形式语言与自动机课后习题答案部分.ppt
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1、2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,1,课后作业讲解,付国宏黑龙江大学计算机科学技术学院,形式语言与自动机理论,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,2,课后作业,作业一:pp.39-41 习题 21,22,23,28(1)(2)(10)作业二:pp.83-85 习题7(1),8(3),9(2)作业三:pp.126-130 习题 1,2(3)(5),7作业四:pp.128-129 习题 11(1),15(1)作业五:pp.129-130 习题 20,21,22 作业六:pp.153-155 习题1(5),2(2),5(2),6(图4-24)
2、作业七:pp.191 习题2(1)(2)作业八:pp.230 习题11(1),12(2)作业九:pp.233 习题 15 作业十:pp.257-258 习题1(1),8(1),2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,3,课后作业一,pp.39-41:L基本概念习题 21-字母表习题 22-前/后缀习题 23-前/后缀习题 28(1)(2)(10)-L的描述,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,4,课后作业一(cont.),pp.40:习题 21判断集合是否字母表的依据非空性有穷性可区分性:字母表中的字符两两互不相同整体性或不可分性解答:(1)
3、、(2)和(6)是字母表,其它不是(3)-不满足非空性(4)a,b,a,c-不满足可区分性(5)0,1,2,n,-不满足有穷性,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,5,课后作业一(cont.),pp.40:习题 22解答前缀:,a,aa,aaa,aaaa,aaaaa,aaaaab,aaaaabb,aaaaabbb,aaaaabbbb,aaaaabbbba真前缀:,a,aa,aaa,aaaa,aaaaa,aaaaab,aaaaabb,aaaaabbb,aaaaabbbb后缀:,a,ba,bba,bbba,bbbba,abbbba,aabbbba,aaabbbba,aa
4、aabbbba,aaaaabbbba真后缀:,a,ba,bba,bbba,bbbba,abbbba,aabbbba,aaabbbba,aaaabbbba,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,6,课后作业一(cont.),pp.40:习题 23解答前缀:,aa,aaaa,aaaaab,aaaaabbb,aaaaabbbba真前缀:,aa,aaaa,aaaaab,aaaaabbb后缀:,ba,bbba,abbbba,aaabbbba,aaaaabbbba真后缀:,ba,bbba,abbbba,aaabbbba注意是任何串的前缀、真前缀、后缀和真后缀;任何串是自身的前缀和
5、后缀,但不是自身的真前缀和真后缀;注意字母表中的字符的整体性。,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,7,课后作业一(cont.),pp.40:习题 28(1)(2)(10)(1)L1=0n1n|n1-表示0和1的个数相同,且所有的0位于1之前,长度大于1的0、1串的集合(2)L2=0n1m|n,m1-表示所有的0位于1之前,长度大于1的0、1串的集合(10)L10=0,1,00,01,10,11,000,-表示长度大于0的0、1串的集合,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,8,课后作业二,pp.83-85-LG习题7(1)-GL习题8(3
6、)-LG习题9(2)-LG,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,9,课后作业二(cont.),pp.84:习题 7(1)用自然语言描述下列文法定义的语言G:AaaA|aaB BBcc|D#cc DbbbD|#解题思路观察每个产生式及其组合产生的子语言的特点;根据开始符的产生式将它们并起来就是整个文法产生的语言;解答(1)D产生式:DbbbD|#使用DbbbD可产生句型:(bbb)mD(m1);进一步使用D#可得:L(D)=(bbb)m#|m0,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,10,课后作业二(cont.),(2)B产生式:BBcc|D
7、#cc用产生式BBcc产生句型:B(cc)n(n1);结合BD#cc产生句型:D#cc;利用(1)中的结果,L(B)=(bbb)m#(cc)n|m0,n1(3)A产生式:AaaA|aaB用产生式AaaA产生句型:(aa)kA(k1);结合产生式AaaB产生句型:(aa)kB(k1);利用(1)中的结果,L(A)=(aa)k(bbb)m#(cc)n|k1,m0,n1,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,11,课后作业二(cont.),pp.84:习题 8设=0,1,构造产生下列语言的文法(1)所有以0开头的串;(3)所有以11开头,以11结尾的串;8(1)解答分析语言
8、的特点:0 x|x0,1*;产生子语言x|x0,1*的文法A|0A|1A;产生语言0 x|x0,1*的文法S0A;G:S0A A|0A|1A,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,12,课后作业二(cont.),习题8(3)的解答分析:语言的特点11x11|x*111,11;产生语言x|x0,1*的文法A|0A|1A;产生子语言11x11|x*的文法S11A11;产生子语言111,11的文法S111|11;G:S11A11|111|11 A|0A|1A,其它答案(1)G:S11A|111|11 A11|0A|1A(2)G:S11A|111|11 AB11 B|0B|1
9、B,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,13,课后作业二(cont.),pp.84:习题 9(2)设=a,b,c,构造产生下列语言的文法(2)L2=anbm|m,n1;解答分析语言的特点:表示至少一个a和至少一个b构成,且所有的a位于b之前的a、b串的集合。产生子语言La=an|n1的文法:Ga:Aa|aA产生子语言Lb=bm|m1的文法:Gb:Bb|bB利用L2=anbm|m,n1同子语言La、Lb的关系,即L2=LaLb,可得文法 G2:S AB-a子串和b子串的位置关系 A a|aA B b|bB;,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJ
10、U,14,课后作业三,pp.126-130-DFA习题 1-DFA基本概念习题 2(3)-RL DFA习题 2(5)-RL DFA习题 7-扩展状态转移函数,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,15,课后作业三(cont.),pp.126 习题 1(1)图1:q0q3q1q3q2q3q1q3;图2:q0q2q3q1q3q2q3q1(2)DFA识别串的过程的形式描述可用即时描述表示pp.126 习题 2(1),L1=0,1*,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,16,课后作业三(cont.),习题 2(3)构造DFA M,使得L(M)=x|
11、x0,1+,且x不含00子串解答:采用画图法根据语言特点定义状态 q0-开始状态;q1-M读到一个0,并等待读一个1;q2-M读到一个1,并等待读更多的1;根据状态定义设计主体框架根据输入字母表补充细节,qt,q2,1,S,q0,q1,0,0,0,1,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,17,课后作业三(cont.),习题 2(5):构造DFA M,使得L(M)=x|x0,1+,且x含形如10110子串解答:画图法(1)根据语言特点定义状态 q0-开始状态,等待读一个1;q1-M读到10110第一个1,并等待读一个0或更多的1;q2-M在读到第一个1后继续读到一个0
12、,并等待读一个1;q3-M在相继读到1和0后读到一个1,并等待读下一个1;q4-M在相继读到1,0和1后读到一个1,并等待读一个0;q5-终止状态:M在相继读到1,0,1和1后读到一个0,并等待读更多的0或1;,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,18,课后作业三(cont.),(2)根据状态定义涉及主体框架(3)根据输入字母表补充细节,q1,q5,1,S,q0,q2,0,q3,1,q4,1,0,0,0,1,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,19,课后作业三(cont.),pp.127 习题7:设DFA M=(Q,q0,F),证明:x,
13、y*,(q,xy)=(q,x),y)证明:施归纳于|y|基础:当|y|=0时,y=(q,xy)=(q,x)=(q,x)/x*,x=x(q,x),y)=(q,x),)=(q,x)/pQ,(p,)=p 即(q,xy)=(q,x),y),结论成立归纳:设当|y|k(k0)时结论成立,往证|y|=k+1结论成立不妨设y=ya,a,显然|ya|=k+1(q,xy)=(q,xya)=(q,xy),a)/扩展状态转移函数定义(q,xa)=(q,x),a)=(q,x),y),a)/归纳假设:(q,xy)=(q,x),y)=(q,x),ya)/扩展状态转移函数定义(q,xa)=(q,x),a)即(q,xya)=
14、(q,x),ya),结论成立由归纳原理:x,y*,(q,xy)=(q,x),y)成立。,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,20,课后作业四,pp.128-129习题 11(1)-NFADFA习题 15(1)-NFANFA,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,21,课后作业四(cont.),pp.128 习题 11(1)构造与NFA M等价的DFA M,(1)针对M所有状态的子集S和所有输入符号计算D(S,a),M状态转移表,M状态子集的转移表,解答:子集构造法,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,22,课后作
15、业四(cont.),(2)确定可达状态,M状态转移表,M状态转移表,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,23,课后作业四(cont.),(3)去除不可达状态,与M等价的DFA M的状态转移表,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,24,课后作业四(cont.),pp.129:习题 15(1):根据下表给定的-NFA M构造与之等价的NFA MN确定FN因为-CLOSURE(q0)=q0,q1,q2F=则FN=F=q3通过计算(q,a),确定N(q,a)=(q,a)即可得到NFA MN=(Q,N,q0,FN),(q0,0)=-CLOSURE(
16、q0,),0)=-CLOSURE(q0,q1,q2,0)=-CLOSURE(q0,0)(q1,0)(q2,0)=-CLOSURE(q0,q1 q0,q3)=-CLOSURE(q0,q1,q3)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2 q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q0,1)=-CLOSURE(q0,),1)=-CLOSURE(q0,q1,q2,1)=-CLOSURE(q0,1)(q1,1)(q2,1)=-CLOSURE(q0,q2 q1,q3)=-CLOSURE(q0,q1,q2,q3)=-CLOSURE(q0
17、)-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2 q1,q2 q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q1,0)=-CLOSURE(q1,),0)=-CLOSURE(q1,q2,0)=-CLOSURE(q1,0)(q2,0)=-CLOSURE(q0,q3)=-CLOSURE(q0,q3)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q1,1)=-CLOSURE(q1,),1)=-CLOSURE(q1,q2,1)=-CLOSURE(q1,1)(q2,1)=-
18、CLOSURE(q1,q3)=-CLOSURE(q1,q3)=-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q3)=q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q2,0)=-CLOSURE(q2,),0)=-CLOSURE(q1,q2,0)=-CLOSURE(q1,0)(q2,0)=-CLOSURE(q0,q3)=-CLOSURE(q0,q3)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q2,1)=-CLOSURE(q2,),1)=-CLOSURE(q1,q2,1)=-CLOSURE(q1,1)(q2,1
19、)=-CLOSURE(q1,q3)=-CLOSURE(q1,q3)=-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q3)=q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q3,0)=-CLOSURE(q3,),0)=-CLOSURE(q0,q1,q2,q3,0)=-CLOSURE(q0,0)(q1,0)(q2,0)(q3,0)=-CLOSURE(q0,q1q0,q3q2,q3)=-CLOSURE(q0,q1,q2,q3)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2q1,q2 q1,q2 q0,q1,q2,q3=q
20、0,q1,q2,q3,(q3,1)=-CLOSURE(q3,),1)=-CLOSURE(q0,q1,q2,q3,1)=-CLOSURE(q0,1)(q1,1)(q2,1)(q3,1)=-CLOSURE(q0,q2q1,q3 q3)=-CLOSURE(q0,q1,q2,q3)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)-CLOSURE(q3)=q0,q1,q2q1,q2 q1,q2 q0,q1,q2,q3=q0,q1,q2,q3,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,25,课后作业四(cont.),pp.128:习题 15(2):根据下表给
21、定的-NFA M4构造与之等价的NFA MN4确定FN4因为-CLOSURE(q0)=q0,q1,q3F3 则FN4=F4 q0=q0,q3通过计算4(q,a),确定N4=4(q,a)即可得到NFA MN4=(Q,N4,q0,FN4),(q0,0)=-CLOSURE(q0,),0)=-CLOSURE(q0,q1,q3,0)=-CLOSURE(q0,0)(q1,0)(q3,0)=-CLOSURE(q1,q3 q2)=-CLOSURE(q1,q2,q3)=-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)-CLOSURE(q3)=q1 q2,q3 q3=q1,q2,q3,(q0,1)=-CLOSUR
22、E(q0,),1)=-CLOSURE(q0,q1,q3,1)=-CLOSURE(q0,1)(q1,1)(q3,1)=-CLOSURE(q1 q1,q2 q0)=-CLOSURE(q0,q1,q2)=-CLOSURE(q0)-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)=q0,q1,q3 q1 q2,q3=q0,q1,q2,q3,(q1,0)=-CLOSURE(q1,),0)=-CLOSURE(q1,0)=-CLOSURE(q1,0)=-CLOSURE(q2)=-CLOSURE(q2)=q2,q3,(q1,1)=-CLOSURE(q1,),1)=-CLOSURE(q1,1)=-CLOSURE(
23、q1,1)=-CLOSURE(q1,q2)=-CLOSURE(q1)-CLOSURE(q2)=q1 q2,q3=q1,q2,q3,(q2,0)=-CLOSURE(q2,),0)=-CLOSURE(q2,q3,0)=-CLOSURE(q2,0)(q3,0)=-CLOSURE(q2,q3)=-CLOSURE(q2,q3)=-CLOSURE(q2)-CLOSURE(q3)=q2,q3 q3=q2,q3,(q2,1)=-CLOSURE(q2,),1)=-CLOSURE(q2,q3,1)=-CLOSURE(q2,1)(q3,1)=-CLOSURE(q0 q0=-CLOSURE(q0)=-CLOSURE(
24、q0)=q0,q1,q3,(q3,0)=-CLOSURE(q3,),0)=-CLOSURE(q3,0)=-CLOSURE(q3,1)=-CLOSURE()=,(q3,1)=-CLOSURE(q3,),1)=-CLOSURE(q3,1)=-CLOSURE(q3,1)=-CLOSURE(q0)=q0,q1,q3,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU,26,课后作业五,pp.129-130:FARG习题 20-DFA右线性文法习题 21-DFA左线性文法习题 22(1)-右线性文法 FA(2)-左线性文法 FA,2023/10/28,(C)Guohong Fu,CSHLJU
25、,27,课后作业五(cont.),习题20(a)构造DFA M1等价的右线性文法G1,(3)对M1的每个状态转移(q,a)=p,确定相应的产生式qap:(q0,0)=q1 q00q1(q0,1)=q3 q01q3(q1,0)=q0 q10q0(q1,1)=q3 q11q3(q3,0)=q1 q30q1(q3,1)=q1 q31q1,(1)删除不可达状态q2,(3)对M的状态转移(q,a)=pF,确定相应的产生式qa:(q0,1)=q3 q01(q1,1)=q3 q11,G1:q01|0q1|1q3 q11|0q0|1q3 q30q1|1q1,q1,S,q2,0,1,q3,0,1,1,0,0,q
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