态 | 输入0 | 输入1 |
|--|-------|-------|
| {q_0} | {} | {q_1} |
| {q_1} | {q_1} | {q_1} |
| {q_1} | {q_f} | {} |
DFA \( D \) 的状态转换图如下:
```
(q_0) --1--> (q_1) --0/1--> (q_1) --0--> (q_f)
```
##### 最小化
为了最小化 DFA \( D \),我们使用划分法:
1. **将状态分为两类**:接受状态和非接受状态
- 非接受状态:{q_0, q_1}
- 接受状态:{q_f}
2. **检查每个状态对输入0和1的响应**,确保它们不会被进一步细分。
经过检查,发现状态 {q_0, q_1} 和 {q_f} 已经是最小化的状态集。
最终最小化的 DFA 如下:
```
(q_0) --1--> (q_1) --0/1--> (q_1) --0--> (q_f)
```
### 图形表示
以下是 NFA \( M \) 和最小化后的 DFA \( D \) 的图形表示:
#### NFA \( M \)
```
(q_0) --1--> (q_1) --(0|1)--> (q_1) --0--> (q_f)
```
#### 最小化后的 DFA \( D \)
```
(q_0) --1--> (q_1) --0/1--> (q_1) --0--> (q_f)
```
希望以上解答能帮助你理解如何设计和转换有穷自动机。如果有任何疑问,请随时提问。
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