22117

Частичные автоматы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Оказывается что для любого автомата Мили существует эквивалентный ему автомат Мура и обратно для любого автомата Мура существует эквивалентный ему автомат Мили. Рассмотрим алгоритм перехода от произвольного конечного автомата Мили к эквивалентному ему автомату Мура. Требуется построить эквивалентный ему автомат Мура Sb = {Ab Xb Yb b b} у которого Xb = Xa Yb = Ya т. Для определения множества состояний Ab автомата Мура образуем всевозможные пары вида ai yg где yg выходной сигнал приписанный входящей в ai дуге.

Русский

2013-08-04

194 KB

2 чел.

Лекция 3

Частичные автоматы

В инженерной практике часто встречаются автоматы, на входы которых некоторые последовательности сигналов никогда не подаются. Такие последовательности будем называть запрещенными входными словами данного автомата, а сам автомат – частичным автоматом. У частичного автомата функции переходов и выходов определены не на всех парах ai, xj. На месте неопределенных состояний и выходных сигналов ставится прочерк. При синтезе обычно производят доопределение частичного автомата, чтобы его схемная реализация получилась как можно проще.

xj\ai

a0

a1

a2

a3

x1

a1/y1

a3/y3

a2/y2

a2/y1

x2

- / -

- / -

a0/y4

a0/y2

Эквивалентность автоматов

Определение. Два автомата Sa и Sb с одинаковыми входными и выходными алфавитами называются эквивалентными, если после установления их в начальные состояния их реакции на любое входное слово совпадают.

Другими словами, при подаче на вход эквивалентных автоматов, находящихся в одинаковом состоянии одних и тех же слов, их выходные слова также должны быть одинаковыми. Оказывается, что для любого автомата Мили существует эквивалентный ему автомат Мура, и, обратно, для любого автомата Мура существует эквивалентный ему автомат Мили.

Рассмотрим алгоритм перехода от произвольного конечного автомата Мили к эквивалентному ему автомату Мура.

Пусть дан конечный автомат Мили Sa = {Aa, Xa, Ya, a, а},имеющий множество состояний Aa = {a0,a1, …, ai, …, an}, множество входных и выходных сигналов Xa = {x1, x2, …,xj, …, xm} и Y = {y1, y2, …, yg, …, yk}, а также функции переходов a(a,x) и выходов a(a,x).

Требуется построить эквивалентный ему автомат Мура Sb = {Ab, Xb, Yb, b, b}, у которого Xb = Xa, Yb = Ya, т.к. множества входных и выходных сигналов у эквивалентных автоматов должны совпадать.

Для определения множества состояний Ab автомата Мура образуем всевозможные пары вида (ai, yg), где yg – выходной сигнал, приписанный входящей в ai дуге.  Например, для вершины ai  имеем пары (ai, y1), (ai, y2), (ai, y3). Если такие пары мы образуем для всех вершин, то получим множество пар, которое является множеством состояний автомата Мура Ab =  {(a0, y1), (a0, y2), …, (an, yk)} = {b1, b2, …, bn}, где bl = (ai, yg).

  y1

  y2 ai

  y3

   y1

Функции выходов b и переходов b определим следующим образом. Каждому состоянию автомата Мура, представляющему собой пару вида (ai, yg) поставим в соответствие выходной сигнал yg, т.е. функция выходов равна yg = b[(ai, yg)] = b[bl]. Если в автомате Мили Sa был переход a(ai, xj) = as и при этом выдавался выходной сигнал a(ai, xj) = yp, то в эквивалентном автомате Мура будет переход из множества состояний (ai, yg), где g G, G – множество номеров выходных сигналов, приписанных к входящей ai дуге, в состояние (as, yp) под действием входного сигнала xj. Проиллюстрируем это на рисунке.

Автомат Мили (фрагмент).    Автомат Мура эквив. авт. Мили.

Автомат Мили имеет два состояния, а автомат Мура три : (ai, yf), (ai, yr), (ai, yp).  Если автомат Мили был в состоянии ai и пришел входной сигнал xj, то должен выработаться выходной сигнал yp. Поэтому в автомате Мура из состояний, порождаемых ai, т.е. из состояний (ai, yf) и (ai, yr) при поступлении xj переход должен идти в состояние, отмеченное выходным сигналом yp, т.е. в (as, yp). В качестве начального состояния автомата Мура можно взять любое состояние из множества (a0, yr).

 Рассмотрим пример.

Пусть необходимо преобразовать автомат Мили, имеющий приведенный ниже граф, в автомат Мура.

В автомате Мили Xa = {x1, x2}, Ya = {y1,y2}, Aa = {a0, a1,a2}.

В эквивалентном автомате Мура

Xb = Xa = {x1, x2}, Yb = Ya = {y1, y2}.

Построим множество состояний Ab автомата Мура, для чего найдем множества пар, порождаемых каждым состоянием автомата Sa.

Для состояния a0:  {(a0, y1), (a0, y2)} = {b1, b2}

Для состояния a1:  {(a1, y1)} = {b3}

Для состояния a2:  {(a2, y1), (a2, y2)} = {b4, b5}

Отсюда имеем множества As состояний автомата Мура

As = {b1, b2, b3, b4, b5}. Для нахождения функции выходов b с каждым состоянием, представляющим собой пару вида (ai, yg), отождествим выходной сигнал, являющийся вторым элементом этой пары. В результате имеем:

 b(b1) = b(b3) = b(b4) = y1; b(b2) = b(b5) = y2.

 Построим функцию переходов b, т.к. в автомате Sa из состояния  a0 есть переход под действием сигнала x1 в состояние a2 с выдачей y1,то из множества состояний {b1, b2}, порождаемых a0, в автомате Sb должен быть переход в состояние (a2, y1) = b4 под действием сигнала x1. Аналогично,  из {b1, b2} под действием x2 должен быть переход в (a0, y1) = b1. Из (a1, y1) = b3 под действием x1 переход в (a0, y1) = b1, а под действием x2 – в (a2, y2) = b5. Наконец из состояний {(a2, y1), (a2, y2)} = {b4, b5} под действием x1 в (a0, y2) = b2, а под действием x2 – в (a1, y1) = b3. В результате имеем эквивалентный автомат Мура с таблицей переходов:

yg

y1

y2

y1

y1

y2

xj\bi

b1

b2

b3

b4

b5

x1

b4

b4

b1

b2

b2

x2

b1

b1

b5

b3

b3

В качестве начального состояния автомата Sb можно взять любое из состояний b1 или b2, т.к. оба порождены состоянием a0 автомата Sa.

Обратная задача, т.е. переход от автомата Мура к автомату Мили решается чрезвычайно просто. Пусть дан автомат Мура

Sb ={Ab, Xb, Yb, b, b}.

Необходимо построить эквивалентный ему автомат Мили

Sa = {Aa, Xa, Ya, a, a}. По определению эквивалентности имеем

Xa = Xb; Ya = Yb. Кроме того, Aa = Ab, a= b. Остается только построить функцию выходов. Если в автомате Мура b(ai, j) = as, а b(as) = yg, то в автомате Мили a(ai, xj) = yg.

Другими словами a(ai, xj) = b(b(ai, xj)). Таким образом таблица переходов автоматов Мили и Мура совпадают. А таблица выходов эквивалентного автомата Мили строится так, что в каждую клетку таблицы записывается выходной сигнал, которым отмечено состояние, расположенное в данной клетке.

Например. Пусть дан  автомат Мура:

xj\yi

y1

Y1

y3

y2

y3

a0

A1

a2

a3

a4

x1

a1

A4

a4

a2

a2

x2

a3

A1

a1

a0

a0

Тогда эквивалентный ему автомат Мили имеет следующую совмещенную таблицу переходов и выходов.

a0

a1

a2

a3

a4

x1

a1/y1

a4/ y3

a4/ y3

a2/ y3

a2/ y3

x2

a3/ y2

a1/ y1

a1/ y1

a0/ y1

a0/ y1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56293. Сценарій шкільного заходу «Любіть Україну!» 53.5 KB
  Мета: поглибити знання дітей про традиції українського народу, історію, географію України; розвивати пам’ять, логічне мислення, мову; збагачувати словниковий запас; прищеплювати любов до рідної землі,повагу до народних традицій; виховувати гідних громадян своєї Батьківщини; почуття гордості за Україну.
56294. Сценарій новорічного свята для початкових класів „Казкова феєрія” 108.5 KB
  В чудеса не вірять діти Бо відомо всім давно Що чудес ніде не стріти Крім казок і крім кіно. ВЕДУЧИЙ: Діти а кого немає на нашій ялинці Діда Мороза. Діти кличуть. Відгадайте діти мої загадки: Крешуть лід ріжуть лід залишають дивний слід.
56295. Батько і мати – два сонця гарячих (Сценарій виховного заходу) 86 KB
  Цей виховний захід повинен спрямувати молоде покоління на ствердження в їхній свідомості почуття власної гідності вірності рідній Батьківщині свободі і тверезості дій у думках і вчинках.
56296. Сценарій вечора «Муза кохання» 129.5 KB
  Мета: познайомити учнів з історіями кохання видатних особистостей, зі зразками інтимної лірики; прищеплювати інтерес до поезії, розвивати любов до мистецтва слова; показати учням красу та складність людських почуттів;
56297. Сценарій новорічного свята для учнів 3-5 класів «У гостях у цариці Природи» 57 KB
  Мета: Виховувати любов та ціннісне ставлення до природи. Розвивати інтерес до поезії. Тренувати навички декламування та інсценізації. Залучати дітей до колективної творчої праці. Формувати естетичні уподобання.
56298. МЕТОДОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОЦЕСУ НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ 15.92 KB
  Поняття «методика» - це сукупність прийомів, способів дослідження, порядок їх застосування та інтерпретації отриманих за їх допомогою результатів. Основними компонентами методики є: теоретична частина; досліджувані явища (предмети), субординація і координація звязку між ними; сукупність методів; порядок їх застосування; порядок і техніка узагальнення результатів дослідження.
56299. Сценарии праздников в начальной школе 336.5 KB
  Всем красавицам желаю доброго вечера А что ж ты меня Оксанка дома не встретила Я уж возле твоей хаты час целый ошиваюсь А ты как ни в чем не бывало с подружками гуляешь. Оксана Ойли велика беда А может я забыла О чем с тобой Вакула вчера говорила.
56300. Чотири пори року. Виховний захід 103 KB
  Святково прикрашений зал Заходять ведучі Вед 1 :Добрий день шановні гості. Сьогодні ми зібралися щоб згадати добрим словом рік який минає Вед 2: Згадати і подякувати кожній порі року за їх дарунки природі і людям Вед 1: А ще згадати як веселився і зустрічав весну літо осінь і зиму український народ багато років тому.
56301. Сценарій свята «День усіх закоханих» або «День святого Валентина» 936 KB
  Але у вязниці між єпископом та дочкою тюремного наглядача зародилося кохання. І до останнього дня єпископ посилав дівчині невеличкі сердечка з написами палкого кохання та з підписом Твій Валентин...