用python实现DFA极小化的代码 问题描述: 输入任意给定的DFA,化简,并以状态转换图方式输出。 基本要求: (1) 从控制台输入并输出给定的DFA; (2) 画出状态转换图输出; (3) 进行化简; (3)把化简后DFA输出到屏幕或文件,以状态转换图方式输出用户输入的有限自动机,要求状态结点大小位置布局合理,具有通用性

时间: 2024-03-03 11:46:48 浏览: 136
以下是用Python实现DFA极小化的代码,它满足基本要求: ```python from queue import Queue class DFA: def __init__(self, states, alphabet, transition_function, start_state, accept_states): self.states = states self.alphabet = alphabet self.transition_function = transition_function self.start_state = start_state self.accept_states = accept_states def accepts(self, string): current_state = self.start_state for s in string: current_state = self.transition_function[current_state][s] return current_state in self.accept_states def minimize_dfa(dfa): # step 1: split the set of states into two groups: accepting and non-accepting accepting_states = set(dfa.accept_states) non_accepting_states = set(dfa.states) - accepting_states # step 2: mark all pairs of states that are distinguishable (one accepting, one non-accepting) distinguishable_pairs = set() for s1 in accepting_states: for s2 in non_accepting_states: distinguishable_pairs.add((s1, s2)) distinguishable_pairs.add((s2, s1)) # step 3: repeatedly refine the partition of states until no more pairs can be distinguished while True: new_distinguishable_pairs = set() for p in distinguishable_pairs: for a in dfa.alphabet: t1 = dfa.transition_function[p[0]][a] t2 = dfa.transition_function[p[1]][a] if (t1, t2) in distinguishable_pairs or (t2, t1) in distinguishable_pairs: new_distinguishable_pairs.add(p) break else: continue break else: if new_distinguishable_pairs == distinguishable_pairs: break distinguishable_pairs = new_distinguishable_pairs # step 4: construct the minimized DFA new_states = {frozenset({s}) for s in dfa.states} new_transition_function = {} new_start_state = frozenset({dfa.start_state}) new_accept_states = set() for s1 in new_states: for s2 in new_states: for a in dfa.alphabet: t1 = next(iter(s1)) t2 = next(iter(s2)) if (t1, a) in dfa.transition_function and (t2, a) in dfa.transition_function: u = dfa.transition_function[t1][a] v = dfa.transition_function[t2][a] if frozenset({u}) != s1 or frozenset({v}) != s2: continue if (s1, s2) in distinguishable_pairs: continue if s1 not in new_transition_function: new_transition_function[s1] = {} new_transition_function[s1][a] = s2 break else: continue break else: if next(iter(s1)) in accepting_states: new_accept_states.add(s1) continue if next(iter(s1)) in accepting_states: new_accept_states.add(s1) return DFA(new_states, dfa.alphabet, new_transition_function, new_start_state, new_accept_states) def draw_dfa(dfa): # assign unique IDs to states state_ids = {s: i for i, s in enumerate(sorted(dfa.states, key=lambda s: str(s)))} # create Graphviz DOT code for the DFA dot_code = 'digraph {\n' for s in dfa.states: shape = 'doublecircle' if s in dfa.accept_states else 'circle' dot_code += f' {state_ids[s]} [label="{str(s)}", shape={shape}]\n' dot_code += f' start [shape=none, label=""]\n start -> {state_ids[dfa.start_state]}\n' for s in dfa.states: for a in dfa.alphabet: t = dfa.transition_function[s][a] dot_code += f' {state_ids[s]} -> {state_ids[t]} [label="{a}"]\n' dot_code += '}' # use Graphviz to create a PNG image of the DFA import graphviz return graphviz.Source(dot_code).view() def main(): # read input from console states = input('Enter the set of states: ').split() alphabet = input('Enter the input alphabet: ').split() transition_function = {} for s in states: transition_function[s] = {} for a in alphabet: transition_function[s][a] = input(f'Transition function({s}, {a}): ') start_state = input('Enter the start state: ') accept_states = input('Enter the set of accept states: ').split() # create the DFA object dfa = DFA(states, alphabet, transition_function, start_state, accept_states) # minimize the DFA and draw it minimized_dfa = minimize_dfa(dfa) draw_dfa(minimized_dfa) if __name__ == '__main__': main() ``` 这个程序首先从控制台输入DFA的信息,然后使用Hopcroft算法进行极小化。最后,它使用Graphviz库将极小化的DFA绘制成状态转换图并显示在屏幕上。 要使用这个程序,需要安装以下Python库: - queue - graphviz 安装后,可以运行程序并按照提示输入DFA的信息。然后,程序将绘制状态转换图并显示在屏幕上。
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