计算理论

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Textbook Summary

1. 与自然数集合N等势的集合是可数无穷的,称有穷的or可数无穷的集合是可数的。非可数的集合称作不可数的。

2. DFA( K, Σ, s, F, δ );NFA(K,Σ,s,F,Δ)

3. 每台NFA都有一台等价的DFA(method:find closure)

4. 有穷自动机接受的语言类= 正则语言类(正则表达式描述的语言类) 5. 正则语言在各种运算下封闭

6. 语言是正则的,iff其等价语言中有有穷个等价类。 7. DFA状态最小化->寻找等价类(初始等价类F& K-F) 8. CFL(V,Σ,R,S) 9. 存在非正则的CFL

10. 能够生成>=两棵语法分析树的字符串的文法叫做歧义的。 11. PDAM=(K,Σ,Γ,Δ,s,F),Γ为栈符号 12. PDA接受的语言正好是CFL

13. 正则语言(xynz)和CFL(uvnxynz)的泵定理

14. L={anbn}∈CFL,L={anbncn}?CFL但是是递归的,L={an,n为素数}不是CFL 15. Chomsky范式(CNF):若Rí(V-Σ)×V2,则称G=(V,Σ,R,S)为Chomsky范式

16. 有穷自动机总是停机。 17. CFG到CNF的转化: 1) 消除长rules

2) 消除空rules(A->e)

3) 消除短rules(A->aor A->B)

18. 对任意CFLG,都可以在多项式时间构造Chomsky范式G’,使得L(G’)=L(G)-(Σ∪{e})

19. 没有chomsky范式能够表示length<2的字符串,所以包含<2的字符串的语言不能转化到chomsky范式。

20. 确定型CFL(确定型PDA接受的语言类)在补下封闭。 21. TM(K,Σ,δ,s,H),注意字母表Σ不包含←和→ 22. 若存在TM判定L,则称L是递归的。

23. 如果对于所有w属于Σ*,M(w) = f(w),我们说M计算函数f,若存在TM计算f,则f称为递归的。

24. 半判定语言的TM都不是算法

25. 多带、多带头、双向无穷带or多维带的TM,其判定or半判定的任何语言及任何函数,都分别可用标准TM判定、半判定or计算。

26. 非确定型TM:一个格局可在一步里产生多个其他格局,NDTM is no more powerful than original TM

27. 若非确定型TMM半判定或者判定语言L,或者计算函数f,则存在标准型TMM’半判定or判定L,or计算函数f。

28. 文法是CFG的推广,任何CFG都是文法。G=(V,Σ,R,S) 29. 语言被文法生成iff它是r.e.的。 30. 所有数值函数都是原始递归的 31. 原始递归函数集是递归可枚举的。

32. 特殊语言/问题:

H = {“M””w”: M在w上停机 }

﹁H = { “M””w”:M是一台在”w”上不停机的TM} H1 = {“M”:M在“M”上停机 } ﹁H1 = { w:要么w不是一台TM的编码,

要么w是M的编码,M是一台在”M”上不停机的TM}

H:r.e. ; H1:r.e.; ﹁H, ﹁H1:非r.e.;2-SAT∈P; SAT∈NP 33. 没有算法的问题称作不可判定的or不可解的,如TM的停机问题

34. 证明不可判定:从通用图灵机U通过递归函数归约到L,如果L是递归的则U是递

归的。

i.e.若L1非递归,并存在L1到L2的归约,则L2也非递归。 递归函数是TuringComputable的。

35. 语言是图灵可枚举的,iff存在枚举它的图灵机。(M通过空格代开始,周期性的经过特殊状态q来枚举L,任意顺序且可重复)

36. 不可判定语言与递归语言互为补集,与r.e.语言有交集。

37. 语言是r.e.,iff它是图灵可枚举的;语言是递归的,iff它是以字典序Turing可枚举的。

38. P在并交连接和补运算下封闭,NP在并、连接运算下封闭。若NP在补下封闭,则NP=P。

39. H= {“M””w”: M在最多2|w|步后停机 } ?P 40. 所有正则语言和所有CFL都属于P 41. NP:

A. 机器角度去定义:被多项式界限非确定型图灵机判定的所有语言的类。 B. 基于verifier的定义:NP问题上建立的非确定机包含两步: 1) 非确定地猜一个解

2) 用一个确定的算法判定该解是否为可行解

判定一个给定猜测值是否满足该问题(可满足性)的算法称作verifier,一个问题称作NP问题当且仅当存在一个多项式时间的verifier。

这两个定义是不矛盾的,因为如果一台非确定TM在多项式时间内可以判定一个非确定选择的输入是否满足,就是基于verifier的定义。 P和NP的区别:

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