设字母表为{a,b},正规式为(ab|a)*b+,试为其画出NFA,并确定化为DFA,最后化简为最小DFA。
时间: 2024-02-03 11:13:33 浏览: 197
首先,我们可以使用 Thompson 构造法为正则表达式构造出一个 NFA。
第一步,构造正则表达式的子表达式 `ab` 和 `a` 的 NFA。
```
┌───a───┐
───►│ q1 │───┐
└───┬───┘ │ b
│ ▼
└──────►q2
```
```
┌───a───┐
│ q3 │
───►│ │───┐
│ b │ │ ε
│ │◄──┘
└───┬───┘
│ ε
▼
q4
```
然后,我们使用正则表达式中的或运算 `|` 将两个子表达式的 NFA 合并起来。
```
┌───a───┐ ┌───a───┐
───►│ q1 │───┐ ┌───►│ q3 │───┐
└───┬───┘ │ │ └───┬───┘ │ b
│ ▼ │ │ ▼
└──────►q2 │ └──────►q4
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q5 └────────────────q6
```
接下来,使用闭包运算 `*` 将 `(ab|a)` 的 NFA 转换为一个可以接受零个或多个 `(ab|a)` 的 NFA。
```
┌───a───┐ ┌───a───┐
│ q1 │───┐ ┌───►│ q3 │───┐
└───┬───┘ │ │ └───┬───┘ │ b
│ ▼ │ │ ▼
└──────►q2 │ └──────►q4
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q5 └────────────────q6
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q7 └────────────────q8
```
最后,使用正则表达式中的 `+` 运算将 `b` 的 NFA 转换为一个可以接受一个或多个 `b` 的 NFA。
```
┌───a───┐ ┌───a───┐
│ q1 │───┐ ┌───►│ q3 │───┐
└───┬───┘ │ │ └───┬───┘ │ b
│ ▼ │ │ ▼
└──────►q2 │ └──────►q4
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q5 └────────────────q6
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q7 ─────b─────►q9───┘
│ ε │ │ ε
▼ │ ▼
q10 ────────────────►q11
```
现在我们有了 NFA,接下来我们需要将其转换为 DFA。
首先,我们需要确定 NFA 的起始状态和终止状态。在上面的图中,起始状态为 `q1`,而终止状态为 `{q9, q11}`。
接下来,我们使用子集构造法将 NFA 转换为 DFA。
```
DFA 状态 | 转移条件 | 下一状态
-------------------------------
A | a | B
A | b | C
B | a | B
B | b | D
C | a | B
C | b | E
D | a | B
D | b | D
E | a | B
E | b | F
F | a | B
F | b | G
G | a | B
G | b | H
H | a | B
H | b | I
I | a | B
I | b | J
J | a | B
J | b | K
K | a | B
K | b | L
L | a | B
L | b | M
M | a | B
M | b | C*
```
我们可以从起始状态 `A` 开始,使用输入的字符 `a` 或 `b`,并在转移表中查找下一个状态。如果存在下一个状态,则将其设置为当前状态,并继续重复此过程,直到读取完整个输入字符串。如果最终状态是终止状态 `{q9, q11}`,则该字符串被接受。
最后,我们需要将 DFA 化简为最小 DFA。这可以通过状态合并来完成。我们可以使用状态等价性算法来找到可以合并的状态,并将它们合并为单个状态。在这种情况下,我们可以将状态 `{B,D,F,G,H,I,J,K,L,M}` 合并为单个状态 `X`,因为它们都具有相同的转移条件和下一个状态。
简化后的最小 DFA 如下所示:
```
DFA 状态 | 转移条件 | 下一状态
-------------------------------
A | a | B
A | b | C
B | a | B
B | b | X
C | a | B
C | b | E
X | a | B
X | b | X
E | a | B
E | b | F
F | a | B
F | b | X
```
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