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David Schirrmeister 2025-05-06 16:21:19 +02:00
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@ -72,7 +72,57 @@
![image_783.png](image_783.png) ![image_783.png](image_783.png)
## Nerode Klassen als Zustände
> Nerode Klassen eignen sich perfekt als DEA-Zustände
### Konstruktionsidee Beispiel
![image_819.png](image_819.png)
![image_820.png](image_820.png)
### Formale Konstruktion
Sei $L ⊆ Σ^*$ eine Sprache mit endlichem Index $m ∈ \mathbb{N}$.
Seien $N_1, N_2, ..., N_m$ die Nerode-Klassen von $L$.
Dann definieren wir den DEA $A_L =(Σ, Q, q_s, Q_a, δ)$:
- $Q :=\{N_1, N_2, ..., N_m\}$
- $q_s:= N(ε)$
- $Q_a :=\{N_i\space|\space N_i ⊆ L\}$
- für alle $i ∈ \{1,2,...,m\}$ sei $δ(N_i,x):=N(w*x)$...
- für ein _beliebiges_ $w ∈ N_i$
## Der Satz von Myhill-Nerode ## Der Satz von Myhill-Nerode
> Zu einer Sprache $L$ gibt es genau dann einen DEA $A = (Σ, Q, q_s, Q_A, δ)$ mit
> $L(A) = L$, wenn $L$ endlichen Index hat.
### Beweis (Richtung →) {id="beweis-richtung_1"}
- Sei $A$ ein DEA mit $L(A)=L$
- Wörter, die den gleichen Zustand erreichen
- gehören zur gleichen Nerode Klasse
- Wenn man ein beliebiges Wort betrachtet endet man in einer Nerode-Klasse
- **jede Nerode-Klasse entspricht einer der endlich vielen $N_q$**
### Beweis (Richtung ←)
- Seien $N_1,N_2,...,N_m$ endlich viele Nerode-Klassen
- ![image_821.png](image_821.png)
- **$A$ ist ein DEA der die Sprache $L$ akzeptiert**
## Reaping the Fruits! ## Reaping the Fruits!
### Anwendung 1: Minimale endliche Automaten
- Weniger Zustände als Nerode-Klassen gibt es nicht
- > Ein DEA $A$ heißt minimal, wenn jeder DEA, der $L(A)$ akzeptiert, mindestens so viele Zustände wie $A$ hat.
### Anwendung 2: Nichtexistenz von DEAs
- gegebene Sprache $L$
- $L$ hat unendlich viele Nerode-Klassen
- > Sei $L$ eine Sprache mit Index $i ∈ \mathbb{N}$. Jeder minimale DEA für $L$ hat $i$ Zustände.
#### Zu $L ⊆ Σ^*$ gibt es keinen DEA
- definiere _unendliche_ Wortmenge $X ⊆ Σ^*$
- zeige: keine zwei Worte sind rechtsäquivalent
- wähle $u,v ∈ X$ mit $u \not = v$ beliebig
- finde ein $w ∈ Σ^*$ mit $u*w ∈ L$ und $v * w \not ∈ L$
- dann hat $L$ Index $i ≥ |X| = ∞$ und hat folglich keinen DEA
## Minimierungsalgorithmus ## Minimierungsalgorithmus