นี่คือบทสรุปของกระดาษในจำนวนที่แตกต่างภาษาได้รับการยอมรับโดย Finite Automata กับ n สหรัฐอเมริกา กระดาษมีความง่าย แต่ยังห่างไกลจากขอบเขตแคบล่างและบนของจำนวนภาษาที่แตกต่างซึ่งเป็นที่ยอมรับของ NFA การสนทนาของพวกเขาเกี่ยวกับจำนวนของ DFA ที่แตกต่างนั้นลึกซึ้งมากดังนั้นฉันจะรวมส่วนนั้นด้วย
กระดาษเริ่มต้นด้วย asymptotic ค่อนข้างเข้มงวดสำหรับจำนวนภาษาที่แตกต่างที่ DFA ยอมรับกับnรัฐเป็นตัวอักษรเอก นี้จะกระทำโดยการสังเกตภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด -state เอก DFA มีน้อย ในกรณีดังกล่าวรายละเอียดของหุ่นยนต์อาจจะแมป (bijectively) ไปยังคำดั้งเดิมและการแจงนับของคำดังกล่าวเป็นที่รู้จักกันดีและทำด้วยความช่วยเหลือของฟังก์ชั่นMöbius การใช้ผลลัพธ์ดังกล่าวจะพิสูจน์ขอบเขตของตัวอักษรที่ไม่ใช่เอกภพทั้งใน DFA และในกรณี NFAn
ลองดูรายละเอียดเพิ่มเติม สำหรับตัวอักษร -letter ให้นิยาม
k
โปรดทราบว่าgk(n)=∑ n i = 1
fk(n)gk(n)Gk(n)=the number of pairwise non-isomorphic minimal DFA's with n states=the number of distinct languages accepted by DFA's with n states= จำนวนภาษาที่แตกต่างที่ NFA ยอมรับด้วย n states
)
เราเริ่มต้นด้วย
F 1 ( k )และ
กรัม1 ( k )
ก.k( n ) = ∑ni = 1ฉk( i )ฉ1(k)g1(k)
การนับจำนวนของ DFA ของ Unary
A DFA หนึ่งข้อกับสถานะ q 0 , … , q nM=(Q,{a},δ,q0,F)นั้นน้อยที่สุด iffq0,…,qn−1
- มันมีการเชื่อมต่อ ดังนั้นหลังจากเปลี่ยนชื่อมันเป็นแผนภาพการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยลูปและหางเช่นและδ(qi,a)=qi+1สำหรับบาง j ≤ n - 1 .δ(qn−1,a)=qjj≤n−1
- วนรอบน้อยที่สุด
- ถ้าดังนั้นq j - 1 ∈ Fและq n - 1 ∉ Fj≠0qj−1∈Fqn−1∉Fหรือและq n - 1 ∈qj−1∉FFqn−1∈F
ห่วงqj,…,qn−1มีน้อย IFF คำเจ ⋯ n - 1กำหนดโดย
ฉัน =aj⋯an−1
เป็นดั้งเดิมซึ่งหมายความว่ามันไม่สามารถเขียนในรูปแบบxk
สำหรับบางคำxและบางจำนวนเต็มk≥2
จำนวนψk(n)ของคำดั้งเดิมของความยาวnมากกว่าk-letter ตัวอักษรเป็นที่รู้จักกันดูเช่น Lothaire,Combinatorics คำ เรามี
ψk(n)=∑d | nμ(d)kn/
ai={1if q∈F,0if q∉F
xkxk≥2ψk(n)nk
โดยที่
ψk(n)=∑d|nμ(d)kn/d
เป็นฟังก์ชั่นMöbius
ด้วยความช่วยเหลือของ
ψ k ( n )μ(n)ψk(n)กระดาษพิสูจน์สูตรที่แน่นอนสำหรับ
และ
g 1 ( n )และแสดงให้เห็นว่า asymptotically (ทฤษฎีบท 5 และ Corollary 6),
g 1 ( n )f1(n)g1(n)g1(n)f1(n)=2n(n−α+O(n2−n/2))=2n−1(n+1−α+O(n2−n/2)).
การแจงนับ DFA
fk(n)
fk(n)≥f1(n)n(k−1)n∼n2n−1n(k−1)n.
Δ⊂ΣMMΔMΔSk,nMk{0,1,…,k−1}
- M{0}f1(n)n
- k−1hi:Q→Q1≤i<kδ(q,i)=hi(q)1≤i<kq∈Q
Sn,kf1(n)n(k−1)n
การแจงนับของ NFA
G1(n)2nϵ,a,…,an−1n
G1(n)≤(c1nlogn)n
k≥2
n2(k−1)n2≤Gk(n)≤(2n−1)2kn2+1.
The proof is quite short, hence I include it verbatim (more or less). For the upper bound, note that any NFA can be specified by specifying, for each pair
(q,a) of state and symbol, which subset of
Q equals
δ(q,a) (hence the factor
2kn2. We may assign the final states as follows: either the initial state is final or not, and since the names of the states are unimportant, we may assume the remaining final states are
{1,…,k} for
k∈[0..n−1]. Finally, if we choose no final states, we obtain the empty language.
For the lower bound the authors proceed in a similar way as in the proof for the DFA case: Define an NFA
M=(Q,Σ,δ,q0,F) with
Σ={0,1,…,k−1},
Q={q0,…,qn−1} and
δ:
δ(qi,0)δ(qi,j)=q(i+1)modnfor 0≤i<n=hj(i)for 0≤i<n,1≤j<k
where
hj:{1,…,n−1}→2Q is any set-valued function. Finally, let
F={qi} for any
i∈[0..n−1]. There are
2(k−1)n2 such functions and
n ways to choose the set of final states. One can then show that no two such NFA's accept the same language.