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

книги из ГПНТБ / Богомолов А.М. Эксперименты с автоматами

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.81 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n-l

„_i

 

 

 

рассмотрение два

отображения

/ :

X Г,-

X Г4 и

/ ' : Г 0

х Т „ -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(=1

i=!

 

 

 

Г„ х

Гп ,

которые определим

формулами

 

 

 

 

 

/(/Сг„

••• . /Сг„_,)

(/<г„

-. • ,

Кг„_,), если V

Кг,

Ф

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Кг,

 

 

Кг„_,)

в п Р о т и в н

° м

случае,

где

(Кт,,

/Сг„_,)—такой кортеж, что

п-1

Л г , # 0 > '

 

Г)

 

 

 

 

 

 

 

((Кг„, Кг),

 

если Кг„ П Кг

Ф

0 .

 

 

 

 

 

г„>

гп ;

|

 

^

^ в

П р О Т И

В Н О М случае,

 

 

где Кг

такой класс разбиения

Г,„ что ЛГг„ П Kvn

ф

0-

 

 

 

Пусть

(Кг,,

 

Кгп)

Є V

произвольно,

(ЛГг,,

 

Кгп _,) =

=

f(Kr„

 

 

.... /Сг„_,),

Кг. = j n V r ,

и (*г., /С'гя) =

Г

(Яг,, /Сг„)-

Введем в рассмотрение отображение \ : V ->- V", определяя

его со­

отношением £ (/<"г„

АГгп) =

(Кг,,

/Сгп ). Функции

переходов

компонент доопределяем согласно

выражению

 

 

 

 

 

 

 

8,.(/Сг., К г „

 

Я г , _ Р

/ < г і + 1 ,

/Сгп _„

х)

=

 

 

 

 

— °i(Krt,

Кг,,

•••

, Кг,_],

Кг,+ 1 >

••• . Кгп_г

 

х),

 

где t = 1, 2, я. Тогда функция переходов Л автоматадоопределится согласно формуле

 

Л((Кг„

Кгп),

*) = A (S (Л:г „ . . . .

Кгп),

х),

 

 

откуда

следует, что

для

произвольных

s £ V и х

£ X

A (s,

х)

£

£ a (S),

т. е. сеть

связна

относительно

А.

 

 

 

 

 

Определим семейство

разбиений {Г[} (1 < ; і •< п) множества

V,

задавая

Г; соотношением

s = t (Г|) <-> рг, (s) =

рг< (і).

Из опреде­

лений а и Г і следует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а =

Ь (Г,)

а (а) == а (Ь) (Г•) для всех

a,b£S.

 

(5.8)

Пусть Го П

I V На основании определений Г0 ,

Г0 и (5.8)

полу-

чаем

 

b 0 ) «-» а (а) == а (&) (Го) для всех

а, & £ S .

(5.9)

 

а =

Доопределим функцию выходов А автомата £6 так, чтобы выпол­

нялось

неравенство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г о > П л .

 

 

 

 

(5.Ю)

В общем случае для соответствующего доопределения функции Л может понадобиться увеличение выходного алфавита Y сети £f, т. е.

ПО

необходимо получить такую новую сеть Ж, которая бы отличалась от сети только выходным алфавитом и в автомате Ж = {У, X, У ь Л, Л) можно было бы так доопределить функцию Л, чтобы выполнялось нер авенство (5.10).

Предположим,

что

\Х\ =

т. Пусть х — произвольное взаимно

однозначное отображение к : X-у

{1, 2,

т]. Рассмотрим

ото­

бражение со : S —>- Y"1,

определяемое

соотношением

 

 

со (а) = (X (а,

и - 1

(1)),

% (а,

х - '

(2)),

.. . , X (а, х " 1 (т))),

 

 

 

 

 

 

 

I

п-1

 

где и-1 —обращение отображения х. Пусть U = \s£V

(~) p r ^ s ) ^

ф 0^. Если множество

U' =

V—

U не пусто, то определяем

раз­

биение 9 этого множества

 

 

 

 

 

 

s = t (б)

рг,- (s) = pr, (t) для

всех

г' (1 - < і •< II

— 1).

 

Из определения разбиений 0 и Го следует справедливость имплика­ ции

 

 

 

s^t(Q)-+s^t(T0).

 

 

 

( 5 П ) .

Выбираем выходной алфавит У^ети Ж так, чтобы У s

Уі и | 91 •<

<; | Y?

со (S) |. Введем в рассмотрение произвольное взаимно од­

нозначное

отображение

у

: 0 - > (У{" — со (5)). Функцию Л доопре­

деляем

согласно соотношению

(£ (s)), х),

если

s £

 

 

 

 

Л (s, х) -

Х(аг1

U,

(5.12)

 

 

(

^

( т ( / С е т

е с д и

s ^

^

Покажем, что при таком доопределении функции Л будет выполнять­

ся неравенство (5.10). Пусть

s =

t (Щ). Согласно (5.2) для

произ­

вольного

х

£ X

Л (s, х) =

Л (t,

х).

Рассмотрим

два случая.

 

 

 

1.

s £

U.

 

Покажем,

что

t

£

U.

 

Допустим,

что

t (£

U.

Пусть ys

=

(Л (s, х - ' (1)),

 

 

Л (s, х - '

(т))) и &

= (Л (*, х - '

(1)), ...

 

Л (t,

%~х (т))). Тогда, поскольку

s =

 

f (ПЛ ), то г/5

= г/,. На ос­

новании

(5.12)

можно утверждать,

что

 

ys

£

со (5),

и

поэтому yt

£

£

со (S). С другой стороны,

так

как

t

 

$

(7,

то yt

у

(Кв

(t))

и

yt

$

со (5), что приводит

нас к

противоречию.

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку

t

£ U, то на основании (5. 12) можно утверждать, что

для

произвольного х£

X

X ( а - ' ( | (s)),

х) = X (а~1

(£(0),

 

и

а - 1

= а-'(|(ґ))-(Щ).

В

силу

неравенства

Г0 >

Па. получаем

 

(£ (s )) =

a - 1

(£ (*)) (Г0 )

и, учитывая

 

(5.9),

приходим

к

соотно­

шению | (s) =

I

(t) 0 ). Из

определения

отображения

g

следует,,

что для

произвольного

и £

и s= £ (w) (Г0 ).

Поэтому

s =

t 0)

и неравенство

(5.10) доказано.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

sffc U. Аналогично

предыдущему

случаю легко показать, что

/ $ U. Тогда из (5.12) получаем, что для всех х£

X ргх

<*) (7 (Кв (s))) =

=

Ргк (*) (/Се (()))> а это

равносильно

у (/Се (s)) =

7

(/Се (*)•)• У ч и " '

тывая взаимную однозначность отображения у,

получаем

Ко (s)

=

— Ко (t),

т. е. s == t (6). Из (5.11) следует s = t (Го). Таким образом,

и в этом случае неравенство (5.10) справедливо.

 

 

 

Поскольку построенная сеть Ж, реализующая сильно

связный

автомат

Л, связна

относительно А,

множество

ее компонент Л

=

= {At}

(1 < і <

п — 1) замкнуто

и ф (гр (А))

= Го > Щ , то

на

основании следствия 5.1 можно утверждать, что сеть §t компонентнодиагностируема. Теорема 5.3 до­ казана.

Доказательство теоремы 5.3 кон­ структивно и является методом по­

дстроения компонентно-диагности­ руемой сети, реализующей" сильно связный автомат, который удов­ летворяет условиям теоремы 5.3.

Рис.

14.

Соединения компонент

Проиллюстрируем

этот

метод на

примере построения

компонентно-

сети

Ut 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диагностируемой

сети,

реализую­

щей

поведение состояний

 

сильно

связного

 

автомата

Л1, функции

переходов и выходов которого заданы

 

табл. 15.

 

 

 

Легко

видеть, что

= {1,2;

3,

6;

4,

5;

7,

8},

 

 

 

л разбиения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ = { 1 , 2 , 3 ,

4, 5,

6; 7, 8),

 

 

 

 

 

Г2 =

{Т~2; 3, 4, 5, 6, 7,

 

8},

 

 

 

 

 

Г3

=

1, 3, 7; 2, 4, 8; 5;

6}

 

 

 

•таковы, что YXY«Y3 =

О, Г0

=

Г ^

=

 

{1, 2;

 

3, 4,

5, 6; 7, 8} имеет

свойство

подстановки

и Г,

>

Щ.

Поэтому

 

на основании теоремы

5.3 можно утверждать, что существует компонентно-диагностируе­ мая сеть j f f l , состоящая из трех компонент и реализующая поведе­ ние состояний автомата Л1. Соединения компонент сети Ж 1 показа­ ны на рис. 14. Введем следующие обозначения:

1, 2, 3, 4, 5.

6; Ьл = 7,

8;

 

 

а, = 1,2;

Ь2

=

3, 4, 5, б, 7, 8;

 

 

: 1,2;

Ь

=

3, 4, 5,

6;

с0 =

7, 8;

 

( а г , и 2 , а 3 ) ;

В = (av

а 2 , bs); С = (av

о 2 , с 3 ) ;

( а „ а 2

, d3)\ Е = (av

b2, as);

F = (а

Ьг, b3);

( а „ b2, с 3 ) ; Н = (alt

b2, d3);

К = (bv

а 2 , а 3 ) ;

: ( b x , а 2

, Ь 3 );

М = ( b x , а 2 , с 3 ) ;

Л/ = (& х , аг, d3);

і 12

 

 

О = [bv

b,,

a3);

 

P =

(bv

b2,

b3);

 

R = (blt

b2,

c3 );

 

 

 

 

T = (bv

b2, d3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для доопределения

 

функций

переходов

компонент

Alt

Ла ,

А3

и

автомата Ж 1 определим отображения f, f

и £,

задав

их

табл. 16,

17 и

18 соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 15

 

 

Т а б л и ц а 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

О

 

1

 

 

(«1.

а2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fa.

 

 

 

 

 

 

1

3

 

7

 

0

 

0

 

 

(«1.

ад

 

(ах.

 

 

 

 

 

2

4

 

8

 

0

 

0

 

 

 

а2)

 

 

ад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&*)

 

(Ьг,

 

 

 

 

 

3

1

 

6

• 0

 

1

 

 

(Ьг,

 

 

 

 

 

 

4

2

 

5

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

2

 

4

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

1

 

3

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

4

 

4

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

3

 

3

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 17

 

 

 

 

Т а б л и ц а 18

 

 

в.

о3 )

0 .

ад

 

00.

ад

(ад

ад

 

 

л

 

А

 

К

0

 

 

0. ад

(ад

ад

(ад

d3)

(ад

«У

 

 

5

 

В

 

L

Р

 

 

0,

ад

(ад

ад

0 .

a3)

0 ,

 

 

 

С

 

В

 

М

Р

 

 

ад

 

 

D

 

В

 

N

Р

 

 

к .

«"а)

(ад

ад

0 .

ад

(ад

 

 

 

 

 

 

Ро. "а)

(ад

аз)

 

0 .

ад

(ад

ад

 

 

Е

 

Е

 

0

0

 

 

 

 

 

F

 

F

 

Р

Р

 

 

00.

ад

(ад

ад

0 .

 

(ад

ад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

G

 

R

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

Н

 

Т

Р

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 19

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 20

(а,.

0)

(а* 1)

(6г , 0)

2, 1)

 

(а,.

0)

к

і)

 

(ад

0)

(ад

і)

°i

al

 

Ьг

 

 

<h

 

Пі

 

аг

 

Ьг

 

Ьг

 

Ьг

 

Ьг

 

a \

 

ai

 

 

<h

 

 

Ьг

 

а2

 

Ьг

 

Ьг

 

Ьг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

21

 

 

(alt

а2 , 0) (Оц, а2 >

1) (а і ,

62 , 0) (а„ Ьъ

1) (bv

а„, 0) (6г , а„. 1) (ад 62 , 0) фг,

Ь2,1)

Аз

аз

 

а3

 

 

а3

 

d3

 

ь3

 

 

ь3

 

ь3

ь3

 

bs

b3

ь3

h

 

с3

 

ч3

 

 

а з

 

а3

а3

 

 

 

ь3

ь3

ь3

 

ьа

 

а3

 

 

а3

 

а3

а3

 

d3

ь3

ь3

 

 

а3

 

а3

 

аз

 

 

а3

 

а3

а3

 

Компоненты Лх , Лг , Л 3

сети j ^ l с

доопределенными функциями

пе­

реходов представлены табл. 19, 20, 21 соответственно.

 

 

 

 

В рассматриваемом примере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

=

(Л, В, С, D, Е,

F, G, Н,

О, Р, R,

Т),

 

 

 

 

 

 

 

V

=

{К, L ,

М,

N),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 2 - 1 6 3 6

113

Т а б л и ц а 22

А

Е

О

0

0

В

Е

Р

0

0

С

Р

Р

0

0

D

F

Р

0

0

Е

А

Н

0

1

F

В

G

1

0

G

В

F

1

0

Н

А

Е

0

1

К

F

F

0

2

L

Е

Е

0

2

М

Е

Е

0

2

N

Е

Е

0

2

О

Е

F

1

1

Р

Е

Е

1

1

R

Е

Е

1

1

Т

Е

Е

1

1

co(S)

=

{(0,

0), (0,

1), (1, 0), (1, 1)},

в

=

{К,

L , М,

N},

Г0

=

{А,

В, С, D; Е, F, G, Н;

 

К, L , М, N;

О, Р,

R,

Т).

Поскольку

условие

|01 •< | Уг

— со (S) |

не

удовлетворяется,

то

принимаем Уг = {0,

1, 2}.

Теперь

неравенство

| G | < ; | Y\ — со (S) \

выполняется. Определив отображе­

ние

у соотношением

у (К,

L ,

М,

N) =

(0, 2),

можно

доопределить

функцию выходов автомата Ж 1. который представлен на табл. 22.

Из табл. 22 видно, что

П Л

= {Л75; ~C7D; Е~7Н;

T\G; К,

L , М, N;

OJ5;

R/T}.

Поскольку сеть J£l связна относительно

автомата

А\ и Го >- Пд,

то она компонентно-диагностируема.

 

 

 

5.4.

Последовательная и

параллельная

 

 

компонентно - диагностируемая декомпозиция

В данном разделе будут определены достаточные условия сущест­

вования некоторых видов компонентно-диагностируемых

сетей

без

обратных

связей, которые реализуют

поведение состояний

сильно

связного

автомата. Кроме того, будет предложен метод построения

таких сетей.

 

Пусть даны

автоматы

Медведева

 

=

(51 (

 

Определение

5.4.

At

X,

6J,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2

= (S2 , Sl f

х

X, б2 ),

...,An

= (S„,S1xSax

• • • x V

i

х X,

б„),

множество выходных символов Y и функция

выходов

Л : ^ х <S/j

X

X

X - > Y.

Тогда

последовательным

соединением

автоматов

 

А

А2,

Ап

с функцией

выходов Л будем называть автомат

 

 

 

 

 

 

 

 

М = \ х

Sh

X,

Y,

А,

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где A((sx ,

 

sn ), х)

= (61(s1,

х), 62 (s2 , sv

х),

6n (sn , slt

s„_i,

 

x)).

 

Схематическое представление такого соединения автоматов пока­

зано на рис. 15.

Пусть даны автоматы Медведева Л х

=

(Sl t

 

X ,

 

Определение

5.5.

 

6\). А2 =

(52 , X , б2 ),

Л„ =

(5Л , X, 6 J , множество выходных сим-

волов Y и функция выходов Л : ^ х 5,j

X X

Y. Тогда параллель­

ным соединением автоматов Аъ

А2,

Ап с функцией выходов Л

будем

называть автомат

 

 

 

 

 

М =

S,, X, У, A, A j ,

 

где A

((sl t s„ .... s„), х) =

(6j. (sl f

x), б2

(s2 , x),...,bn

(sn, x)).

Схематическое представление такого соединения автоматов пока­

зано

на рис.

16.

 

 

 

 

 

 

 

Если

автомат Му

являющийся

последовательным

(параллель­

ным) соединением автоматов А

А 2

, А п с функцией

выходов

Л,

реализует автомат А,

то говорят,

что

 

 

 

М есть последовательная

(параллель­

 

 

 

ная) декомпозиция Л. Если автомат М

А,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i l l — 1

 

 

 

 

 

1-4

 

 

 

o-i*. А, -

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

15.

Последовательное

соединение

Рис. 16. Параллельное соеди­

автоматов

AV

А2,

АП

с функцией

нение

автоматов АГ,

А2,

выходов Л.

 

 

 

 

АП

с функцией выходов Л.

реализует поведение состояний автомата А, то говорят, что М есть последовательная (параллельная) декомпозиция поведения состоя­ ний А. Если каждая компонента в декомпозиции автомата А имеет меньше состояний, чем Л, то такую декомпозицию назовем нетривиальной.

Рассмотренные нами последовательная и параллельная декомпо­ зиции автомата являются частными случаями беспетельных декомпо­ зиций автомата, которые изучались в работе [60]. Из результатов Хартманиса и Стир.нса следует, что необходимым и достаточным условием существования нетривиальной последовательной декомпо­ зиции поведения состояний автомата, состоящей из л компонент, является существование такого семейства разбиений {П,} (1 < f < •< п) со свойством подстановки множества состояний этого автомата, что I > П 1 > П 2 > • • • > П „ = 0. Нетривиальная параллельная де­ композиция поведения состояний автомата, состоящая из п компо­ нент, существует тогда и только тогда, когда существует такое се­ мейство разбиений {П,} (1 < : і •< п) со свойством подстановки мно­ жества состояний этого автомата, что П П г = 0. Доказательства

і

сформулированных утверждений конструктивны и дают методы построения соответствующих декомпозиций поведения состояний автомата. Однако эти доказательства приводиться здесь не будут,

8*

115

поскольку сами методы построения декомпозиций излагаются при доказательстве двух последующих теорем.

Теорема

5.4. Пусть {П,} (1 •< і •< п) — такое семейство

раз­

биений

со свойством подстановки

множества

состояний

сильносвя­

зного автомата А — (S, X, Y, б, Я), что 1)

1 >

> П2

> • • • >

> П„ =

0;

2) Пп_і >- Щ- Тогда

существует

нетривиальная

по­

следовательная компонентно-диагностируемая декомпозиция пове­

дения состояний автомата А,

состоящая

из п компонент.

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Из первого

условия вытекает, что

существует нетривиальная последовательная декомпозиция поведе­

ния состояний автомата А, состоящая

из

п компонент.

Построим

последовательность

разбиений

Г\, Г2 ,

Г„ такую, чтобы Гх

=

П1

и П, =

П,_іГ,

для

2 < і

<;

п.

Легко

видеть, что

при

этом

П,

=

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

= П

Гj для 1 <

і <

п.

В

t'-й

компоненте Л, =

Л, =

 

(Г,, X,,

б,)

последовательной декомпозиции

 

 

 

 

 

 

<— і

 

X

М множество X, равно х Г/ X

(для і =

1 Хі

= X),

а функция

переходов

 

 

 

/=і

 

 

б, определяется соотно­

шением

б,- (Кг, (а), К Г і

(я)

 

 

К г , , , (а), х)

= Кг, (б (а,

х)).

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

П Кг. =

0 ,

то функция

переходов б, не определена. Функ-

ция выходов Л автомата М определяется формулой

 

 

 

 

 

 

і

Л ((К Г і

(а),

Кг2

(а),

... ,

Кг„ (а)), х) = Я (а, х).

 

 

 

При

 

0

функция выходов

Л не определена.

Изоморфизм

П Кг. =

а, соответствующий построенной декомпозиции поведения состояний, задается формулой

а (а) = ( K r t (а), Кг 2 (а), . . . , Кг„ (а)).

Необходимо доопределить функции переходов компонент таким об­ разом, чтобы автомат М оказался связным относительно А. Для этого

іі

рассмотрим отображения f, : х

 

х

(1 < : і <

п), определяя

их рекурсивными выражениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h (Кг,)

=

К г „

 

 

 

 

 

 

М К Г і

 

Кг,) =

 

 

 

_

(/,_,

( K r t ,

• • • , Кг,_,)Кг,),

если Д]

К г . П Кг, Ф 0,

 

. ( f r _ i ( K r ,

••• . Кг,_,),Кг,)

в

противном

случае,

где (Кг,

Кг,_,) = ( К г „

....

Кг,_,)

и

Кг, — некоторый

такой

класс

разбиения Г,, что

Г| Кг.

П Кг. ф

0-

Функции б

(1 < : і •< п)

доопределяем согласно соотношениям

 

б, (Krti

KTX

Krt_v

x) = 6, [Kvv X T V

... , /Сг,_,,

x),

где (/Сг„

/Сг£) =

А- (Лг,,

Кг,.)- Легко

видеть, что

функция

переходов Д автомата М при этом доопределяется согласно выраже­ нию

Д ( ( * Г і , • • • , Ктп ),х) = Д (/„ (* Г і , . . . , /Сгп ), х). Из определения изоморфизма а и отображения /„ следует, что

 

п

A(s, x)£a(S)

для всех х St и х£Х.

Это доказывает связность автомата /И относительно Л.

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

V =

х

 

и {Г,} (1 <С і < : п) — семейство разбиений мно-

жества

V,

в котором каждое Г,- задано согласно

соотношению (5.1).

тельстве

 

£ = 1

 

5.3,

используя

 

 

Т а б л и ц а

23

 

 

л — і

 

 

 

 

теоремы

 

 

 

Пусть Го =

П Г,-. Методом,

аналогичным

описанному

в доказа-

условие (2) теоремы 5.4, можно до­

 

0

1

 

0

1

определить

функцию

выходов Л

1

5

1

 

0

0

автомата М так, что

будет

выпол­

 

няться

неравенство

 

(5.10). При

2

6

2

 

0

0

 

3

7

1

 

0

1

этом

может

возникнуть

необходи­

 

4

7

2

 

0

1

мость расширения выходного алфа­

5

3

•7

 

1

0

вита

Y

автомата М.

 

В результате

6

3

6

 

1

0

получается

автомат

Мъ

который

7

4

6

 

1

1

отличается от

М только

выходным

 

 

 

него выполня­

алфавитом,

является связным относительно Л и для

ется

неравенство

(5.10).

Поскольку

множество

компонент

Л =

= [А\]

(1 •< і <: п

1)

замкнуто,

то на

основании

следствия

5.1

можно

утверждать,' что

сеть, соответствующая

автомату

Мъ

является

компонентно-диагностируемой. Теорема доказана.

 

Проиллюстрируем построение последовательной компонентнодиагностируемой декомпозиции сильносвязного автомата на при­

мере автомата Л2, заданного табл. 23.

 

Легко проверить, что

разбиения

 

l b

=

{1,2, 3,4;

5 , 6 , 7 ) ,

П2

=

{172; 3 ^

57677},

П3

=

0

 

имеют свойство подстановки и удовлетворяют условиям 1 > П 1 > П 8 > П 3 = 0, П 2 > Щ ,

где Щ = (1, 2; 3, 4; 5, 6; 7}. Поэтому на основании теоремы 5.4 можно заключить, что существует нетривиальная последовательная компонентно-диагностируемая декомпозиция поведения состояний автомата А2, состоящая из трех компонент. Доказательство теоремы

5.4 дает метод построения такой декомпозции. Опреде­ лим разбиения Г, (1 •< і •< 3) множества состояний автома­ та А2

 

 

 

 

 

 

 

 

г 1

=

п 1 (

 

 

 

 

Рис. 17. Схема

соединения компонент по­

Г2

= - { 1 , 2, 5, 6, 7; , 3 , 4 } ,

 

 

 

 

 

 

 

следовательной декомпозиции автомата А1.

Г, =

{1,3, 5;

2,4,

6;

7}.

Они удовлетворяют равенству П<- = П,-_іГ,

для

і =

2, 3.

Введем

следующие

обозначения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q l = l , 2 , 3, 4;

^ = 5 , 6 , 7 ;

 

 

 

 

 

 

 

А, =

1, 2, 5,

6, 7;

fca = 3,

4;

 

 

 

 

 

 

 

а3

=

1, 3, 5;

b3

=

2, 4, 6;

c3

= 7;

 

 

 

 

 

A = (av

a2, Q3 ); В = (alt

a2, b3);

С = (аь

a2, c3);

 

 

D — (av

b2, a3);

E =

b2, b3);

F = (av

b2, c3);

 

 

G = (blt

a2, a3);

H = (blt

a2, b3);

К = (blt

a2, c3);

 

 

L = (blt

b2, a3);

N = (bv

b2, b3);

О = (blt

b2, c3).

 

 

Для доопределения функций переходов компонент Alt

А2,

А3

и ав­

томата Мх

построим отображения

flt

f2 и f3,

которые

представлены

соответственно табл. 24, 25, 26.

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 24

 

 

Т а б л и ц а 25

 

 

 

Т а б л и ц а 26

 

А1

 

 

tel.

 

(ві.

b2)

 

 

Л

А

G

G

by

Ьг

 

 

 

 

 

В

В

Н

Н

 

 

 

 

(Ьх. ь2 )

 

а2)

 

 

С

А

К

К

 

 

 

 

 

 

 

D

D

L

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

Е

N

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

D

О

К

Схема соединения компонент последовательной декомпозиции автомата А 2 показана на рис. 17, а сами компоненты представлены таблицами 27, 28 и 29 соответственно.

Т а б л и ц а 27

 

 

 

Т а б л и ц а 28

О

1

 

(al f 0)

(av 1)

(&„ 0)

tei, 1)

*1

«1

a2

a2

a2

Ьг

a2

«1

h

b*

a2

a2

62

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 29

ь

а„, 0) (at , а2 , 1) (а,, 62, 0) (а,, &2 ,

1)

а„,

0) (6t, а2 ,

1) (bv

Ь2, 0)

62 , 1)

а3

а3

а3

Сз

 

а3

 

°з

 

с3

 

а3

с3

Ьз

Ьз

Ьз

Сз

 

Ьз

 

а3

 

Ьз

 

аз

ь3

Сз

а3

аз

Сз

 

а3

 

ь3

 

Ьз

 

Ьз

Ьз

В рассматриваемом

примере

 

 

 

 

 

 

 

U=[A,

В, С, D, Е,

F, G, Н,

К],

 

 

 

 

 

 

V-U={L,N,

О},

со(5) =

{(0,0),

(0,

1),

(1,0), (1, 1)},

 

в =

(L, М, 0}, Г0 =

[А,

В,

С;

D, Е, F;

G, Н, К;

 

L,N,0).

Принимая Yx

(0, 1, 2}, убеждаемся,

что неравенство | Є | < : | Y\ —

— со (5) | выполняется.

Задаем

отображение

у

соотношением

у (L, N, 0) =

(0, 2) и доопределяем функцию выходов автомата Мх,

который

представлен табл. 30.

 

 

 

 

 

 

 

Из табл. 30 видно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Л

= {А, В,

С;

D, Е,

F; G.H;

К;

L , N, О}.

 

Поскольку сеть, соответствующая автомату Мх, связна относительно

А2 и Г0 > Щ , то она компонентно-диагностируема.

Рассмотрим построение параллельной компонентно-диагности­ руемой декомпозиции сильно связного автомата. Отметим, что в ре­

зультате

построения

параллельной

 

 

Т а б л и ц а 30

декомпозиции

автомата

получается

 

0

1

0

1

автомат,

у

которого

функция

пере­

 

 

 

 

 

 

ходов всюду

определена.

При

 

этом

 

G

А

0

0

реализация

может оказаться состоя­

А

щей

из

нескольких

изолированных

В

Н

В

0

0

подавтоматов, и сеть не будет связной

С

G

А

0

0

D

К

А

0

1

относительно

реализуемого

 

автомата.

Е

К

В

0

1

Поэтому

условия формулируемой

ни­

F

К

А

0

1

же теоремы

должны

обеспечить

 

воз­

G

D

К

1

0

можность

построения

декомпозиции

Н

D

Н

1

0

К

Е

Н

1

1

автомата, связной относительно

этого

L

D

К

0

2

автомата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

D

Н

0

2

Каждому

 

разбиению со

свойством

О

Е

Н

0

2

подстановки

 

П

множества

состоя­

 

в соответствие

автомат

ний

автомата А

= (5,

X, Y,

б, X) поставим

Медведева An

=

(П, X, бп), у которого функция переходов бп опре­

деляется равенством бп (Кп (а), х)

= Кп (б (а, х)). Автомат Лп, сле­

дуя

[601, назовем П-образом

автомата Л.

 

 

 

 

Определение 5.6. Семейство разбиений со свойством подстановки

{П;} (1 < ; і •< п)

множества

состояний

автомата Л будем

называть

сходящимся, если для произвольных классов /Сп„

Кпп

разбиений

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ