Nykypäivän teknisenä aikakautena sekä laitteisto- että ohjelmistoalalla on tapahtunut valtavaa kehitystä. Yksi suurimmista kehitysalueista nähtiin laitteistosuunnittelumenetelmissä. Kanssa kasvava tekniikka , Laitteisto-ohjelmisto-konseptisuunnittelu oli mahdollista toteuttaa. Kehitetään erilaisia menetelmiä, joilla ohjelmiston avulla voidaan täysin suunnitella ja simuloida laitteistojärjestelmiä. Yksi tällaisista menetelmistä on Automata Theory. Automaattiteoria on haara tietokone Tiede joka käsittelee tietokonelaitteiden abstraktin mallin suunnittelua, joka seuraa ennalta määrättyä vaiheiden sarjaa automaattisesti. Tässä artikkelissa käsitellään lyhyitä tietoja automaattien opetusohjelmasta.
Mikä on automaatiteoria?
Sana Automata on johdettu kreikaksi, mikä tarkoittaa 'itse vaikuttavaa'. Automaatti on koneen matemaattinen malli. Automaatti koostuu tiloista ja siirtymistä. Kun tulo annetaan automaatille, se siirtyy seuraavaan tilaan siirtofunktion mukaan. Siirtymistoiminnon tulot ovat nykyinen tila ja viimeisimmät symbolit. Jos automaattilla on rajallinen määrä tiloja, se tunnetaan nimellä äärellinen automaatti tai Äärellinen valtion kone . Lopullisia automaatteja edustaa 5 tuplaa (Q, ∑, δ, qo, F)
Missä,
Q = rajallinen tilajoukko.
∑ = rajallinen symbolijoukko, jota kutsutaan myös automaattien aakkosiksi.
δ = siirtymäfunktio.
qo = syötteen alkutila.
F = Q: n lopputilojen joukko
Automaattiteorian perustermit
Joitakin Automata Theoryn peruskäsitteitä ovat
1 . Aakkoset : Automaattiteoriassa kaikki äärelliset symbolisarjat tunnetaan nimellä Aakkoset. Kirjainta∑ edustaa joukkoa {a, b, c, d, e,} kutsutaan aakkoseksi, kun taas joukon 'a', 'b', 'c', 'd', 'e' kirjaimia kutsutaan aakkoseksi. symboleja.
kaksi . Merkkijono : Automaateissa merkkijono on rajallinen merkkijono, joka on otettu aakkosijoukosta ∑. Esimerkiksi merkkijono S = ‘adeaddadc’ on voimassa aakkoset∑ = = a, b, c, d, e,}
3 . Merkkijonon pituus : Merkkijonossa olevien symbolien lukumäärä tunnetaan merkkijonon pituudena. Merkkijonolle S = ‘adaada’ merkkijonon pituus on | S | = 6. Jos merkkijonon pituus on 0, sitä kutsutaan tyhjäksi merkkijonoksi.
4 . Kleen Star : Se on unaarinen operaattori symbolijoukossa Σ, joka antaa äärettömän joukon kaikkia mahdollisia merkkijonoja, mukaan lukien λ, kaikista mahdollisista pituuksista joukon Σ yli. Sitä edustaa. Esimerkiksi joukolle Σ = {c, d}, ∑ * = {λ, c, d, cd, dc, cc, dd, ……}.
5 . Kleen Sulkeminen : Se on aakkoset kaikkien mahdollisten merkkijonojen ääretön joukko lukuun ottamatta λ. Se on merkitty. Joukolle Σ = {a, d}, ∑ + = {a, d, ad, da, aa, dd, ... ..}.
6 . Kieli : Kieli on Kleene-tähtijoukon∑ * osajoukko joillekin aakkosryhmille Σ. Kieli voi olla äärellinen tai ääretön. Esimerkiksi jos kieli vie kaikki mahdolliset merkkijonot, joiden pituus on 2 joukon Σ = {a, d} yli, niin L = {aa, ad, da, dd}.
Muodolliset kielet ja automaatit
Automaattiteoriassa muodollinen kieli on joukko merkkijonoja, joissa kukin merkkijono on koostuu symboleista joka kuuluu äärelliseen aakkosryhmään Σ. Tarkastellaan kissan kieltä, joka voi sisältää mitä tahansa merkkijonoja alla olevasta äärettömästä joukosta ...
mew!
meww!
mewww !! ……
Kissan kielen aakkoset ovat Σ = {m, e, w,!}. Olkoon tämä joukko äärellisen tilan automaatti-mallille. Sitten muodollista kieltä, jolle on tunnusomaista malli m, merkitään
L (m)
L (m) = {'mew!', 'Meww!', 'Mewww', ……}
Automaatti on hyödyllinen kielen määrittelyssä, koska se voi ilmaista ääretön joukko suljetussa muodossa. Viralliset kielet eivät ole samat kuin luonnolliset kielet, joita puhumme jokapäiväisessä elämässämme. Virallinen kieli voi tarkoittaa koneen eri tiloja, toisin kuin tavalliset kielemme. Muodollista kieltä käytetään mallintamaan osa luonnollisesta kielestä, kuten syntaksia jne.. Finite State Automata- Acceptors -sovelluksessa on kaksi päänäkymää, jotka voivat selvittää, onko merkkijono kielellä, ja toinen on generaattori, joka tuottaa vain kielen kielet.
Deterministinen äärellinen automaatti
Deterministisessä tyyppisissä automaateissa, kun syötetään syötettä, voimme aina määrittää, mihin tilaan siirtyminen olisi. Koska tämä on äärellinen automaatti, sitä kutsutaan Deterministic Finite Automata.
Graafinen esitys
Tilakaavio on kaaviot, joita käytetään deterministisen äärellisen automaatin graafiseen esittämiseen. Ymmärretäänpä esimerkillä. Olkoon deterministiset äärelliset automaatit…
Q = {a, b, c, d}.
Σ = {0, 1}
= {a}
F = {d} ja siirtymäfunktio olla
Graafisen esityksen taulukkomuoto
Tilakaavio
Determinististen äärellisten tilojen automaattien tilakaavio
Tilakaaviosta
- Tiloja edustavat pisteet.
- Siirtymiä edustaa kaari, joka on merkitty aakkosilla.
- Tyhjä yksittäinen tuleva kaari edustaa alkutilaa.
- Tila, jossa on kaksinkertaiset ympyrät, on lopullinen tila.
Ei-deterministiset äärelliset automaatit
Automaatteja, joissa tietyn tulon lähtötilaa ei voida määrittää, kutsutaan ei-deterministisiksi automaateiksi. Sitä kutsutaan myös ei-deterministiseksi äärelliseksi automaatiksi, koska sillä on rajallinen määrä tiloja. Ei-deterministinen äärellinen automaatti on esitetty joukko 5 -parin missä (Q, ∑, δ, qo, F)
Q = rajallinen joukko tiloja.
∑ = Aakkoset asetettu.
5 = siirtymistoiminto
missä : 
qo = Alkutila.
Graafinen esitys
Ei-deterministiset äärelliset automaatit esitetään tilakaavion avulla. Olkoon ei-deterministinen äärellinen automaatti-
Q = {a, b, c, d}
Σ = {0,1}
qo = {a}
F = {d}
Siirtymät ovat
Graafisen esityksen taulukkomuoto
Tilakaavio
Ei-determinististen äärellisten automaattien tilakaavio
Automaattiteoriasovellukset
Sovellukset automaatiteoria Sisällytä seuraavat.
- Automaattiteoria on erittäin hyödyllinen laskentateorian, kääntäjätuotannon, tekoälyn jne. Aloilla.
- Tekstinkäsittelyn kääntäjissä ja laitteistosuunnittelussa äärellisillä automaateilla on tärkeä rooli.
- Sovelluksiin tekoälyssä ja ohjelmointikielet , Kontekstiton kielioppi on erittäin hyödyllinen.
- Biologian alalla soluautomaatit ovat hyödyllisiä.
- Teoreettisesti rajatuista kentistä löydämme myös Automatan sovelluksen.
Tässä artikkelissa olemme oppineet lyhyen esittelyn automaatioteorian kielistä ja laskennasta. Automaatit ovat olleet esihistoriallisesta ajanjaksosta lähtien. Uuden tekniikan keksimisen myötä tällä alalla nähdään monia uusia kehityskulkuja. Minkä tyyppisiä automaatteja olet kohdannut?
