Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лек11(авт).doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
10.11.2018
Размер:
468.99 Кб
Скачать

10.6. Минимизация автоматов

С утили­тарной точки зрения интерес представляет только зависимость между входами и выходами конечного автомата, а роль его состоя­ний сводится исключительно к участию в формировании этих зависимостей в качестве промежуточных пере­менных. Следовательно, любая совокупность состояний, обеспе­чивающая требуемые зависимости между входом и выходом, может быть выбрана в качестве множества состояний автомата. В то же время этот выбор естественно подчинить определенным целям, например, минимизации числа состояний или оптимизации автомата в каком-либо смысле. Следует иметь в виду, что с уменьшением числа состояний уменьшается и количество требуемых элементов памяти, но это может привести к усложнению комбинационной схемы автомата. Поэтому синтез наиболее экономичного автомата часто требует поиска удачного компромисса между сложностью его комбинационной и запоминающих частей.

Минимизация числа состояний полных автоматов связана с отно­шением эквивалентности. Пусть автоматы М1 и М2, находящиеся соответственно в начальных состояниях и (обозначения М1 и М2 могут относиться к одному и тому же автомату), под воз­действием любой входной последовательности выдают одинаковые выходные последовательности, т. е. автоматы М1 и М2 в данных состояниях и неразличимы по внешним входам. Такое отно­шение между одного и того же или двух разных автоматов обладает ciioi"k'ih;imii рефлексивности, симметричности и транзитивности, следовательно, оно является отношением экви­валентности состояний. Если состояния не эквивалентны, то их называют различимыми. Легко доказать справедливость следующих положений:

1) состояния и автомата явно различимы, если различа­ются соответствующие им строки в таблице выходов;

2) состояния и автомата явно эквивалентны, если соответ­ствующие им строки в таблице переходов и таблице выходов оди­наковы или становятся одинаковыми при замене каждого номера на номер (или наоборот).

пример. для автомата, граф которого изображен на рис. 11.5а, общая таблица переходов имеет вид:

x(v)

s(v)

0

1

2

а)

б)

0

1/0

4/0

4/1

1

5/1

1/1

4/1

2

1/0

1/1

6/1

3

3/1

2/0

0/1

4

1/1

4/0

4/1

5

1/0

5/1

4/1

Рис. 11.5. Граф конечного автомата (а) и его сокращенная форма (б).

6

5/0

5/1

2/1

Из этой таблицы следует, что состояния из множества {0, 3, 4} являются явно различимыми с любым состоянием из множества {1, 2, 5, 6}. Поэтому следует искать эквивалентные состояния только среди элементов, принадлежащих одному из этих множеств. Так как строки 0 и 4 одинаковы, а строки 1 и 5 становятся одинаковыми при замене в числителе цифры 1 на 5 (или 5 на 1), то явно эквивалентными являются пары состояний {0, 4} и {1,5}.

Объединяя эквивалентные состояния в автомате М1, получаем эквивалентный автомат М2 с меньшим числом состояний, который в любом состоянии нельзя отличить от исходного, наблюдая сигналы на выходах. Очевидно, автоматы М1 и М2 являются эквива­лентными, если каждому состоянию автомата М1 соответствует, по крайней мере, одно эквивалентное ему состояние автомата М2, и если каждому состоянию автомата М2 соответствует хотя бы одно эквивалентное ему состояние автомата М1.

Эквивалентные состояния, например, и удобно объеди­нять по общей таблице переходов, вычеркивая строку и заменяя везде в числителе числа на . После объединения пар явно эквивалентных состояний может оказаться возможным снова обна­ружить такие состояния, которые также объединяются с помощью аналогичной процедуры. В результате последовательного объеди­нения приходим к сокращенной таблице переходов, которой соот­ветствует сокращенный автомат, эквивалентный исходному, но име­ющий меньшее число состояний. Так, для рассматриваемого при­мера получаем последовательно:

x(v)

s(v)

0

1

2

x(v)

s(v)

0

1

2

0 (4)

1/1

0/0

0/1

0 (4)

1/1

0/0

0/1

1 (5)

1/0

1/1

0/1

1 (5)

1/0

1/1

0/1

2

1/0

1/1

6/1

2 (6)

1/0

1/1

2/1

3

3/1

2/0

0/1

3

3/1

2/0

0/1

6

1/0

1/1

2/1

Первая таблица соответствует объединению пар эквивалентных состояний {0, 4} и {1, 5}, а вторая - объединению пары {2, 6}. Сокращенный автомат содержит только четыре состояния (рис. 11.5б).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]