2042
.pdf
|
П р и м е р . |
Имеется машина |
Тьюринга с внешним алфавитом |
|||
А a0,1 , алфавитом внутренних состояний Q q0,q1 и программой |
||||||
(функциональной схемой). |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
q0 |
|
q1 |
|
|
А |
|
|
|
||
|
a0 |
|
|
|
q01 |
|
|
1 |
|
|
|
q11 |
|
Так как q0 заключительное состояние машины, в столбце, соответствующем q0 , ничего не записано. Функциональную схему представим в виде последовательности из двух команд: q1a0 q01; q11 q11 . Определить, в какое слово перерабатывает машина слово 11a0 111a0 1, если она находится в начальном состоянии q1 и
обозревает вторую ячейку, считая слева. Изобразить схематически последовательность конфигураций, возникающих на ленте на каждом такте работы машины.
Р е ш е н и е .
Начальное положение (начальная конфигурация) изображается на ленте в виде последовательности символов
q1
|
1 |
1 |
|
a0 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
a0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Машина |
находится |
в |
начальном |
|
состоянии |
q1 и обозревает |
ячейку, в которой записана буква 1; в ячейке слева записана буква 1, а в ячейке справа буква a0 , т.е., согласно определению этого символа,
ничего не записано.
На первом такте работы по команде q11 q11 машина остается в прежнем состоянии q1 , в обозреваемую ячейку вписывает букву 1
(т.е. оставляет ячейку неизменной) и переходит к обозрению следующей правой ячейки (т.е. ячейки 3). Получили конфигурацию
q1
|
|
1 |
|
1 |
|
a0 |
1 |
|
1 |
1 |
|
a0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
На |
втором |
такте работы по команде q1a0 q01машина вписывает |
||||||||||||
в обозреваемую |
ячейку |
3 |
букву 1, |
продолжает |
обозревать ту же |
ячейку и переходит в состояние q0 , т. е. останавливается. Полученная
конфигурация имеет вид
q0
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
a |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Таким образом, |
слово 11a0 111a0 1 перерабатывается машиной в |
||||||||||||||||||||||||
слово 111111a01. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
П р и м е р . |
Имеется |
машина |
Тьюринга |
с |
|
внешним алфавитом |
|||||||||||||||||||
Α a0,1 , |
|
|
|
алфавитом |
|
внутренних |
состояний |
||||||||||||||||||||
Q q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7 и с программой (функциональной схемой) |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Q |
|
q1 |
|
|
q2 |
|
|
|
q3 |
|
q4 |
|
q5 |
|
q6 |
|
|
q7 |
|
|
|
||||
|
|
Α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
a |
0 |
|
q a |
|
q a |
|
|
q a |
|
q 1 |
q a |
|
q0a0 |
|
q a |
|
|||||||||
|
|
|
|
4 |
0 |
|
6 |
0 |
|
6 |
0 |
|
0 |
|
4 |
0 |
|
|
6 |
0 |
|
|
|
||||
1 |
|
q21 |
q31 |
|
q11 |
q5a0 |
q5a0 |
q7a0 |
|
q7a0 |
Изобразить получающиеся конфигурации на каждом такте работы машины и определить, в какое слово перерабатывает машина, исходя из начального стандартного начального положения, слово 111.
Р е ш е н и е .
Последовательность конфигураций при переработке машиной слова 111 из начального положения будет следующей:
1) |
|
|
|
|
|
q1 |
7) |
|
|
|
q4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
||
2) |
|
|
|
|
q2 |
|
|
|
8) |
|
|
|
q5 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
3) |
|
|
|
q3 |
|
|
|
|
9) |
|
|
|
|
q4 |
|
||
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
4) |
|
|
q1 |
|
|
|
|
|
10) |
|
|
|
|
q5 |
|
||
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5) |
|
|
|
q4 |
|
|
|
|
11) |
|
|
|
|
|
q4 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6) |
|
|
|
q5 |
|
|
|
|
12) |
|
|
|
|
|
q0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
Слово 111 из начального стандартного состояния переработано |
|||||||||||||||
машиной в слово 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Построить машину Тьюринга, осуществляющую переработку слова a в слово a a .
Расчетно-графическая работа по разделу «Математическая кибернетика»
1.Составить словесные алгоритмы для решения следующих задач:
1)умножение n чисел a1,a2 ,...,an ;
2)вычисление скалярного произведения двух векторов;
3)сложение двух векторов;
4)умножение вектора на скаляр;
5)сложение двух матриц;
6)вычисление определителя второго порядка;
7)умножение матрицы на матрицу;
8)вычисление n!;
9)поиск максимального элемента из множества A a1,a2 ,...,an ;
10)умножение матрицы на вектор;
11)транспортирование матрицы;
12)определение множества M , равного пересечению двух
множеств M1 и M 2 ( M M1 M2 ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ax b |
|
||||
13) |
вычисление значений дробно-линейной функции y |
; |
||||||||||||||||||||
cx d |
||||||||||||||||||||||
|
деление комплексных чисел a bi : c di |
|
|
|||||||||||||||||||
14) |
x yi; |
|
||||||||||||||||||||
15) |
вычисление значения sin x x |
|
x3 |
|
|
x5 |
|
; |
|
|
|
|
|
|||||||||
3! |
|
5! |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
16) |
вычисление значения cos x 1 |
|
x2 |
|
x4 |
; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
2! |
|
4! |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
17) |
вычисление значения ex 1 |
x |
|
|
x2 |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1! |
2! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
18) |
вычисление значения ln 1 x x |
x2 |
|
x3 |
; |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
19)поиск минимального элемента из множества A a1,a2 ,...,an ;
20)вычисление значения функции f x ax b , x 0;1;2;
21)вычисление числа M rn ;
22) |
вычисление |
f x |
0 |
для |
f x |
3x2 |
1, |
x 0;1;2 . |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
23) |
вычисление a bi c di ; |
|
|
|
a0 |
|
q31 |
q1a0 Л |
1 |
q2a0 Л |
q21Л |
q31 |
|
q0a0 |
q2 * Л |
q3 |
Определить, в какое слово перерабатывает машина каждое из следующих слов, исходя из начального стандартного состояния: 1)
111*111; 2) 1111*11; 3) 111*1; 4) 1*11; 5) 11*111; 6) 11111*; 7) *1111. |
||||||||||
4. Дана машина Тьюринга с внешним алфавитом |
A a0 |
,1 , |
||||||||
алфавитом внутренних |
состояний |
Q q0 , q1,q2 ,q3,q4 ,q5,q6 ,q7 и |
||||||||
функциональной схемой (программой) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
q1 |
q2 |
q3 |
|
q4 |
q5 |
q6 |
q7 |
|
|
A |
|
|
|
|||||||
a0 |
q4a0 |
q6a0 |
q6a0 |
|
q01 |
q4a0 |
q0a0 |
q6a0 |
|
|
1 |
q21Л |
q31Л |
q11Л |
|
q5a0 |
q5a0 |
q7a0 |
q7a0 |
|
|
Изображая на каждом такте работы машины получающуюся конфигурацию, определить, в какое слово перерабатывает машина каждое из следующих слов, исходя из начального стандартного положения:1) 11111; 2) 111111; 3) 1111; 4) 1111111; 5) 1a0111a0a01111 ; 6) 11a0a0111111 ; 7) 11a0111 ; 8) 11a0a011111 .
5. На ленте записано слово из n |
единиц 11…1; n 1. Построить |
машину Тьюринга с внешним |
алфавитом A a0,1 , которая |
отыскивала бы левую единицу этого слова (то есть приходила бы в состояние, при котором обозревалась бы ячейка с самой левой единицей данного слова, и в этом положении останавливалась), если в начальный момент головка машины обозревает одну из ячеек с буквой данного слова.
6. Машина Тьюринга определяется следующей функциональной схемой
Q |
q1 |
q2 |
q3 |
q4 |
A |
||||
|
|
|
|
|
a0 |
q4a0 |
q3a0 |
q1a0 |
q0a0Л |
1 |
q2 |
q1 |
q11 |
q11Л |
|
q1 Л |
q2 |
q31Л |
q4a0 |
|
q1 Л |
q2 |
q3a0Л |
q41 |
Для следующих слов определить, в какое слово перерабатывается каждое из них машиной, исходя из начального положения, при
котором |
машина |
находится |
в |
состоянии q1 |
и |
обозревается |
|
указываемая ячейка, считая слева: |
|
|
|
||||
1) |
11111 (обозреваемая ячейка 2); |
|
|
||||
2) |
111 (обозреваемая ячейка 1); |
|
|
|
|||
3) |
1111111111 (обозреваемая ячейка 4); |
|
|
||||
4) |
111111 (обозреваемая ячейка 2); |
|
|
||||
5) |
111111111111111 (обозреваемая ячейка 6). |
|
|
||||
7. На ленте записано слово из |
n |
единиц 11…1; n 1. Построить |
|||||
машину |
Тьюринга |
с внешним |
алфавитом |
A |
a0,1 , которая |
отыскивала бы левую единицу этого слова (то есть приходила бы в состояние, при котором обозревалась бы ячейка с самой левой единицей данного слова, и в этом положении останавливалась), если в начальный момент головка машины обозревает одну из ячеек с буквой данного слова.
8. Постройте машину Тьюринга с внешним алфавитом A a0,1 , которая каждое слово в алфавите A1 1 перерабатывает в пустое слово, исходя из стандартного начального положения.
|
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Задача |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
||||||||||||||
|
|
Пункт |
1 |
2 |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
||||||||||||||
|
|
Задача |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
3 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
||||||||||||||
|
|
Пункт |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
16 |
|
17 |
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
21 |
|
22 |
|
23 |
|
24 |
|
25 |
|
26 |
|
27 |
|
28 |
|
29 |
|
30 |
|
|
|
Задача |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
Пункт |
16 |
|
17 |
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
21 |
|
22 |
|
23 |
|
24 |
|
25 |
|
26 |
|
27 |
|
28 |
|
29 |
|
30 |
|
|
|
Задача |
4 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
6 |
|
7 |
|
|
|
Пункт |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
8 |
|
- |
|
- |
|
Библиографический список
1.Акимов О.Е. Дискретная математика: логика, группы, графы. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2001. – 376 с.
2.Аляев Ю.А., Тюрин С.Ф. Дискретная математика и математическая логика: учебник. –М.: Финансы и статистика, 2006.– 368 с.
3.Аристов В.В. Основы теории автоматов: конспект лекций. – Омск: Изд-
во ОмГТУ, 2006. – 84 с.
4.Галушкина Ю.И. Конспект лекций по дискретной математике. – М.:
Айрис-пресс, 2007. – 176 с.
5.Долгих Б.А., Петренко А.А. Дискретная математика: учебное пособие. –
М.: МГИУ, 2007. – 207 с.
6.Игошин В.И. Задачи и упражнения по математической логике и теории алгоритмов: учеб. пособие для студ. учеб. заведений. – М.: Издательский центр
«Академия», 2006. – 304 с.
7.Кочетков П.А. Введение в дискретную математику: учебное пособие. –
М: МГИУ, 2007. – 88 с.
8.Кузнецов О.П. Дискретная математика для инженера. – СПб.: «Лань», 2005. – 400 с.
9.Москинова Г.И. Дискретная математика. Математика для менеджера в примерах и упражнениях: учебное пособие. – М.: Университетская книга, Логос, 2007.– 108 с.
10.Плотников А.Д. Дискретная математика: учебное пособие. – М.: Новое знание, 2006. – 304 с.
11.Сечкина И.В. Математическая логика: конспект лекций. – Омск: Изд-
во ОмГТУ, 2007.– 48 с.
12.Соболева Т.С., Чечкин А.В. Дискретная математика: учебник для студ. втузов. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 256 с.
13.Сикорский В.Т. Математический аппарат инженера.– Киев: Техника,
1975. – 206 с.
14.Судоплатов С.В., Овчинникова Е.В. Дискретная математика: учебник.
–М.: ИНФРА-М; Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. – 256 с.
15.Шапорев С.Д. Дискретная математика: курс лекций и практических
занятий. – СПб.: БХВ–Петербург, 2007. – 400 с.
Учебное издание
Ирина Владимировна Бабичева, Валентина Федоровна Гавловская,
Альвина Ильинична Исакова
ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА
Курс лекций
***
Редактор И.Г.Кузнецова
***
Подписано к печати___.___.200__ Формат 60 90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п.л. 12,75, уч.-изд. л.9,3 Тираж 150 экз. Заказ № __
Цена договорная
Издательство СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П.Некрасова, 10
___________________________________
Отпечатано в ОП издательства СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П.Некрасова, 10