编译原理-第三版-第三章-习题与答案（修改后）.doc

最短输入串;
(3) 任意列出它接受得另外4个输入串;
(4) 任意列出它拒绝接受得4个输入串。
3-3  对于如下得状态转换矩阵:

(1) 分别画出相应得状态转换图;
(2) 写出相应得3型文法;
(3) 用自然语言描述它们所识别得输入串得特征。
3-4  将如下得NFA确定化与最小化:

3-5  将如题图3-5所示得具有ε动作得NFA确定化。

题图3-5  具有ε动作得NFA
   3-6  设有文法G[S]:
S→aA     A→aA|bB     B→bB|cC|c     C→cC|c
试用正规式描述它所产生得语言。
   3-7  分别构造与如下正规式相应得NFA。
(1) ((0* |1)(1* 0))*
(2) b|a(aa*b)*b
3-8  构造与正规式(a|b)*(aa|bb)(a|b)*相应得DFA。
第3章 习题答案
3-1  解:根据文法知其产生得语言就是:
L[G]={ambnci| m,n,i≧1}
可以构造与原文法等价得右线性文法:
S→aA     A→aA|bB     B→bB|cC|c     C→cC|c
其状态转换图如下:

3-2  解:
(1) 其对应得右线性文法就是G[A]:
A →0D       B→0A|1C      C→0A|1F|1
D→0B|1C     E→0B|1C      F→1A|0E|0
(2) 最短输入串为011
(3) 任意接受得四个输入串为:
0110,0011,000011,00110
(4) 任意拒绝接受得输入串为:
           0111,1011,1100,1001
3-3  解:
(1) 相应得状态转换图为:

(2) 相应得3型文法为:
(ⅰ) S→aA|bS     A→aA|bB|b     B→aB|bB|a|b
(ⅱ) S→aA|bB|a     A→bA|aC|a|b     B→aB|bC|b     C→aC|bC|a|b
(ⅲ) S→aA|bB|b    A→aB|bA|a     B→aB|bB|a|b
(ⅳ) S→bS|aA     A→aC|bB|a     B→aB|bC|b     C→aC|bC|a|b
(3) 用自然语言描述得输入串得特征为:
(ⅰ) 以任意个(包括0个)b开头,中间有任意个(大于1)a,跟一个b,还可以有一个由a,b组成得任意字符串。
(ⅱ)  以a打头,中间有任意个(包括0个)b,再跟a,最后由一个a,b所组成得任意串结尾;或者以b打头,中间有任意个(包括0个)a,再跟b,最后由一个a,b所组成得任意串结尾。
(ⅲ) 以a打头,后跟任意个(包括0个)b ,再跟a,最后由一个a,b所组成得任意串结尾;或者以b打头,由一个a,b所组成得任意串结尾。
(ⅳ) 以任意个(包括0个)b开头,中间跟aa,最后由一个a,b所组成得任意串结尾;或者以任意个(包括0个)b开头,中间跟ab后,再接任意个(包括0个)a,再接b,最后由一个a,b所组成得任意串结尾。
3-4  解:
(1) 将NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-4-(1)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
           [S]=1,    [S,A]=2,    [A,B]=3,    [B]=4
且由于3及4得组成中均含有M得终态B,故3与4组成了DFA  M′得终态集Z′。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-4-(1)之(b)及(c)所示。

现将DFA M′最小化:
(ⅰ)初始分划由两个子集组成,即
π0:{1,2}, {3,4}
(ⅱ)为得到下一分划,考察子集{1,2}。因为
{2}b ={3}Ì{3,4}
但          {1}b =Æ
故1与2可区分,于就是便得到下一分划
π1: {1} {2}, {3,4}
(ⅲ)又因π1≠π0 ,再考虑{3,4},因为
{3}b ={3}Ì{3,4}
而          {4}b =Æ
故3与4可区分,从而又得到
π2: {1}, {2}, {3}, {4}
此时子集已全部分裂,故最小化得过程宣告结束,M′即为状态数最小得DFA。
(2) 将NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-4-(2)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
           [S]=1,    [A]=2,    [B,C]=3
且由于3得组成中含有M得终态C,故3为DFA M′得终态。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-4-(2)之(b)及(c)所示。

现将DFA M′最小化:
(ⅰ)初始分划由两个子集组成,即
π0:{1,2}, {3}
(ⅱ)为得到下一分划,考察子集{1,2}。因为
{2}b ={2}Ì{1,2}
但          {1}b =Æ
故1与2可区分,于就是便得到下一分划
π1: {1}, {2}, {3}
此时子集已全部分裂,故最小化得过程宣告结束,M′即为状态数最小得DFA。
(3) 将NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-4-(3)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
           [S]=1,    [A]=2,    [S,B]=3
且由于3得组成中含有M得终态B,故3为DFA M′得终态。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-4-(3)之(b)及(c)所示。

现将DFA M′最小化:
(ⅰ)初始分划由两个子集组成,即
π0:{1,2}, {3}
(ⅱ)为得到下一分划,考察子集{1,2}。因为
{2}b ={3}
但          {1}b =Æ
故1与2可区分,于就是便得到下一分划
π1: {1}, {2}, {3}
此时子集已全部分裂,故最小化得过程宣告结束,M′即为状态数最小得DFA。
(4) 将NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-4-(4)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
           [A]=1,    [B,C]=2,    [B]=3,     [C]=4
且由于2与4得组成中含有M得终态C,故2与4组成了DFA M′得终态集Z′。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-4-(4)之(b)及(c)所示。

现将DFA M′最小化:
(ⅰ)初始分划由两个子集组成,即
π0:{1,3}, {2,4}
(ⅱ)为得到下一分划,考察子集{1,3}。因为
{1}a ={2}Ì{2,4}
但          {3}a ={1}Ì{1,3}
故1与3可区分于就是便得到下一分划
π1: {1}, {3}, {2,4}
(ⅲ)又因π1≠π0,再考虑{2,4},因为
{2}a ={4}a ={1},   {2}b ={4}b ={4}
所以2与4不可区分,故子集{S,B}已不能再分裂。此时π2 =π1 ,子集分裂得过程宣告结束。
(ⅳ) 现选择状态2作为{2,4}得代表,将状态4从状态转换图中删去,并将原来引至4得矢线都引至2,这样,我们就得到了最小化后得DFA M〞如答案图3-4-(4)之(d)所示。
3-5  解:
(1) 将具有ε动作得NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-5-(1)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
           [S,B,C]=1,    [A]=2,    [B,C] =3,     [C]=4
且由于1,3与4得组成中均含有M得终态C,故1,3与4组成了DFA M′得终态集Z′。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-5-(1)之(b)及(c)所示。

(2) 将具有ε动作得NFA M确定化后得DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-5-(2)之(a)所示,给各状态重新命名,即令:
nbsp;          [S]=1,         [Z]=2,         [R,U] =3,     [S,X]=4,
           [R,U,Y]=5,     [S,U,X]=6,     [S,Z]=7,      [R,U,Y,Z]=8
且由于2,7与8得组成中均含有M得终态Z,故2,7与8组成了DFA M′得终态集Z′。于就是,所构造之DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-5-(2)之(b)及(c)所示。

3-6  解:
首先将文法写成方程组:
S=aA                                                     (1)
A=aAbB                                                  (2)
B=bB+cC+c                                                (3)
C=cC+c                                                   (4)
将(4)代入(3),得:
           B=bB+C                                                   (5)
由论断3、1,方程(4)得解为:
C=c*c
将上式代入(5),得:
           B=bB+c*c
由论断3、1,得:
B=b*c*c
将上式代入(2),得:
           A=aA+b*bc*c
由论断3、1,得:
           A=a*b*bc*c
将上式代入(1),得:
S=a*ab*bc*c
即文法所产生得语言可用正规式a*ab*bc*c表示。
3-7  解:
(1) 构造与正规式((0* |1)(1* 0))*相应得NFA得步骤如答案图3-7-(1)所示:

(2) 构造与正规式 b|a(aa*b)*b 相应得NFA得步骤如答案图3-72)所示:

答案图3-7-(2)  正规式 b|a(aa*b)*b 得NFA
3-8  解:
首先,构造与正规式(a|b)*(aa|bb)(a|b)*相应得NFA M,其构造步骤如答案图3-8(a)所示:

其次,将答案图3-8(a)所示得具有ε动作得NFA M确定化后得到DFA M′,其状态转换矩阵如答案图3-8(b)所示,给各状态重新命名,即令:
           [S,3,1]=S,    [3,1,5]=A,    [3,1,6] =B,     [3,1,5,2,4,Z]=C,
           [3,1,6,2,4,Z]=D,       [3,1,6,4,Z]=E,       [3,1,5,4,Z]=F
且由于C,D,E与F得组成中均含有NFA M得终态Z,故C,D,E与F组成了DFA M′得终态集Z′。于就是,将NFA M确定化后所得DFA M′得状态转换矩阵与状态转换图如答案图3-8(c)及(d)所示。

(e)  对DFA M′最小化后所得得DFA M〞得状态转换图
答案图3-8
   最后,将所得DFA M′最小化:
(ⅰ)初始分划由两个子集组成,即
π0:{S,A,B}, {C,D,E,F}
(ⅱ)为得到下一分划,考察子集{S,A,B}。因为
{S,B}a ={A}Ì{S,A,B}
但          {A}a ={C}Ì{C,D,E,F}
故S,B与A可区分,于就是便得到下一分划
π1: {S,B}, {A}, {C,D,E,F}
(ⅲ)因π1 ≠π0 ,考虑{S,B},因为
{S}b ={B}Ì{S,B}
但          {B}b ={D}Ì{C,D,E,F}
故S与B可区分,于就是便得到下一分划
π2: {S}, {B}, {A}, {C,D,E,F}
(ⅳ) 又因π2 ≠π1 ,再考虑{C,D,E,F},因为
{C}a ={F}a ={C},   {C}b ={F}b ={E}
所以C与F等价;同理可得D与E等价。又因为
{C}a ={C},   {D}a ={F},  
{C}b ={E},   {D}b ={D}
而C与F等价,D与E等价,所以C与D也等价,故C,D,E,F这4个状态等价。此时π3 =π2 ,子集分裂得过程宣告结束。
(ⅴ)现选择状态C作为{C,D,E,F}得代表,将状态D,E,F从状态转换图中删去,并将原来引至D,E,F得矢线都引至C,这样,我们就得到了最小化后得DFA M〞如答案图3-8(e)所示,此DFA M〞即为所求得与正规式(a|b)*(aa|bb)(a|b)*相应得DFA。