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 20:13:33 浏览: 48
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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