Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Нормальные Алгоритмы Маркова Построение алгоритмов из алгоритмов

Тип Реферат
Предмет Математика
Просмотров
528
Размер файла
60 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Нормальные Алгоритмы Маркова Построение алгоритмов из алгоритмов

Нормальные Алгоритмы Маркова.Построение алгоритмов из алгоритмов.

В 1956 году отечественным математиком А.А. Марковым было предложено новое уточнение понятия алгоритма, которое позднее было названо его именем.

В этом уточнении выделенные нами 7 параметров были определены следующим образом:

Совокупность исходных данных - слова в алфавите S;

Совокупность возможных результатов - слова в алфавите W;

Совокупность возможных промежуточных результатов - слова в алфавите

Р=SWV, где V - алфавит служебных вспомогательных символов.

Действия:

Действия имеют вид либо a®g, либо aag, где a, gÎP*, где

P* - множество слов над алфавитом Р, и называется правилом подстановки. Смысл этого правила состоит в том, что обрабатываемое слово w просматривается слева направо и ищется вхождение в него слова a.

Определение.3.1. Слово a называется вхождением в слово w, если существуют такие слова b и n над тем же алфавитом, что и a и w, для которых верно: w=ban.

Если вхождение a в w найдено, то слово a заменяется на слово g.

Все правила постановки упорядочиваются. Сначала ищется вхождение для первого правила подстановки. Если оно найдено, то происходит подстановка и преобразуемое слово опять просматривается слева направо в поисках вхождения. Если вхождение для первого правила не найдено, то ищется вхождение для второго правила и т.д. Если вхождение найдено для i-го правила подстановки, то происходит подстановка, и просмотр правил начинается с первого, а слово просматривается сначала и слева направо.

Вся совокупность правил подстановки называется схемой алгоритма.

Правило начала - просмотр правил всегда начинается с первого.

Правило окончания - выполнение алгоритма заканчивается, если:

было применено правило подстановки вида aag,

не применимо ни одно правило подстановки из схемы алгоритма.

7. Правило размещения результата - слово, полученное после окончания выполнения алгоритма.

Рассмотрим пример 1 из лекции 2:

построить алгоритм для вычисления

U(n)=n+1;

S={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; S=W; V={*,+}.

Cхема этого НАМ показана на рисунке 3.1.

Перегоняем служебный символ * в конец слова n, чтобы отметить последнюю цифру младших разрядов.

Увеличиваем на единицу, начиная с цифр младших разрядов.

Вводим служебный символ * в слово, чтобы им отметить последнюю цифру в слове.

Рис.3.1. Схема НАМ для вычисления U1(n)=n+1

Нетрудно сообразить, что сложность этого алгоритма, выраженная в количестве выполненных правил подстановки, будет равна:

(k+1)+(l+1),

где k - количество цифр в n, l - количество 9, которые были увеличены на 1.

Но в любом случае сложность НАМ для U1(n) больше сложности Машины Тьюринга для этой же функции, которая равнялась k+1.

Обратите внимание, что у НАМ порядок следования правил подстановки в схеме алгоритма существенно влияет на результат, в то время как для МТ он не существеннен.

Построим НАМ для примера 2 из лекции 2:

построить алгоритм для вычисления

U2((n)1)=(n-1)1

Итак, S={|}; W=S; V=Æ, т.е. пусто.

| a

Cложность этого алгоритма равна 1, в то время как сложность алгоритма для Машины Тьюринга равнялась n.

Теперь построим НАМ для примера 3 из лекции 2:

построить алгоритм для вычисления

U3((n)1)=(n)10

S={|}; W={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; V=Æ

Схема этого алгоритма приведена на рисунке 3.2.

1|®2

2|®3

3|®4

4|®5

5|®6

6|®7

7|®8

8|®9

9|®|0

|0®10

0|®1

|®0|

Рис. 3.2. Схема НАМ для вычисления U3((n)1)=(n)10.

Сложность этого НАМ будет n+[log10n], что существенно меньше сложности для Машины Тьюринга, вычисляющей эту функцию, которая равнялась n2+[log10n(log10n+1)].

Реализацию функции U4 сравнения двух целых чисел оставляем читателю в качестве упражнения.

Замечание: исходное слово надо задать в форме *

Для нормальных алгоритмов Маркова справедлив тезис, аналогичный тезису Тьюринга.

Тезис Маркова: Для любой интуитивно вычислимой функции существует алгоритм, ее вычисляющий.

Построение алгоритмов из алгоритмов.

До сих пор, строя ту или иную МТ, или НАМ мы каждый раз все делали заново. Естественно задать вопрос, а нельзя ли при построении, например, новой МТ пользоваться уже построенной ранее МТ.

Например, МТ3 из примера 3

U3((n)1)=(n)10

по существу есть надлежащим образом объединенные МТ для U1(n)=n+1 и U2((n)1)=(n-1)1.

Аналогичный вопрос можно сформулировать для НАМ. Другими словами можно ли аккумулировать знания в форме алгоритмов так, чтобы из них можно было строить другие алгоритмы.

Мы рассмотрим эту проблему применительно к МТ. Однако все сформулированные нами утверждения будут справедливы и для НАМ и для других эквивалентных уточнений понятия алгоритма. Эквивалентость уточнений понятия алгоритма мы рассмотрим позже.

Определение.3.2. Будем говорить, что МТ1 можно эффективно построить из МТ2 и МТ3 если существует алгоритм, который позволяет, имея программу для МТ2 и МТ3, построить программу для МТ3.

Определение.3.3.Последовательной композицией МТ А и В называется такая МТ С, что

область применимости МТ А и С совпадают;

C(a)=B(A(a)).

Другими словами, применение С к слову a дает такой же результат, как последовательное применение к этому же слову сначала А, а потом к результату применения А - В.

Последовательную композицию МТА и МТВ будем обозначать АoВ.

Теорема 3.1. Пусть даны МТ А и В, такие, что В применима к результатам работы А и QAQB=Æ.

Тогда можно эффективно построить МТ С такую, что С= АoВ.

Доказательство.

В качестве алфавита данных и множества состояний для МТС возьмем объединение алфавитов данных и множеств состояний для А и В, т.е.

DC=DADВ, QC= QAQB

В программе для А все правила ap®b!w, где a,bÎDA*, wÎ{Л, П, Н} заменим на ap®bqoBw, где qoBÎQB - начальное состояние для В. Это обеспечит включение В в тот момент, когда А свою работу закончила и не раньше, т.к. QAQB=Æ.

Что и т.д.

Табличная запись программы для С показана на рисунке 3.3.


Рис 3.3 Структура табличной записи программ для Машины С.

Определение3.4.Параллельной композицией Машин Тьюринга А и В назовем такую Машину С, для которой:

DC=DADB

QC=QAQB

C(a||b)=A(a||b)°B=B(a||b)°A=A(a)||B(b).

Из этого определения видно, что порядок применения МТА и МТВ не влияет на результат. Он будет такой же как если бы мы независимо применили А к слову a, а В к слову b.

Теорема 3.2 Для любых МТ А и МТ В можно эффективно построить МТ С такую, что С=А||В

Обоснование. Мы не будем давать здесь строго доказательства в виду его технической сложности. Покажем лишь обоснование правильности утверждения теоремы. Обозначим DC=DADB; QC=QAQB.

Основная проблема: как гарантировать чтобы А не затронула слово b , а В - словоa . Для этого введем в алфавит DСсимвол ||. Добавим для всех состояний qiÎQCтаких, что qiÎQA правила вида ||qi®||qiЛ, т.е. каретка машины А будет, натыкаясь на символ ||, уходить влево. Соответственно для всех qjÎQCтаких, что qjÎQBдобавим правила вида ||qj®||qjП, т.е. каретка машины В будет уходить вправо. Тем самым мы как бы ограничиваем ленту для А справа, а для В слева.

Существенным здесь является вопрос: не окажутся ли вычислительные возможности Машины Тьюринга с полулентой слабее, чем вычислительные возможности Машины Тьюринга с полной лентой?

Оказывается справедливо следующее утверждение: множество алгоритмов, реализуемых МТ с полулентой, эквивалентно множеству алгоритмов, реализуемых МТ с полной лентой. Обозначим Ф(Р) Машину Тьюринга, реализующую распознающий алгоритм:

Теорема 3.3. Для любых Машин Тьюринга А, В и Ф, имеющих один и тот же алфавит S, может быть эффективно построена машина С над тем же алфавитом S, такая что

Доказательство.

Обозначим: E(Р) тождественную машину, т.е. Е(Р)=Р

СOPY(Р) копирующую машину, т.е. СOPY(Р)=Р||Р,

где ||ÏS.

BRANCH(P) - эта машина переходит либо в состояние р1, либо в состоянии ро. Ее программа состоит из 4-х команд:

1qo®1р1П

||р1®||р1П

0qo®0роП

||ро®||роП

Построим машину

Эта машина строится по следующей формуле:

Согласно теоремам 3.1 и 3.2., мы можем построить машину , зная Е, Ф и COPY. Теперь, имея , BRNCH, A и В, можно построить машину С следующим образом:

Машина oBRANCH заканчивает свою работу либо в состоянии р1, если слово P обладает нужным свойством, либо в состоянии ро, находясь в начале слова P. Поэтому, если принять у машины А состояние р1, как начальное, а у машины В состояние ро, как начальное, то машина А будет включена при условии, что Ф(Р)=1, а машина В будет включена, если Ф(Р)=0.

Правило композиции, определяемое этой теоремой будем записывать, если Ф то А иначе В.

Теорема 3.4. Для любых машин А и Ф можно эффективно построить машину L такую, что

L(P)={ Пока Ф(Р)=1, применяй А }

Доказательство: Заменим в доказательстве теоремы 3.3. машину В машиной Е, а заключительное состояние в машине В заменим на начальное состояние в машине . В итоге получим нужный результат.

Теорема 3.5. (Бомм, Джакопини, 1962)

Любая Машина Тьюринга может быть построена с помощью операции композиций o, || , если Ф, то А иначе В, пока Ф применяй А.

Эту теорему мы даем здесь без доказательства.

Следствие 3.1. В силу Тезиса Тьюринга, любая интуитивно вычислимая функция может быть запрограммирована в терминах этих операций.

Следствие 3.2 Мы получили что-то вроде языка, на котором можно описывать новую Машину Тьюринга, используя описания уже существующих, а затем, используя теоремы 3.1 - 3.4, построить её функциональную схему.

Следствие 3.3 Алгоритм - это конструктивный объект. В случае Машины Тьюринга атомарными объектами являются команды, а теорема 3.5 определяет правила композиции.

Выводы:

Алгоритм - конструктивный объект;

Алгоритм можно строить из других алгоритмов;

o, ||, if_then_else, while_do - универсальный набор действий по управлению вычислительным процессом.

Вопросы :

Что такое правило подстановки?

Зависит ли результат от порядка следования правил в НАМ?

Что происходит когда не применимо ни одно правило подстановки?

Что утверждает тезис Маркова?

Можно ли доказать тезис Маркова?

Семантика операции o?

Семантика операции ||?

Семантика операции if_then_else?

Семантика операции while_do?

Что такое конструктивный объект?

Алгоритм - это конструктивный объект?


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
143185
рейтинг
icon
3071
работ сдано
icon
1329
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
140650
рейтинг
icon
5850
работ сдано
icon
2647
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
94648
рейтинг
icon
2019
работ сдано
icon
1266
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
52 997 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
Новосибирский Государственный Педагогический Университет
Успешное исполнение поставленной задачи. Как заявлено, так и сделано. Рекомендую данного с...
star star star star star
НГПУ им. Минина
Евгения, спасибо огромное! Работа выполнена на высшем уровне, очень качественно и грамотно...
star star star star star
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Выполнено быстро, качественно, преподаватель оценил по высшему баллу. Рекомендую.
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Введение 1. Изучение государственного (муниципального) органа власти...

Отчет по практике, государственное и муниципальное управление

Срок сдачи к 2 июня

1 минуту назад
2 минуты назад
2 минуты назад

нужно решить только 1 задачу, которую скажет...

Решение задач, Налоги и налогообложение

Срок сдачи к 29 мая

3 минуты назад
4 минуты назад

водоснабжение и водоотведение

Курсовая, водоснабжение и водоотведение

Срок сдачи к 2 июня

4 минуты назад

написать курсовую работу по социальной работе с детьми с ограниченными...

Решение задач, социальная работа

Срок сдачи к 29 июня

5 минут назад

Мода в ссср

Эссе, история россии

Срок сдачи к 30 мая

6 минут назад

В программе AnyLogic решить: В системе передачи данных производится...

Лабораторная, Моделирование систем

Срок сдачи к 1 июня

6 минут назад

нужна только 1 часть из 6 часть №3

Диплом, мдк

Срок сдачи к 31 мая

7 минут назад

Реферат

Реферат, Учёт и контроль технологических процессов, строительство

Срок сдачи к 3 июня

8 минут назад

Требуется выполнить чертёж в приложении "Компас 3D"

Чертеж, начертательная геометрия и инженерная графика

Срок сдачи к 29 мая

8 минут назад

Срочно! Контрольная

Контрольная, Строительная механика

Срок сдачи к 29 мая

8 минут назад

Решить 15 вариант из сборника (с объяснениями решения: указаны формулы

Решение задач, Математика и статистика

Срок сдачи к 30 мая

11 минут назад

Назначение элементов

Диплом, машиностроение

Срок сдачи к 29 мая

11 минут назад

написать курсовую работу на тему "Инвестиции как источник...

Курсовая, Макроэкономика

Срок сдачи к 31 мая

11 минут назад

Решить лабораторную по физике.

Лабораторная, Физика

Срок сдачи к 1 июня

11 минут назад

Диктемный анализ

Другое, Английский язык

Срок сдачи к 31 мая

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно