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Demostrando que todas las expresiones regulares equivalentes son alcanzables a través de leyes algebraicas

Dado un conjunto de leyes para expresiones regulares, por ejemplo (rasgado de este documento):

$$ \begin{array}{llll} \text{1.} & (A|B)|C = A|(B|C) &\qquad& \text{(associativity of choice)}\\ \text{2.} & (AB)C = A(BC) && \text{(associativity of sequence)}\\ \text{3.} & A|B = B|A && \text{(commutativity of choice)}\\ \text{4.} & \phi|A = A|\phi = A && \text{(choice with empty language)}\\ \text{5.} & \epsilon A = A\epsilon = A && \text{(sequence with empty string)}\\ \text{6.} & \phi A = A \phi = \phi && \text{(sequence with empty language)}\\ \text{7.} & A(B|C) = AB|AC && \text{(left distributivity)}\\ \text{8.} & (A|B)C = AC|BC && \text{(right distributivity)}\\ \text{9.} & A|A = A && \text{(idempotency of choice)}\\ \text{10.} & (A^*)^* = A^* && \text{(repeated closure)}\\ \text{11.} & \phi^* = \epsilon && \text{(closure of empty language)}\\ \text{12.} & \epsilon^* = \epsilon && \text{(closure of empty string)}\\ \end{array}$$

Ahora bien, dado que cualquiera de los dos expresiones regulares $A$ $B$ cuales son equivalentes (reconocer precisamente el mismo idioma), hay siempre una manera de reescribir $A$ $B$por varias ocasiones la aplicación de estas leyes, como reglas de reescritura? ¿Cómo sería un enfoque demostrando que no hay ningún equivalente expresiones regulares no se puede llegar por la reescritura de cada una usando estas leyes?

EDIT: Como JiK señala, también necesitamos al menos $A(A^*) = (A^*)A$, y podría haber otras reglas necesarias que faltan. Supongo que esto sólo demuestra por qué una forma de demostrar la accesibilidad entre expresiones equivalentes parece necesario.

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J.-E. Pin Puntos 5730

Este ha sido un problema para algunos años hasta que una respuesta negativa fue dado indenpendtly por Redko [4] y los Conway [1, p 105-118]): cada sistema completo de identidades para las expresiones regulares es necesariamente infinita. Conway [1, páginas 116-119] conjeturó un "buen" sistema completo y esta conjetura fue a la postre resultó por Krob [2, 3]. Curiosamente, este sistema implica identidades adjunta a grupos finitos.

En el lado positivo, Salomaa [5] demostraron que existe un sistema completo compuesto de dos identidades y de un axioma esquema (que permite esencialmente formalmente resolver sistemas lineales).

[1] J. H. Conway, Regular Álgebras y Finito Máquinas (Chapman & Hall, Londres, 1974).

[2] D. Krob, Un sistema completo de ${\scr B}$-racional de las identidades. Autómatas, lenguajes y programación (Coventry, 1990), De 60, 73, Notas de la Conferencia en Comput. Sci., 443, Springer, Nueva York, 1990.

[3] D. Krob, sistemas Completos de ${\scr B}$-racional de las identidades. Theoret. Comput. Sci. 89 (1991), no. 2, 207--343.

[4] V. N. Redko, En la determinación de la totalidad de un álgebra de eventos regulares, Ukrain. Mat. Z. 16 (1964), 120-126 (en ruso).

[5] A. Salomaa, Dos axioma de sistemas para el álgebra de eventos regulares. J. Assoc. Comput. Mach. 13 (1966), 158--169 de la oit.

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