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

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

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.81 Mб
Скачать

 

1.

СтрбИТСЯ

ПОСЛеДОВатеЛЬНОСТЬ р'

= ZXxZh'X2Zh'-

... XfZ'f,

г д е

для всех

/, 1 <

I <

/,

= 2, если б (s0 ,

zxxzh*

... X;) 6 Те,

и Л,

=

=

1 — в

противном случае; / — кратчайшее целое,

для

которого

8

(s0,

гх^

... xfzh!)

$

Т.

 

ранее,

приписываем

 

2.

К

последовательности, построенной

справа последовательность q с указанными выше свойствами

и воз­

вращаемся в п.1 до тех пор, пока Т ф 0.

 

 

Рассмотрим построение контрольной последовательности

по про­

цедуре П2 для автомата Л1 (табл. 1) и V = {2, 3,

5, 6}. Напомним,

что s(

= 3 и г = 001.

Тогда полагаем, что Т0 =

Те (1,

6} и

7\ =

{1, 4}. Процедура

П2 строит последовательность

 

р = z20z20z20z0z20 OzlzO 0z2 04 lz 2

длины 59 символов. Номер последнего шага процедуры равен 14. Рассмотрим случай V = {2, 3, 4, 5, 6}. Из рис. 2 видно, что нет такого перехода (s, х), чтобы 8 у (s, х) = 1. Тогда не существует процедуры, аналогичной процедуре П2, покрывающей множество V. Проиллюстрируем последнее утверждение. Рассмотрим подпос­

ледовательность

рх

= z2 0z2 0z2

0z Oz2 0 Ozlz

00z2

последователь­

ности p , построенной по П2 для

V =

(2, 3, 5, 6}. Для этой

последо­

вательности

Те

= {1}, Т. Но

поскольку

не

существует

последо­

вательности

q,

для

к о т о р о й

бу ( s 0 ,

pxq)

=

1, то

невозможно по­

строить следующий

шаг процедуры.

 

 

 

 

 

1.4.Минимальные процедуры

Вразделе 1.2 было показано, что для номера с последнего шага про­ извольной приведенной процедуры из класса К выполняется нера­ венство с >• (m + 1) п — и. Представляет интерес изучение таких приведенных процедур, для которых

с = (т + 1)п — и.

(1.8)

Это равенство означает, что на каждом /-м шаге, 1 •< / •< с, найдет­ ся такое состояние автомата А и г £ R, что это состояние удаляет­ ся из Т° на /-м шаге.

Приведенную процедуру из класса К назовем минимальной, если для нее при любом автомате А выполняется равенство (1.8). В данном разделе рассматриваются свойства минимальных про­

цедур и находятся

верхние оценки длины последовательностей, по­

строенных

по таким процедурам.

 

 

Рассмотрим с т р у к т у р у последовательностей, построенных по ми­

нимальным

процедурам.

 

 

 

Теорема

1.5. Процедура является минимальной

тогда

и. толь­

ко тогда, когда на любом j-м шаге этой процедуры,

1 <1 /,

одновре­

менно выполняются следующие

соотношения:

 

 

 

гі = е

(qj = е А

б (So, р/_2?/-іО-і) € Т'Ґ),

0 -9)

 

 

гі = А- -> б (So, />/_,?,) є 7 І - 1 .

 

(1'. 10)

зе

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

 

Пусть

П — минимальная

процедура

из К-

Если г, =

е и

 

ф е, то pj =

pj^iq/z,

и, следовательно, для

всех

г £ R Т'г~х

=

Ті.

Это

значит,

что на /-м

шаге для

 

всех г

из Т°г

не удаляется

ни

одного состояния, т. е. процедура не мини­

мальна. Если Гу =

е,

qt

=

е

и б (s0 ,

р/ _2 <7/_і/'/_і)

Г І - 1 ,

то pr- =

= pj-2qi-\rj-\zz,

но

7 Т - 1

=

Т'е. Значит, для всех г Т'г

=

Г / - 1

и про­

цедура не минимальна. Таким образом,

если

П—минимальна,

то

выполняется

(1.9).

Пусть

П — минимальна,

rf

=

х

и

б (s0 ,

Ps-\qi) і Т'Г1

для

некоторого /.

Тогда

Т'Г1

= Т'х, а

значит,

для

всех г Т'Г'

=

ТІ-

Таким

образом, если П — минимальна то

выполняются (1.9) и (1.10). Пусть для некоторой процедуры П

выполняются соотношения

(1.9),

(1.10). Рассмотрим произвольный

/-й шаг, / >

1. Если fj =

е,

то

р/ =

p'zz

для некоторой последо­

вательности

р'

и б (s0 , р')

£

Т'е~1 .

По

условию У6

(раздел 1.2)

б (s0> Р') €

Т'е,

т. е. состояние б (s0 ,

р')

удаляется из

множества

7^. Если

Tj х, то

из соотношения (1.10) и условий

У5—У6

(раздел 1.2) следует, что на /-м шаге состояние б (s0 , P/_i<7/)

удаля­

ется из Т°х. Поскольку

\ Т°\ = (m +

1) п — и, то выполняется

(1.8) и

процедура

П — минимальна.

Доказательство

окон­

чено.

 

 

 

 

Рассмотрим условие существования минимальной процедуры, покрывающей заданное множество V при заданном автомате А. Для этого вернемся к процедуре П2 из раздела 1.3. Для этой процедуры выполняются условия (1.9) — (1.10) (см. блок-схему на рис. 3). Эта процедура существует всегда, когда существует правильная нумерация слоев автомата Ау. При этом, напомним, предполага­ ется, что для множества V выполняется соотношение (1.5). Таким образом, имеет место следующая теорема.

Теорема 1.6. Если для множества V выполняется (1.5) и для слоев автомата Ау существует правильная нумерация, то суще­ ствует минимальная процедура П (У), строящая контрольные по­ следовательности для автомата А.

Д о к а з а т е л ь с т в о теоремы 1.6 почти дословно совпа­ дает с доказательством теоремы 1.4 из раздела 1.2.

Оценим сверху длину последовательности, построенной по про­ извольной минимальной процедуре 11 (У).'Для этого введем вспомо­ гательные обозначения. Пусть последовательность р построена по процедуре П (У) и pj — начальный отрезок последовательности р, построенный на /-м шаге данной процедуры. Через / обозначим множество всех тех номеров / шагов процедуры, на которых найдет­ ся х £ X и состояние s автомата А, удаляемое на /-м шаге процедуры

из множества Т°.

Пусть J = {Д,

j g } , где q mn —г и, и если

1<Сі, то ii<Zji-

Через lq] обозначим

целую часть положительного

действительного

числа q. Используя введенные обозначения, дока­

жем следующую

теорему.

 

Теорема

1.7. Для любой

последовательности р,

построенной

по произвольной минимальной процедуре

П (V), выполняется неравен­

ство

 

 

 

 

 

d (Р) •< ((т

1 ) п

— " + 1) L + тп — и + mn (п — 1)

и (и — 1)

где L = d (г), л =

151, т =

\Х\, и=

| V |.

(1.11)

 

Д о к а з а т е л ь с т в о . Пусть последовательность р постро­ ена по некоторой минимальной процедуре П (V). Для доказатель­ ства неравенства (1.11) оценим сверху сумму длин всех транслирую­ щих последовательностей, входящих в последовательность р. На ну­ левом шаге процедуры имеется и состояний автомата А, принадле­ жащих — 1) множествам 7^, х Є X, и (п — и) состояний, принадлежащих т множествам Т°х. Поэтому, для того чтобы удалить состояние s из всех множеств 7^, необходимо не менее h шагов процедуры, где h - m— 1, если s £ V, и h = m— в противном слу­ чае. Из условия У5 и соотношений (1.9), (1.10) следует, что длина последовательности q-s не превосходит //, где // — число состояний, удаленных из множества U 7^ на предыдущих шагах процедуры.

Индукцией по і легко показать, что на /-м (/ = j t ) шаге процедуры

 

1 , если 1 < ; і •< (m — 1) К, И / ; < , - _ ( ( « _ 1 ) И +

1)

4-

+ и, если

(пг — 1) и - f 1 - < і <: mn — и. Следовательно,

сумма

длин всех транслирующих последовательностей не превосходит

ве­

личины Q,

где

 

 

(m—1)«

 

mn—и

-

. ( ( т - 1 ) ц + 1 ) + u

1=1 L

J

i = ( m - I )

u+l\l

 

 

и—1

л—и—1

 

 

ы(ц— 1)

= ( m - l ) £ / + m

£

(l + u)=

m

n % - »

 

=

(1.12)

Из условий

(1.9) — (1.10)

следует,

что

rt Ф е

ровно

на

mn — и

шагах

процедуры. Учитывая,

что

в процедуре по

определению

(m +

1) п — и +

1 шагов,

и

учитывая

(1.12),

получаем

неравен­

ство (1.11), что и требовалось доказать.

 

 

 

 

Заметим, что верхняя оценка в неравенстве (1.11) есть сумма

величины Q,определенной

равенством (1.2), и нижней оценки из (1.6).

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2

 

 

 

Х±

Хп

. . .

 

Хт

Х1

Х% . . .

Хт

 

 

1

4

2

 

 

2

0

0

 

0

 

 

2

4

3

 

 

3

0

1

 

1

 

 

3

4

4

 

 

4

1

0

' . • .

0

 

 

4

4

1

 

 

1

1

1

 

I

 

 

Рассмотрим

примеры,.показывающие

достижимость

полученной

верхней

оценки длины последовательности,

построенной

по мини^

мальной процедуре. Пусть автомат А2 задан табл. 2 и для него z

=

= х2х1,

V =

{1, 2, 3, 4}. При таком

V автомат Ау2 сильносвязный

и, значит, имеет правильную нумерацию слоев. Пусть s„ =

1.

 

 

 

Для

случая

т — 2, хх =

О, х2 =

1 полагаем Те =

Тг

= {1, 2,

3, 4}, то Т0

=

0

 

и по процедуре П2 (блок-схема П2 представлена

на рис.3) строится

последовательность р — z 2 l z l l z 2 l l l z 2 l l l l z 2

дли­

ны 28. Верхняя оценка из (1.11) также равна 28 и,

значит,

до­

стижима. Легко

видеть,

что

верхняя оценка из (1.11)

достижима

для

любого

m >- 2.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

 

х2

 

хт

 

 

*2

хт

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

2

 

2

0

 

0

0

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

3

 

3

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

1

 

1

1

 

0

0

 

 

 

V

Пусть автомат

ЛЗ задан

табл. 3

и для

него z = ххх2,

а0

=

1,

=

(1, 2, 3}. Для такого V автомат АуЗ

сильносвязный и в случае

m

=

2, хг =

0, х2

=

0

процедура П2 дает последовательность р

=

=

z2 0z2 0z2 0z длины

17.

Нижняя оценка

последовательности

р

из

(1.6) также равна

17 и, следовательно, достижима.

 

 

 

 

 

Легко видеть, что для этого автомата оценка из (1.6) достижима

для произвольного а0 и всех т > 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Верхняя оценка из (1.11) длины последовательности, построен­

ной по произвольной минимальной процедуре из класса К,

по край­

ней мере на (я —

1)L короче верхних оценок для процедур

из работ

[58,

61, 64]

(см.

(8)

и (9)).

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5.

Контрольный

э к с п е р и м е н т

с автоматом,

 

 

 

 

имеющим периодические

диагностические

 

 

 

 

последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В предыдущих разделах при изучении свойств процедур построения контрольных последовательностей для автомата А (относительно заданного класса неисправностей) структура диагностической по­ следовательности z не учитывалась. В данном разделе рассматри­ вается автомат А, который имеет периодическую диагностическую последовательность z, т. е. z = vl для некоторых v £ X* и цело­ го /. Изучаются процедуры построения контрольной последовательно­ сти для автомата Л, зависящие от периодичности последовательно­ сти z. Показывается, что при / > 1 существуют процедуры построения контрольных последовательностей, для которых оценки длины ко­

роче оценок в неравенствах (1.6)

и

(1.11).

 

 

Пусть задан

сильносвязный

автомат А = (S, X, Y,

б, X), для

которого последовательность

z

=

Vі является

диагностической.'

Пусть для всех г

£ R заданы

Т° по

правилу: если

г Ф wr

то Т°Г =

3

2—1686

33

= 5, в противном случае Тт = 5 V, где V = pxw, w £ X и V — заданное множество, для которого V s 6 (5, р^. В разделе 1.3 с по­ мощью условий У4 — У7 определялся класс К процедур построения входных последовательностей по заданным Т°г и автомату А. Обо­ значим через /Сп класс таких процедур построения входных последо­ вательностей, для которых выполняются условия У'4, У'5, У'6, У'7.

У'4. На 0-м шаге

процедуры

строится последовательность р 0 ,

равная

v.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У'5. На /-м шаге процедуры, 1 <

/, строится последовательность

pj = p / _ i

qjTjV,

где

р,_! — последовательность,

построенная

на

предыдущем шаге, г;- £

R, а для

последовательности

<7/ выполня­

ется соотношение: для

всех q'

и х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q'x<щ

 

б(s0 ,

/>/_,</') £Т°Х-

Т!~\

 

 

 

где Т!х~1 — множество

состояний

автомата

А,

определенное на

предыдущем шаге процедуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У'6. На /-м шаге процедуры для всех

х g X строится множество

V'x по правилу: s (Е V'x,

если существует

подпоследовательность

р',

для которой б (s0 , pj) =

s и рх л:#

=

р;-.

Кроме того,

строится мно­

жество

V'e по

правилу:

s £ V'e,

если существует

последователь­

ность рг,

для которой б (s0 , р^) =

s и р ! ^ 1 =

pj.

Далее

полагаем,

что Т'г =

Т'Г1

Vl

для

всех

г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно, что при / =

1 условия У'4 — У'6 совпадают с усло­

виями У4 — У6 раздела 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

n =

| Ц ^ х

 

U 7ІХ

{о).

Напомним,

что

Z (р) —

множество переходов автомата А, которые контролируются по­ следовательностью р. Множество Z (р) определено правилами У1 — УЗ раздела 2.

Легко показать, что имеет место следующая теорема, аналогич­ ная теореме 1.3.

Теорема 1.8. Любая последовательность р, построенная по произвольной процедуре из К„, такова, что

Z ° = Z ( p ) .

Процедуру из Кп назовем процедурой, покрывающей множество V, если множество Z° порождает с помощью операций сложения и вы­

читания переходов все множество 5

X X*. Аналогично разделу

1.2

обозначим процедуру П из Кп, покрывающую множество V, через

П (V). Очевидно, что всякая последовательность, построенная

по

произвольной процедуре П (V) из Kv,

является контрольной последо­

вательностью для автомата А (сравните со следствием 1.2).

 

Опишем одну процедуру из /Сп и

оценим длину последователь­

ностей, построенных по этой процедуре. Для простоты описания получаем, что X = .{0, 1} и что Т° = S для всех г £ R.

Процедура ПЗ. Блок-схема процедуры приведена на рис. 4.. Работа всех блоков, кроме блока 6, ясна из блок-схемы. В блоке 6 строится кратчайшая последовательность q, для которой выполня­

ется условие б (s, а)

U Тх и условие

У'5

описания

класса

АГП-

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что здесь

Тх

— текущее значение

 

множества

Тх

и Т =

=

М Тг.

Идея процедуры

ПЗ состоит

 

1'

Р

 

 

 

 

в

r£R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следующем:

последовательность

 

2

 

*

 

 

 

 

 

1.

Строится

 

Р'•рг; 7~е>'Ъ-{s};y-=d(s,y)

 

іУЧ-^

где

k — наименьшее целое, для

 

 

 

 

 

 

 

 

которого

б (s0 ,

xfi)

не

принадлежит

 

 

 

 

 

 

 

 

текущему

значению

множества

 

Те.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

К

полученной

последователь­

 

 

 

 

 

 

 

 

ности

приписывается

справа

после­

 

 

 

 

 

 

 

 

довательность xvk+l,

где к — опреде­

 

 

 

 

 

 

 

 

лено выше и полученная ранее после­

 

 

 

 

 

 

 

 

довательность

переводит

автомат

А

 

 

 

нет.

 

\п Конец

 

из

состояния s0 в состояние, принад­

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

лежащее

Тх.

 

 

 

 

 

 

 

 

П? Находім кратчайшееqip'-pqwtifaq)

 

3. Если нужно, строится трансли­

 

 

 

 

 

 

 

 

рующая последовательность q и при­

 

 

 

 

 

 

 

 

писывается справа к ранее получен­

 

 

 

 

 

 

 

 

ной. Если

Т Ф 0 ,

то

возвращаемся

 

 

 

 

 

 

 

 

к

п.2.

 

 

автомат

сильносвязен,

 

И

 

h--"Tx-{s];p,=pxis:*6(sJ)

то

Поскольку

 

 

 

 

 

 

 

 

всегда

 

найдется

транслирующая

 

Рис.

4. Блок-схема процедуры

последовательность

q,

которая

стро­

 

ПЗ.

 

 

 

 

 

 

ится

в

блоке

6.

Это значит,

что

шагов

строит контрольную

процедура

ПЗ

за

конечное

число

последовательность.

При

этом

следует

отметить

одну

особен­

ность

процедуры ПЗ: если

на

/-м

шаге

процедуры

Л/ Ф е,

то

б (s0 , Pi-xqi)

Т'Г1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценим длину последовательностей, построенных по процедуре

ПЗ. Пусть

J =

{/і,

 

jg) —множество всех тех

номеров

шагов

процедуры, на которых найдется х € X

и состояние s £ S.,

удаля­

емое из Т° на этом шаге. Очевидно, что g

mn.

 

 

 

 

 

Положим, что если h <z

і, то / Л

<

j t .

Нулевым ходом процедуры

назовем часть

процедуры

от нулевого

до

Д шага;

i-u

ходом

про­

цедуры назовем часть процедуры от /,-годо /j+i-го шага. Индукцией

по і легко показать, что сумма

длин всех

последовательностей q\

в процедуре ПЗ не превосходит

величины

 

mn

п

 

£(А-1)

=

В конце каждого хода к последовательности, построенной ранее, приписывается справа последовательность vl (см. блок 4), и таких ходов тп + 1. Непосредственно перед удалением состояния s из

3*

35

Те (см. блок 2) к последовательности, построенной ранее, приписы­ вается справа последовательность и, и блок 2 работает ровно п раз. На каждом ненулевом ходе процедуры к последовательности, по­ строенной ранее, приписывается х. Следовательно, длина постро­ енной последовательности не превосходит

 

 

 

тп+ {{тп +

l ) l +

n)-!j-+

" т ( " 2 ~ 1

}

 

 

(1.13)

и не короче

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тп +

((тп +

1) I +

п) -if-.

 

 

 

 

 

(1.14)

При

/ =

1

процедура

ПЗ

является

минимальной

процедурой

из К и оценки

(1.13), (1.14)

совпадают с

оценками

из

неравенств

 

 

 

 

 

 

(1.12)

и

 

(1.6)

 

соответственно.

 

 

 

 

 

 

В случае

/ >

1 оценка (1.13) коро­

 

LT0-^T0-{s};S--f(sJ)

 

 

че оценки из

(1.12)

(следовательно,

\2\ р-.-рО:

 

 

оценка (1.14) короче оценки из (1.6))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

на величину, равную п (І — 1) •

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

учитывая пери­

 

 

Нет

 

 

одичность

 

последовательности

z,

 

J L

 

 

 

 

 

 

 

 

можно построить процедуру с

более

 

Т

 

 

 

 

короткими

 

оценками

длины,

чем

 

 

 

 

 

оценки в (1.12) и (1.6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

случая

/ =

L z =

х1

 

(для

нет

 

 

 

 

 

некоторого х)

и процедуру ПЗ легко

 

 

 

 

 

переделать

так,

чтобы

понизить

Находим q; P"pff;S:=tP(s,0

 

 

оценки

(1.13) и (1.14). Для случая

 

І •

 

 

 

 

 

 

 

z — х1

из

 

условия

У'6

следует,

 

 

 

 

 

 

что на всех шагах произвольной

Рис. 5. Блок-схема процедуры

П4.

 

процедуры

 

из Кп

ТІ

~

Т[.

Сле­

 

 

 

 

 

 

довательно,

 

можно не

задавать

отдельно множества Г° и не учитывать его при построении последо­ вательности р. Но это равносильно построению последовательности по ПЗ для автомата, у которого входной алфавит состоит из — 1) элементов, т. е. в процедуре будет ((т — 1) /г + 1) ходов. Учитывая сказанное, для случая X — {0, 1} и z — 0 і удаляем блоки 7 и 5 из блок-схемы процедуры ПЗ и получаем процедуру П4, блок-схема которой представлена на рис. 5.

Оценим длину последовательности р, построенной по П4. В конце каждого хода процедуры к последовательности, построенной ранее, приписывается 0L и таких ходов ((т — 1) n -f- 1). В автомате тп переходов, которые контролирует последовательность р. На t'-м ходе к последовательности, построенной ранее, приписывается сло-

во <7/. длины, не превышающей величину

І 1 "

Следовательно,

1

d (p) не превосходит

величины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn +

((m-l)n+\)L+

 

 

( " ' - ' ) « ( " - » )

(1.15)

и не короче

 

 

тп +

((т — 1)п +

l ) L ,

 

 

 

(1.16)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ш—1) U

 

 

 

 

 

 

 

 

(/Я І)я(я — 1) _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

і — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

от — 1

*

 

 

При L — I оценка

(1.15)

((1.16))

короче оценки

(1.13) ((1.14)) на

величину (п +

1) L +

"

^

.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим примеры, показывающие достижимость оценок (1.15)

и (1.16).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

автомат

А4

задан

табл.

4.

 

Т а б л и ц а 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* i

дг

 

 

* i

х

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

2

 

 

2

 

0

0

 

 

 

0

 

2

4

3

 

 

3

 

1

0

 

 

 

0

 

3

4

4

 

 

4

 

2

0

 

• * .

0

 

4

4

1

 

 

1

 

3

0

 

 

 

0

 

Для автомата

АА

выбираем

s0 =

4

и z = хх. Для

случая

т = 2

полагаем

=

0, л:2 =

1 и по процедуре П4 строим

последователь­

ность

 

 

 

р =

02 102 1102 11 1 0 2 П П 0 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

длины 19,

равной

оценке

(1.15). Легко

видеть,

что

оценка

(1.15)

достижима для заданного автомата для всех m > 2 и

любого началь­

ного состояния.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

5

 

 

 

 

* i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

хт

х \

*2

 

 

 

 

 

1

1

2

 

2

0

0

 

 

0

 

 

 

2

2

3

...

3

1

0

. • •

0

 

 

 

4

4

1

1

3

0

 

 

0

 

 

 

3

3

4

 

4

2

0

 

 

0

 

 

Пусть автомат АЪ задан табл.( 5 и для него г ~

хи

s0 =

1. Кон­

трольная последовательность, построенная по П4 для т =

2, хг_=

~

0,

== 1,

равна

р = 02 102 102 102 102 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ее

длина равна

14 и

совпадает

с оценкой

 

(1.16).

Легко

видеть,

что оценка (1.16) достижима для автомата АЪ для любого s 0

H m > 2 .

 

Процедура ҐІ4 впервые была предложена в работе [66] без

строгого

обоснования

(что было

отмечено в работе

[63 ]). Для длин

последовательностей, построенных по этой процедуре, в работе [66] найдена верхняя оценка (9), более высокая, чем (1.15).

1.6.

Контрольный э к с п е р и м е н т

 

с однородно - диагностируемым автоматом

 

Автомат Л = (S, X , Y, 6, X) будем называть однородно-диагностируе­

мым,

если для любого х £ X

найдется такое целое

I, зависящее

от х,

что хс есть диагностическая последовательность

для автома­

та Л.

 

 

Пусть задан сильносвязный

однородно-диагностируемый авто­

мат Л с фиксированным начальным состоянием s0 . В данном раз­ деле описана процедура построения контрольной последователь­ ности для автомата Л (относительно класса неисправностей, опреде­ ленного в начале главы). Эта процедура существенно использует все однородные диагностические последовательности вида х1. Опре­ деляются достижимые верхняя и нижняя оценки длины после­ довательностей, построенных по этой процедуре.

Введем обозначения и определения, необходимые для описания процедуры. Разбиение множества X есть множество непустых под­ множеств (классов) множества X , которые попарно не пересекаются,

а объединение их равно X . Обозначим через / разбиение

множества

X , содержащее

один класс, а

через О обозначим

разбиение

множества X , в

каждом классе

которого содержится

ровно один

элемент. Пусть Ф и ¥ — некоторые разбиения множества X . Запись х == w (Ф) (х Ф w (Ф)) обозначает, что х и w принадлежат (не при­ надлежат) одному классу разбиения Ф. Определим операцию умно­ жения разбиений множества следующим соотношением:

 

 

 

X =

w (Ф¥)

 

х = го(Ф) Л х 3= w

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть х

Ф w (Ф). Через Ф (х, w) обозначим разбиение множества

X ,

полученное

из

разбиения Ф

объединением

в один

класс двух

классов, содержащих х и w соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть X

= {xlt

хт)

и для

всех і,

1 •< і

<: in, х1'

— диагно­

стическая последовательность для автомата А. Для всех

х £ X по­

ложим, что

Т^х — S. Для

всех

s £ S

положим,

что

Ф° =

О,

где

Ф5 — разбиение множества

X . Пусть также Ф' =

 

Пф£,

где П

знак умножения разбиений.

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процедура П5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 0-й ш а г .

Полагаем,

что

р = е.

 

К

последовательности

р

справа

приписываем

последовательность

х\1+к,

где

k — наимень­

шее

целое,

для

которого

найдется

такое

целое h,

что

h <

k

и

6 (s0 , Xi) =

б (s0 , Хі). Удаляем из множества Txt

состояния

б (s0 , я?),

где

0 < : h -< k,

и .полученное множество

обозначаем

через TlXl.

Полагаем,

что

/ =

1, Р/-і

= *ї + / *

и

sy- =

б (s„,

pj).

Переходим

к п.

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. /-й ш а г .

Если ф , " 1 Ф I,

то полагаем, что

q,- =

е,

и

пере­

ходим

к п. З, в противном

 

случае

проверяем, выполняется

ли ра­

венство

ф ' — 1 =

/ . Если оно

выполняется,

то построение

последо-

вательности

окончено,

в противном случае находим кратчайшую

последовательность

qlt

для которой ф^ - 1

Ф I,

где s = б (s/,

q{).

Переходим к п. 3.

 

 

 

 

 

 

3.

К последовательности p/ _ i приписываем справа последователь­

ность

<7/. Пусть

г (p/_i<7/) = х, где г (р) — последний

символ из X

последовательности

р. Находим наименьшее і, 1 <; і

<: т, для

ко­

торого

х Ф

хс

(ФІ- 1 )-

Полагаем, что Ф£ =

ФГ"1

(х, xt).

Для

всех

t Ф

s,

полагаем, что ФІ = Ф'Г1.

К

последовательности

Находим наименьшее і, дня

 

 

 

 

которого

XtX/(0s);

 

 

 

 

 

вычисляем

 

находим xpamwuu/eeq, Ш

I

 

 

которого

 

 

 

 

 

ff ls.nl *1

 

 

 

 

 

 

Л

 

 

 

 

I'If

 

Ю р:=рд І х•• =Hpqy, s• =&(s, у)

Коней

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Блок-схема процедуры П5.

 

 

 

Р\-\Ц\ приписываем справа последовательность

x t

+ 1

н обознача­

ем полученную последовательность через р/. Здесь

k — наимень­

шее целое, для которого б (s, JC?) $

Т'х~1 или найдется такое целое h,

что h < k и б (s, xt)

= б (s, *?). Полагаем, что Т{. =

7 ^ '

— (б (s,

0 < : h < : fe. Для всех х,

х Ф Х[,

полагаем, что

Т'х

=

Тх~1. Уве­

личиваем значение / на единицу,

полагая, что s;- =

б (s0 , p/ _ i), и

переходим к п. 2.

 

 

 

 

 

 

Блок-схема процедуры П5 представлена на рис. 6. В блок-схеме

опущен индекс / в обозначении множеств Т'х и Фу.

 

 

Покажем, что всякая,

построенная по П5 последовательность,

является контрольной для автомата А. Для этого вначале рассмот­ рим некоторые свойства процедуры. На каждом /-м шаге процедуры, 1 •< /, найдется такое состояние s, что число, классов разбиения Ф{

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ