Defina o idioma como . Em outras palavras, contém as palavras que não podem ser expressas como algumas palavras repetidas duas vezes. é livre de contexto ou não?
Tentei cruzar com , mas ainda não posso provar nada. Eu também olhei para o teorema de Parikh, mas isso não ajuda.
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Evgeny Eltishev
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Respostas:
É livre de contexto. Aqui está a gramática:
S→A|B|AB|BA
A→a|aAa|aAb|bAb|bAa
B→b|aBa|aBb|bBb|bBa
A → a | a A uma | a A b | b A b | b A a B → b | a B a | a B b | b B b | b B a
a B bA gera palavras de comprimento ímpar com no centro. O mesmo para e .a B b
Vou apresentar uma prova de que esta gramática está correta. Deixe (o idioma da pergunta).L = { a , b }∗W { w w ∣ w ∈ { a , b }∗}
Teorema. . Em outras palavras, essa gramática gera o idioma na pergunta.L = L ( S)
Prova. Isso certamente vale para todas as palavras ímpar de comprimento, uma vez que esta gramática gera todos os ímpares comprimentos de palavras, como faz . Então, vamos nos concentrar em palavras pares.eu
Suponha que tenha comprimento uniforme. Vou mostrar que . Em particular, afirmo que pode ser escrito na forma , onde e têm um comprimento ímpar e têm letras centrais diferentes. Assim, pode ser derivado de ou (conforme a letra central de é ou ). Justificação de reivindicação: Deixe o th carta de ser denotado , de modo que . Então desde quex ∈ G ( G ) x x = u v u v x A B B A u uma b i x x i x = x 1 x 2 ⋯ x n x { w w | w ∈ { um , b } n / 2 } i x i ≠ x i + nx ∈ L x ∈ L ( G ) x x=uv u v x AB BA u a b i x xi x=x1x2⋯xn x não está em , deve existir algum índice tal que . Conseqüentemente, podemos pegar e ; a letra central de será e a letra central de será ; portanto, pela construção terá letras centrais diferentes.{ww∣w∈{a,b}n/2} i u=x1⋯x 2 i - 1 v=x 2 i ⋯xnuxivx i + n / 2 u,vxi≠xi+n/2 u=x1⋯x2i−1 v=x2i⋯xn u xi v xi+n/2 u,v
Em seguida, suponha que tenha comprimento uniforme. Vou mostrar que devemos ter . Se tiver um comprimento uniforme, deverá ser derivado de ou ; sem perda de generalidade, suponhamos que é derivável a partir de , e onde é derivável de e é derivável a partir de . Se tem o mesmo comprimento, então devemos ter (uma vez que possuem letras centrais diferentes), de modo que . Então, suponha quex ∈ L x A B B A A B x = u v u A v B u , v u ≠ v x ∉ { w w | w ∈ { um , b } * } u , vx∈L(G) x∈L x AB BA AB x=uv u A v B u,v u≠v x∉{ww∣w∈{a,b}∗} u,v têm comprimentos diferentes, digamos comprimento e respectivamente. Então, suas letras centrais são e . O fato de que possui letras centrais diferentes significa que . Como , isso significa que . Se tentarmos decompor como onde tem o mesmo comprimento, descobriremos que , ou seja, , entãon - ℓ u ( ℓ + 1 ) / 2 v ( n - ℓ + 1 ) / 2 u , v u ( ℓ + 1 ) / 2 ≠ v ( n - ℓ + 1 ) / 2 x = u v x ( ℓ + 1 ) / 2 ≠ x ( n +ℓ n−ℓ u(ℓ+1)/2 v(n−ℓ+1)/2 u,v u(ℓ+1)/2≠v(n−ℓ+1)/2 x=uv xx=w w ′ w, w ′ w ( ℓ + 1 ) / 2 = x ( ℓ + 1 ) / 2 ≠ x ( n + ℓ + 1 ) / 2 = w ′ ( ℓ + 1 ) / 2 w≠ w ′ x∉{x(ℓ+1)/2≠x(n+ℓ+1)/2 x x=ww′ w,w′ w(ℓ+1)/2=x(ℓ+1)/2≠x(n+ℓ+1)/2=w′(ℓ+1)/2 w≠w′ x∉{ww∣w∈{a,b}∗} . Em particular, segue-se que .x∈L
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Essa linguagem é livre de contexto, foi comprovada no seguinte artigo:
Tomaszewski, Zach. "Uma gramática livre de contexto para uma sequência repetida." Revista de Informação e Ciência da Computação , 2012 ( PDF ).
A gramática é a seguinte:
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