Streett自动机的确定化算法研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youqing_2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自动机的确定化是将非确定性自动机转换为接收相同语言的确定性自动机,是自动机理论的基本问题之一。对于ω自动机(可以接收无限字的有限状态自动机),其确定化有助于解决求补问题;是诸多逻辑,如SnS、CTL*、Δ-PDL、μ演算等,判定过程的基础;可以为模型检测提供理论前景;也是解决无限博弈求解问题的关键。因此,对ω自动机确定化的研究具有重要意义,同时,寻求最优的确定化算法也是计算复杂度理论中的重要问题。本文主要关注一类ω自动机――Streett自动机的确定化。通过树状确定化结构,而非简单的子集构造法,非确定性Streett(迁移)自动机(Nondeterministic Streett(Transition)Automaton,NS(T)A)可以确定化为Rabin或parity自动机。然而,Streett确定化为Rabin自动机的状态复杂度的上、下界仅渐进匹配;确定化为parity自动机的状态复杂度的上、下界之间仍有很大鸿沟。为了缩小上、下界之间的差距,本文围绕Streett自动机确定化的相关理论展开研究,具体工作概括为以下方面:第一,提出了Streett确定化为Rabin自动机的最优状态复杂度算法。在现有确定化结构μ-Safra树的基础上,引入索引节点命名规则,即节点的名字仅由其索引标签和在树中的位置决定,巧妙规避了节点名字对状态复杂度的影响,由此得到一种新的确定化结构H-Safra树,在保证等价性的前提下,降低了状态复杂度。具体地,对于具有n个状态和k个Streett pair的NSA,H-Safra树将其转换为具有n5n(n!)n(当k=ω(n)时);n5nknk(当k=O(n)时)个状态的确定性Rabin迁移自动机(Deterministic Rabin Transition Automaton,DRTA),而对于具有n个状态和k个Streett pair的NSTA,H-Safra树将其转换为具有n3nkn(k+2)个状态的DRTA,分别取代了由μ-Safra树得到的目前最好结果。进一步,定义完全Streett迁移自动机(包含大量的字母且允许所有可能的迁移)以及与之匹配且接收相同语言的语言博弈L-game,其中,完全Streett迁移自动机对应的每棵H-Safra树均唯一对应该L-game的一个位置,而该L-game的动作则通过不同H-Safra树之间的结构差异来定义。继而根据L-game与确定性Rabin自动机之间的关系,给出了NSTA确定化为DRTA时状态复杂度的下界,即n3nkn(k+2),与本文得到的状态复杂度(上界)精确匹配,该结果表明H-Safra树对应的确定化算法具有最优状态复杂度,从而彻底终结了Streett确定化为Rabin自动机的状态复杂度问题。第二,提出了Streett确定化为parity自动机的渐进最优状态复杂度算法。该过程中,树状结构中的节点命名规则需要具备描述节点生成顺序的能力。为了充分利用H-Safra树的优势,在其基础上增加了记录节点生成顺序的集合LIR(Later Introduction Record),所有节点按生成的先后顺序依次排列,由此得到了另一种可以降低状态复杂度的确定化结构LIR-H-Safra树。具体地,经LIR-H-Safra树将NSA确定化得到的确定性parity迁移自动机(Deterministic parity Transition Automaton,DPTA)具有3(n(n+1)-1)!(n!)n+1(当k=ω(n)时);3(n(k+1)-1)!n!knk(当k=O(n)时)个状态,而将NSTA确定化得到的DPTA具有3(n(n+1)-1)!(n!)n+1个状态,分别取代了由紧凑型Streett Safra树(compact Streett Safra tree)得到的目前最好结果。同样地,基于完全Streett迁移自动机,定义了相应的L-game,该L-game接收的语言是完全Streett迁移自动机语言的补集。取完全Streett迁移自动机对应的所有LIR-H-Safra树的子集来对应L-game的各个位置,而L-game的动作则通过该子集中不同LIR-H-Safra树之间的结构差异来定义。由此给出了NSTA确定化为DPTA时状态复杂度的下界,即2Ω(nklognk),与本文得到的状态复杂度(上界)渐进匹配,该结果表明LIR-H-Safra树对应的确定化算法具有渐进最优状态复杂度,从而大大缩小了Streett确定化为parity自动机的状态复杂度上、下界之间的鸿沟。第三,实现了Streett自动机确定化工具NS2DR&PA。为了验证所提出算法的实际效果,也为了形象地展示确定化的过程,本文根据Streett自动机确定化算法,基于开源工具GOAL(Graphical Tool for Omega-Automata and Logics),实现了Streett确定化工具NS2DR&PA,支持四种确定化结构:μ-Safra树和H-Safra树,以及紧凑型Streett Safra树和LIR-H-Safra树。该工具支持图形交互功能,便于直观地完成Streett自动机的相关操作,可以形象地展示生成的确定性自动机,还可查看每个状态对应的树状结构。最后,通过随机生成100个Streett自动机来构造相应的测试集,进行对比实验,结果表明各结构状态复杂度的实际效果与理论论证一致,此外,对运行效率也进行了比较分析。
其他文献
自动机的确定化是将非确定性自动机转换为接收相同语言的确定性自动机,是自动机理论的基本问题之一.ω自动机的确定化是诸多逻辑,如SnS, CTL*,μ演算等,判定过程的基础,同时也是解决无限博弈求解问题的关键,因此对ω自动机确定化的研究具有重要意义.我们主要关注一类ω自动机——Streett自动机的确定化.非确定性Streett自动机可以转换为等价的确定性Rabin或Parity自动机,在前期工作中已
期刊
每一次信息技术的进步,必然引发财务的变革。数字化信息时代,诞生了以“大智移云物”为主的新型信息技术,是财务发展史上的又一壮举。财务共享模式通过结合当前新型信息技术,以重组业务流程、改善组织架构、细化财务处理手段等方式帮助企业控制成本、降低风险,以达到提高经济效益的目的。相较于国外而言,我国财务共享模式的应用起步较晚,财务共享模式的发展还不够全面,许多问题都没有高效的解决方案。本文选取的案例企业海尔
学位
关于达日聂思(stag ri snyan gzigs)命名问题上古文献和历史文献大部分都一致认为王子天生眼盲,后听取其父遗言供奉祖父之聂波桑瓦和廷来阿霞名医生开眼后望见吉雪达莫山上盘羊吃草,故取名为达日聂思。然而达日聂思其名在敦煌藏文文献和前弘期及后来的历史文献中陆续出现了不同书写方式,因此这位赞布的命名实情在历史文献和古藏文文献研究的领域形成了一个难以确定的学术问题。因而根据前期文献当中出现的不
学位
浙江省黄龙体育中心主体育场为承担亚运功能的重要体育建筑,为满足亚运会足球赛事的各项要求,对其进行整体更新改造。介绍了主体育场更新改造的总体思路并进行了抗震性能化分析,分析结果表明,主体结构能满足抗震设防烈度7度、设计使用年限30年的抗震性能要求;采用频率振动法实测了斜拉索的索力,结果表明索力都有一定程度的损失。按实际索力对钢屋盖进行分析,分析结果表明目前的索力损失不影响结构安全;对屋面板翻新改造过
期刊
隐私保护问题在当今机器学习领域日益受到关注,构建具备数据安全保障的机器学习服务系统变得越来越重要.与此同时,以英特尔SGX为代表的可信执行环境技术得到了日益广泛的使用来开发可信应用和系统.SGX为开发者提供了基于硬件的名为飞地的安全容器来保障应用程序的机密性和完整性.本文基于SGX提出了一种面向机器学习推理的安全服务系统S3ML. S3ML将机器学习模型运行在SGX飞地中以保护用户隐私.为了构建一
期刊
知识图谱作为诸多人工智能应用的关键,受到学术界和工业界的广泛关注.当前的知识图谱一般由特定组织构建并维护,以RDF转储文件或SPARQL查询接口的方式提供知识访问服务,这种中心化的管理方式存在不能持久化访问的弊端.具体来说,一旦服务提供者单点崩溃,用户就无法以可靠的方式获取知识.此外,知识因时效性可能需要更新,不同来源的知识之间可能存在冲突,传统的知识图谱构建维护方式难以有效地处理这些问题.区块链
期刊
新时代背景下,对红色文化与旅游演艺融合发展路径进行探析,在创建新范式,增强红色文化时代性,促进旅游市场繁荣,助力乡村振兴、精准扶贫,提升文化自信,扩大感染力、影响力,传承红色基因等方面具有现实意义。目前,山东省红色文化与旅游演艺融合发展虽起步较晚,但凭借丰厚的红色文化资源、有力的政策支持、文化创新意识的觉醒等相关因素,未来发展趋势向好。本文通过总结、梳理沉浸式舞台剧《微山湖》具有首创意义的经验做法
期刊
代码审查是一种由其他开发者而非代码作者本人评审代码的形式.在代码审查系统中,开发者通过提交代码变更来修复软件缺陷或添加软件特性.并非所有的代码变更都会被集成到代码库中,部分代码变更会被拒收.被拒收的代码变更有可能被恢复,并继续接受审查,提供代码贡献者改进代码变更的机会.然而,审查恢复过的代码变更需要花费更多的时间.收集了4个开源项目中的920 700条代码变更,采用主题分析方法识别出11类代码变更
期刊
改革开放40年来,随着各行各业对旅游业的不断了解,旅游业的发展速度越来越快,对经济的影响力也不断提高,其行业价值也越来越显现。旅游业对经济社会的发展趋向多元化,不仅可以富民,还可以提供更全面的就业岗位,在一定程度上还可以促社会文明的发展。随着经济发展的多元化,民众的消费意识逐渐发生改变,消费的选择性更加丰富,同时互联网的普及和旅游交通的便捷给旅游业的发展带来了催化剂。中国旅游业步入了一个发展的黄金
学位
我国作为全球电网基础设施项目的领导者,标准制定的参与者;具有先进基建工程管理理念。电网基建工程是我国经济蓬勃发展的关键组成部分,在发展过程中,需要有详细的成本管理决策研究。现阶段,国内外关于基建工程预算控制的有关问题探讨聚焦于预算控制、资金分配、内控制度、成本管理等某一实际监管层面的研究范畴,对电网及基建工程及其整个过程的成本控制与研究工作也相对较少,研究深度尚浅。该文将西藏电力公司作为案例,根据
学位