aula 3 autômatos finitos determinísticos e não determinísticos
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1
ACH2043INTRODUÇÃO À TEORIA DA COMPUTAÇÃO
Aula 3
Autômatos Finitos Determinísticose Não Determinísticos
Profa. Ariane Machado Lima
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2
Autômatos Finitos Determinísticos (AFD)
Dado um estado atual e um símbolo de entrada sabemos exatamente para onde ir (está determinado)
Note que para um AFD deve haver, saindo de cada estado, uma aresta para CADA símbolo do alfabeto
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3
Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
Poderíamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
Poderíamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP Q
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
PodQ?eríamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP Q
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
PodQ?eríamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP Qq0F
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
PodQ?eríamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP Qq0F
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD Imagine um site de e-commerce em que:
– Há uma página “Inicial” de entrada
– Várias páginas “Intermediárias”
– as 5 últimas páginas para finalizar a compra são:
– Carrinho (visualização do conteúdo selecionado para compra)
– Endereço (seleção do endereço de entrega)
– Frete (seleção do tipo de envio)
– Pagamento (seleção do tipo de pagamento e pagamento propriamento dito)
– Fim (tela do “Parabéns por ter comprado conosco”)
PodQ?eríamos modelar AF para isso? Como seria o seu “esquema gráfico”?
Vamos experimentar desenhar no JFLAP Qq0F
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?
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13
Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido?
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
?
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
Inicial ?
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
Inicial Intermediária ?
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
Inicial Intermediária ?Carrinho
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Exercício das aulas 1 e 2 - AFD
– O que seria Σ ?
– Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}}
– δ está correta para um AFD?• Q x Σ está completamente definido? AINDA NÃO
• Preciso completar essa TABELA:
Inicial Intermediária Inválido Inválido Inválido InválidoCarrinho
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Inicial Intermediária Inválido Inválido Inválido InválidoCarrinho
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Exercício aula 2 – slide 27 – ex 2 Descreva o diagrama de estados de um AFD que aceita cadeias binárias (compostas
por 0’s e 1’s) que comecem e terminem com zero, com tamanho pelo menos 1
0, 00, 010, 000000, 0101110, ...
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Exercício aula 2 – slide 27 – ex 2 Descreva o diagrama de estados de um AFD que aceita cadeias binárias (compostas
por 0’s e 1’s) que comecem e terminem com zero, com tamanho pelo menos 1
0, 00, 010, 000000, 0101110, ...
Simulação no JFlap
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Qual a complexidade (tempo) de análise de uma cadeia por um AFD?
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Qual a complexidade (tempo) de análise de uma cadeia por um AFD?
O(n) – n sendo o tamanho da cadeia de entrada
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Qual a complexidade (tempo) de análise de uma cadeia por um AFD?
O(n) – n sendo o tamanho da cadeia de entrada
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Exercício
Projete um AFD (diagrama de estados) que, dado Σ = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}0,1,2,<RESET>}, aceita a cadeia de entrada se a soma dos RESET>}, aceita a cadeia de entrada se a soma dos números for igual a 0 módulo 3 (ou seja, se a soma for um múltiplo de 3). <RESET>}, aceita a cadeia de entrada se a soma dos RESET> zera o contador. Cadeia vazia também é aceita.
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Exercício - solução
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30
Autômatos finitos Pode ser mais conveniente projetar o autômato usando a
definição formal ao invés do diagrama de estados
Ex: generalização do autômato anterior para aceitar somas múltiplas de i, mantendo o mesmo alfabeto (linguagem Ai)
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Autômatos finitos Pode ser mais conveniente projetar o autômato usando a
definição formal ao invés do diagrama de estados
Ex: generalização do autômato anterior para aceitar somas múltiplas de i, mantendo o mesmo alfabeto (linguagem Ai)
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32
Autômatos Finitos Não Determinísticos (AFN)
Um estado pode ter 0 ou mais transições (setas saindo) para cada símbolo de Σ
Um estado pode ter setas rotuladas por ε ou λ (string vazia)
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33
Autômatos Finitos Não Determinísticos (AFN)
Um estado pode ter 0 ou mais transições (setas saindo) para cada símbolo de Σ
Um estado pode ter setas rotuladas por ε ou λ (string vazia)
Como ficaria a função de transição neste caso???
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34
Autômatos Finitos Não Determinísticos (AFN)
Σε = Σ U {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}ε}
Conjunto potência
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35
Autômatos Finitos Não Determinísticos (AFN)
Que linguagem este AFN reconhece?
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36
Autômatos Finitos Não Determinísticos (AFN)
Que linguagem este AFN reconhece?
Sequências binárias que contenham 11 ou 101
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37
AFN como fica a tabela da função de transição
Ø ØØØ
Ø Ø
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38
AFN como fica a tabela da função de transição
Exercício: que linguagem esse AFN descreve?
Ø ØØØ
Ø Ø
![Page 39: Aula 3 Autômatos Finitos Determinísticos e Não Determinísticos](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022080102/62e6318106857e7f5f020535/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Funcionamento de um AFN
Sempre que o autômato se depara com um não-determinismo (símbolo repetido ou ε) faz uma cópia de si (um clone), exatamente no ponto onde pausou, e cada cópia segue com uma alternativa, em paralelo, a partir daquele ponto.
Se alguma cópia aceitar a cadeia, então o AFN aceita a cadeia
As várias cópias são como várias threads ou processos executados em paralelo...
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40
Por causa do ε
Árvore decomputações
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41
Por causa do ε
Árvore decomputações
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42
Árvore decomputações
![Page 43: Aula 3 Autômatos Finitos Determinísticos e Não Determinísticos](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022080102/62e6318106857e7f5f020535/html5/thumbnails/43.jpg)
43
‘
Por causa do ε
Árvore decomputações
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44
‘
Por causa do ε Como q2 tem uma transição no vazio,assim que ele é alcançado a transiçãoé feita sem consumir nenhum símbolo da entrada.
Note que é possível sair de q1 e ir paraq3, passando por q2, consumindo apenas o símbolo “1” da entrada. Mas, devido à restrição da função de transição δ(q2,1) = Ø, issosó pode ser feito se a transição no vazio for feita assim que o estado q2 for alcançado (δ(q2,ε) = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok}q3})
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45
Por causa do ε
Árvore decomputações
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46
Por causa do ε
Árvore decomputações
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47
Por causa do ε
Árvore decomputações
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48
Por causa do ε
Árvore decomputações
![Page 49: Aula 3 Autômatos Finitos Determinísticos e Não Determinísticos](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022080102/62e6318106857e7f5f020535/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Por causa do ε
Árvore decomputações
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50
Por causa do ε
Árvore decomputações
![Page 51: Aula 3 Autômatos Finitos Determinísticos e Não Determinísticos](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022080102/62e6318106857e7f5f020535/html5/thumbnails/51.jpg)
51
Por causa do ε
Árvore decomputações
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52
Por causa do ε
Árvore decomputações
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53
Por causa do ε
Árvore decomputações
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Por causa do ε
Árvore decomputações
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Por causa do ε
Árvore decomputações
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Por causa do ε
Exercício: façam no papel e no JFlap a simulação para a entrada 1111
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Logo, quem são mais eficientes? (em termos de tempo...)
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58
Qual a complexidade (tempo) de análise de uma cadeia por um AFN?
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59
Por causa do ε
O(n * |Q|)
Cada “nó” dessa árvore poderia ter no máximo |Q| filhos, e poderíamos descartar nós repetidos em um mesmo nível
Qual a complexidade (tempo) de análise de uma cadeia por um AFN?
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60
Logo, quem são mais eficientes? (em termos de tempo...)
AFD’s são mais eficientes que AFN’s (tempo)
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Exercício
Desenhe um AFN para a linguagem formada por sequências formadas apenas por zeros, mas que contenham o nr de zeros sendo um múltiplo de 2 ou múltiplo de 3
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Exercício
Desenhe um AFN para a linguagem formada por sequências formadas apenas por zeros, mas que contenham o nr de zeros sendo um múltiplo de 2 ou múltiplo de 3
![Page 63: Aula 3 Autômatos Finitos Determinísticos e Não Determinísticos](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022080102/62e6318106857e7f5f020535/html5/thumbnails/63.jpg)
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Exercício - Resposta
L = ?
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Exercício - Resposta
L = {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok} w | w є 0* e |w| = 2*i, i = 0, 1, …} U {produto, home, carrinho, end, calcular_frete, pagar, ok} w | w є 0* e |w| = 3*i, i = 0, 1, …}
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Exercício
Desenhe um AFN para a linguagem formada por sequências binárias que contenham 1 na antepenúltima posição
Resolução no primeiro vídeo da aula 4
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66
Lista de Exercícios do Sipser (2a ed)
Exercícios 1.1, 1.2, 1.3, 1.6 e 1.7
No 1.7:
* : 0 ou mais vezes
+ : 1 ou mais vezes
Ex: 1*(001+)*