Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Пособие ДМ2

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1.54 Mб
Скачать

 

 

0

 

 

 

1

 

 

0

 

1

S

0

S

0

 

 

S

2

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

S

 

 

 

S

 

 

-

 

1

1

1

 

 

1

 

 

 

 

S

2

S

2

 

 

S

0

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, т.е. отношение

не транзи-

тивно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение. Состояния

 

и

являются совместимы-

ми, если для всех ̅

допустимых как для

, так и для

 

, имеем

 

̅

(

 

 

̅), в этом случае использу-

ется запись

 

.Если

и совместимы не для всех ̅,

то пишется

 

.

Если

 

и

совместимы для всех

строк фиксированной длины к, то они называются к совместимыми и обозначаются Таким образом, если автомат, начав работу в состоянии

или , для любой входной строки̅ дает одинаковые выходы в тех позициях, которые определены. Тогда состояния и совместимы и их можно склеить в одно состояние. Эта операция не изменит выходы в определенных позициях и дает безразличный выход в тех позициях, которые ранеедавали безразличны выходы, хотя бы для одного из состояний. Таким образом, новый выход будет покрывать оба старых. Обозначается

новое состояние через s.Тогда

̅

̅ для

всех ̅

,

допустимых для

и

̅

( ̅),

допустимых для .

 

 

 

Отношения

совместимости

указывают

возможность

комбинирования состояний для их склеивания, но не указывает точного способа склеиваниясостояний.

2.7.2. Техника определения совместимых состояний.

Пусть требуется определить отношения совместимости

состояний

 

 

для не полностью описанного автомата,

заданного таблицей состояний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Текущее

Следующее

 

 

состоя-

Выход

 

 

 

 

 

состояние

ние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

a

2

 

a

 

 

a

4

a

 

a

2

a

 

a

4

 

 

1

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

3

 

 

S

 

S

2

 

 

-

 

 

S

3

 

S

2

0

 

-

 

-

 

-

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

2

S

3

 

 

S

5

 

S

4

 

-

 

0

 

1

 

0

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

3

S

3

 

 

S

4

 

-

 

 

S

5

0

 

1

 

-

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

4

-

 

 

 

S

 

 

S

2

 

-

 

-

 

1

 

-

 

-

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

5

-

 

 

 

-

 

 

S

 

 

-

 

-

 

-

 

1

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сначала следует

определить

 

 

т.к. оно является

подмножеством

 

.

 

 

 

 

содержит одну пару (2,5).

Все

 

 

 

 

 

остальные

 

 

 

 

 

пары

Составим таблицу совместимости, строки которой нумеруются элементами , а столбцы входными символами

 

a

a

2

a

a

4

 

1

 

3

 

(1,2)

(2,3)

-

 

(2,3)

-

 

(1,3)

(2,3)

-

 

-

(2,5)

(1,4)

-

-

 

(2,3)

-

 

(1,5)

-

-

 

(1,3)

-

 

(2,3)

-

(4,5)

-

-

 

(2,4)

-

(1,5)

-

-

 

(3,4)

-

(1,4)

-

-

(3,5)

-

-

-

-

(4,5)

-

-

(1,2)

-

На пересечении столбцы

 

и строки

 

указаны

пары состояний, в которые

 

переводит пару

.

Например , переводит

в

и

в

; Поэтому на

пересечении (1,2) и стоит (2,3).

Если одно или оба из

следующих состояний безразличны, или исходная пара переходит в одно и то же состояние, то в соответствующей позиции ставится прочерк.

Предположим, что некоторый элемент множества

переводится в элемент множества

некоторой входной строкой. Тогда первоначальный элемент лежит в . Следовательно после применения этого входа для получившийся пары из получаются разные выходы, и следовательно будут вы-

ходы для первоначальной пары. Например,

перево-

дит (1,3) в (2,5), а (2,5)

, т.к. эти состояния 2 и 5

дают разные выходы при входе

. Поэтому состояния

(1,3) дадут разные выходы при входе

. Далее со-

ставляем список элементов множества

.(т.к. отношение совместимости рефлексивно и симметрично, то выписываются пары Затем добавляются пары, которые некоторым символом

переводятся в только что полученные пары. Эти пары различаются подходящим входом длины 3. В нашем случае на этом шаге добавляется пары (1,5) и т.д. В результате график отношений имеет вид:

Процедуры заканчиваются тогда, когда новые пары перестают возникать. Это произойдет не позже чем через

шагов, где

число состояний

автоматы. По-

следнее

полученное

отношение

будет

.

остальыне

 

 

 

 

пары

2.7.3. Построение минимального автомата

 

Совместным классом

 

называется множества

внут-

ренних состояний таких , что

для всех

.

Максимальным совместимым

классом

называется

совместимый класс, не содержащийся в качестве собственного подмножества в другом совместимом классе. Полное множество максимальных совместимых классов есть список самых больших подмножеств состояний, каждое можно склеить в одно состояние. В нашем случае максимально совместимы классы (1,2), (1,4),(2,3) и

(3,4,5,).

Определение. Некоторое множество совместимых классов называется согласованным, если для любого класса

из этого множества и любых его элементов

внутренние состояния

принадлежат

подходящему совместимому классу

для любого сим-

вола .

Определение. Некоторое множество совместимых классов называется замкнутым, если всякое внутренне состояние автомата принадлежит хотя бы одному из этих классов Теорема. Пусть задано замкнутое согласованное множе-

ство совместимых классов для автомата M,тогда суще-

ствует автомат ̅, покрывающий автомат М, состояния которого получаются склеиванием всех состояний М, содержащихся в одном совместимом из данного множества.

Если исходное замкнутое согласованное множество содержит наименьшее число совместимых классов, то автомат ̅, покрывающий автомат М, и полученный склеиванием всех состояний каждого класса в одно состояние, будет минимальным.

Рассмотрим автомат, анализируемый ранее. Одно из возможных предложений состоит в разбиении на классы

эквивалентности

и

, которое при-

вело бы к автомату с

двумя

состояниями.

Однако

 

, это

значит, что

данное

предложение не годится, поскольку указанное разбиение не согласованно. Никакая другая пара совместимых классов не покрывает всё множество состояний. Поэтому следует рассмотреть разбиение на 3 класса. Такое согласованное разбиение из трех классов существует.

Соответствующий

минимальный автомат.

Рассмотрим другой пример таблицы состояний автомата

Текущее

Следующее состояние

Выход

 

 

 

состояние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

1

-

-

0

 

-

-

1

2

1

1

-

2

-

 

0

-

-

3

1

4

3

-

1

 

0

0

1

4

1

4

2

2

0

 

-

0

-

5

2

-

2

-

-

 

0

-

1

все остальные Составим таблицу совместимости

 

 

 

 

 

(1,2)

-

-

-

-

(1,4)

(1,2)

(1,4)

-

-

(1,5)

-

-

-

-

(2,3)

(1,2)

(1,4)

-

-

(2,4)

(1,2)

(1,4)

-

-

(2,5)

-

-

-

-

(3,5)

(1,2)

-

(2,3)

-

(4,5)

(1,2)

-

-

-

Максимально совместимыми классами являются

{1,2,4,5} и {3}

Это разбиение является согласованным, следовательно, соответствующий автомат выглядит следующим образом

Текущее

Следующее состояние

Выход

 

 

 

состояние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅

̅

̅

̅

̅

0

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅

̅

̅

̅

-

1

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ВВЕДЕНИЕ В НЕЧЕТКУЮ МАТЕМАТИКУ

3.1. Нечёткие множества

Пусть U-универсальное множество, А – некоторое подмножество множества U A U . Тот факт, что элемент х множество Uпринадлежит подмножествуАо- бозначается в виде x A.Для выражения этой принадлежности можно воспользоваться понятием характеристической функции

M

ся

 

1, x A,

M A

(x)

 

 

 

0, x A.

В данном случае

характеристическая функция

A (x) принимает только два значения 0 и 1.

Нечетким множеством А множества U называют-

множество упорядоченных пар

 

 

A {(x, M

A

(x)}

 

 

 

Где M A (x) - функция принадлежности, принимающая свои значения из вполныеупорядоченных.

Если M {0,1} , то нечеткое множество рассмат-

ривается, как обычное множество, являющиеся подмножеством универсального множества U.

Функция принадлежности может задаваться графически. Для этого в прямоугольной системе координат по оси ординат откладывается значение M A (x) и по оси абсцисс элементы множества U.

1

x

0

В случае конечного множества используется следующая запись:

A

M

A

(x )

 

M

A

(x

)

...

M

A

(x

)

 

1

 

 

2

 

 

 

r

 

 

x

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

r

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знак + обозначает объединение элементов. Например, запись

 

A

0

 

0,1

 

1

 

1

2

3

 

 

 

 

Означает, что элемент упивергуни

1

принадлежит А со степенью 0

2

принадлежит А со степенью 0.1

2

принадлежит А со степенью 1.0

Множество пусто,

т.е. A

, если

x

множества А и Вравны, т.е. А=В если

 

 

Множество

А включается

вВ,

т.е.

.

 

 

 

 

 

Множество̅

есть

дополнение

А,

если

.

Пересечение множеств А и В, если

.

Объединение

U . Два

.

если

̅

.

Пример

Разность нечетких

множеств

̅

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Симметричная разность нечетких множеств

 

 

 

 

 

̅

 

 

 

̅

 

Прямое произведение нечетких множеств

Пример

 

 

B

 

 

 

1

2

A

1

0.5

1

 

2

0.5

0.7

 

Операция

концентрации

 

возводит

функцию принадлежности в квадрат.

 

 

Операция

деконцентрации

 

извлекает

квадратный корень из функции принадлежности.

 

 

3.2. Нечеткие отношения

 

Нечётким отношением

на множестве называ-

етсянечеткое

подмножество

декартова произведения

характеризующиеся

 

 

 

функциями

сти :

[

] Значение

 

 

 

понимаются как

степень выполнения отношения

 

 

Если

Xконечно, то функция

принадлежности

представляет собой квадратную

риц

элемент который означает степень выполне-

ния отношения

 

 

 

 

 

 

 

Для нечеткого отношения определяется множе-

ство

уровня:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

Матрица множества уровня

получается заме-

ной матрицы нечеткого отношения Rединицами всех

элементов, значения которых не меньше

 

а нулями все

остальные элементы.

 

 

 

 

 

 

Для уровневых множеств нечетких отношений

справедлива теорема от декомпозиции:

 

 

 

Любое нечеткое отношение Rможет быть пред-

ставлено в форме:

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

}

 

 

 

Где

 

{

 

 

 

 

 

Запись

обозначает, что все элементы обыч-

ного отношения

умножаются на

 

 

 

 

Пример

 

 

 

 

 

 

 

(

)

 

 

 

 

 

 

{ (

 

)

(

)

(

)

 

(

)

(

)

(

 

)

( ) ( )

Носителем нечеткого отношения R называется обычное отношение такое, что

|