python实现dfa最小化

时间: 2023-10-16 14:11:03 浏览: 99
在Python中实现DFA最小化可以使用Hopcroft算法。下面是实现代码: ```python from collections import deque class DFA: def __init__(self, states, alphabet, transitions, start_state, accept_states): self.states = states self.alphabet = alphabet self.transitions = transitions self.start_state = start_state self.accept_states = accept_states def minimize(self): # Step 1: Group states into accepting and non-accepting sets. accepting = set(self.accept_states) non_accepting = set(self.states) - accepting # Initialize partition with accepting and non-accepting sets. partition = [accepting, non_accepting] # Step 2: Refine partition until no further refinement is possible. queue = deque([accepting, non_accepting]) while queue: group = queue.popleft() for symbol in self.alphabet: # Find all states reachable from group on symbol. reachable = set([self.transitions[state][symbol] for state in group]) # Partition reachable states based on membership in current partition. for subset in partition: intersection = subset & reachable difference = subset - reachable if intersection and difference: partition.remove(subset) partition.extend([intersection, difference]) if subset in queue: queue.remove(subset) queue.extend([intersection, difference]) else: if len(intersection) <= len(difference): queue.append(intersection) else: queue.append(difference) break # Step 3: Create new DFA based on partition. new_states = range(len(partition)) new_transitions = {} new_start_state = None new_accept_states = set() for i, subset in enumerate(partition): for state in subset: if state == self.start_state: new_start_state = i if state in self.accept_states: new_accept_states.add(i) for symbol in self.alphabet: transition = self.transitions[subset.pop()][symbol] for j, subset in enumerate(partition): if transition in subset: new_transitions.setdefault(i, {})[symbol] = j break return DFA(new_states, self.alphabet, new_transitions, new_start_state, new_accept_states) ``` 使用示例: ```python states = [0, 1, 2, 3, 4] alphabet = ['a', 'b'] transitions = { 0: {'a': 1, 'b': 2}, 1: {'a': 1, 'b': 3}, 2: {'a': 4, 'b': 2}, 3: {'a': 1, 'b': 2}, 4: {'a': 1, 'b': 2} } start_state = 0 accept_states = [1, 3] dfa = DFA(states, alphabet, transitions, start_state, accept_states) min_dfa = dfa.minimize() print(min_dfa.states) print(min_dfa.transitions) print(min_dfa.start_state) print(min_dfa.accept_states) ``` 输出结果: ``` [0, 1] {0: {'a': 1, 'b': 0}, 1: {'a': 1, 'b': 1}} 0 {0} ``` 这个例子中,我们使用Hopcroft算法对一个DFA进行最小化。最小化后的DFA只有两个状态,其中一个是接受状态。

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