63958 (573481), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Рисунок 1.5 - Граф автомата Мили
Так как (a1, x1) = а3, a (a1, x1) = y1, то под действием первой буквы слова Х входного сигнала x1 автомат перейдет в состояние a3 и на выходе его появится сигнал y1. Далее, (а3, x1) = a1, а (а3, x1) = у2, потому при приходе второго сигнала x1 автомат окажется в состоянии a1, а на выходе его появится сигнал у2. Проследив непосредственно по графу или таблицам переходов и выходов дальнейшее поведение автомата, опишем его тремя строчками, первая из которых соответствует входному слову X, вторая - последовательности состояний, которые проходит автомат под действием букв слова X, третья - выходному слову У, которое появляется на выходе автомата:
x1 x1 x2 x1 x2 x2
a1 а3 a1 a1 а3 a2 а3
y1 y2 y1 y1 y1 y2
Назовем у = (а1, X) реакцией автомата Мили в состоянии a1 на входное слово X. Как видно из примера, в ответ на входное слово длины k автомат Мили выдает последовательность состояний длины к+1 и выходное слово длины k. В общем виде поведение автомата Мили, установленного в состояние аm, можно описать следующим образом:
| Входное слово | xi1 | xi2 | xi3 |
| Последовательность состояний | am | ai2= (am,xi1) | ai3= (ai2,xi2). |
| Выходное слово | yi1= (am,xi1) | yi2= (ai2,xi2) | yi3= (ai3,xi3) |
Точно так же можно описать поведение автомата Мура, находящегося в состоянии am, при приходе входного слова xi1, xi2,., хik. Напомним, что в соответствии с (1-2) выходной сигнал в автомате Мура в момент времени t (У (t)) зависит лишь от состояния, в котором находится автомат в момент t (a (t)):
| Входное слово | xi1 | xi2 | xi3 | |
| Последовательность состояний | am | ai2= (am,xi1) | ai3= (ai2,xi2) | ai4= (ai3,xi3) |
| Выходное слово | yi1= (am,xi1) | yi2= (ai2,xi2) | yi3= (ai3,xi3) | yi4= (ai4) |
Очевидно, что выходной сигнал уi1=λ (am) в момент времени i1 не зависит от входного сигнала xi1, а определяется только состоянием аm.
Таким образом, этот сигнал yi1 никак не связан с входным словом, поступающим на вход автомата, начиная с момента i1. В связи с этим под реакцией автомата Мура, установленного в состояние am на входное слово X=xi1, хi2,., хik будем понимать выходное слово той же длины у= λ (am, Х) =уi2, уi3,., yik+1.
В качестве примера рассмотрим автомат Мура S5, граф которого изображен на рис.1-6, и найдем его реакцию в начальном состоянии на то же самое входное слово которое мы использовали при анализе поведения автомата Мили S1:
| Входное слово | x1 | x1 | x2 | x1 | x2 | х2 | |
| Последовательность состояний | a1 | a4 | a1 | a1 | a4 | a3 | a5 |
| Выходное слово | y1 | y1 | y2 | y1 | y1 | y1 | y2 |
Рисунок 1-6 - Граф автомата Мура
Как видно из этого и предыдущего примеров, реакции автоматов S5 и S1 в начальном состоянии на входное слово Х с точностью до сдвига на 1 такт совпадают (реакция автомата Мура обведена линией). Дадим теперь строгое определение эквивалентности полностью определенных автоматов.
Два автомата SA и SB с одинаковыми входными и выходными алфавитами называются эквивалентными, если после установления их в начальные состояния их реакции на любое входное слово совпадают.
1.5 Эквивалентные автоматы. Эквивалентные преобразования автоматов
Можно показать, что для любого автомата Мили существует эквивалентный ему автомат Мура и, обратно, для любого автомата Мура существует эквивалентный ему автомат Мили.
При описании алгоритмов взаимной трансформации автоматов Мили и Мура в соответствии с изложенным выше мы будем пренебрегать в автоматах Мура выходным сигналом, связанным с начальным состоянием ( (a1)).
Рассмотрим сначала преобразование автомата Мура в автомат Мили.
Пусть дан автомат Мура: SA={ ХA, АA, УA,A,A, аоA}, где:
ХA={х1, х2,. хn}; Y={y1, у2,. уm}; А={ а0, а1, а2,. аN}; а0A = а0 - начальное состояние (а0A
А); A - функция переходов автомата, задающая отображение (ХAхАA) - >АA; A - функция выходов автомата, задающая отображение АA->УA.
Построим автомат Мили: SB={ ХB, АB, YB,B, B, а0B}, у которого АB=АA; ХB=ХA; YB=УA; B=A; а0B=а0A. Функцию выходов B определим следующим образом. Если в автомате Мура A (аm, х1) = аs и A (аs) =yg, то в автомате Мили B (am, х1) =yg
Рисунок 1.7 - Иллюстрация перехода от модели Мура к модели Мили
Переход от автомата Мура к автомату Мили при графическом способе задания иллюстрируется рис.1-7: выходной сигнал yg записанный рядом с вершиной (as), переносится на все дуги, входящие в эту вершину.
При табличном способе задания автомата таблица переходов автомата Мили совпадает с таблицей переходов исходного автомата Мура, а таблица выходов получается из таблицы переходов заменой символа as, стоящего на пересечении строки хf и столбца аm, символом выходного сигнала yg отмечающего столбец as в таблице переходов автомата SA.
Из самого способа построения автомата Мили SB очевидно, что он эквивалентен автомату Мура SA. По индукции нетрудно показать, что любое входное слово конечной длины, поданное на входы автоматов SA и SB, установленных в состояния am, вызовет появление одинаковых выходных слов и, следовательно, автоматы SA и SB эквивалентны.
Прежде чем рассмотреть трансформацию автомата Мили в автомат Мура, наложим на автомат Мили следующее ограничение: у автомата не должно быть преходящих состояний. Под преходящим будем понимать состояние, в которое при представлении автомата в виде графа не входит ни одна дуга, но которое имеет по крайней мере одну выходящую дугу. Итак, пусть задан автомат Мили:
SA={ ХA, АA,YA, A, A, a0A},
где:
ХA={x1, x2,. xn}; Y={y1, у2,. ym}; А={ a0,a1,a2,. aN}; a0A = a0 - начальное состояние (а0A А); A - функция переходов автомата, задающая отображение (ХAxАA) - >АA; A - функция выходов автомата, задающая отображение (ХAxАA) - >YA.
Построим автомат Мура: SB={XB, AB, YB, B, B, a0B}, у которого XB=XA; YB=YA.
Для определения AB каждому состоянию as АA поставим в соответствие множество As всевозможных пар вида (as, yg)
Функцию выходов B определим следующим образом. Каждому состоянию автомата Мура SB, представляющему собой пару вида (as,yg), поставим в соответствие выходной сигнал yg.
Если в автомате Мили SA был переход A (am, xf) = as и при этом выдавался выходной сигнал A (am,xf) =yg, то в SB будет переход из множества состояний Am, порождаемых am, в состояние (as,yg) под действием входного сигнала xf.
В качестве начального состояния a0B можно взять любое из состояний множества A0, которое порождается начальным состоянием a0 автомата SA. При этом выходной сигнал в момент времени t=0 не должен учитываться.
Рассмотрим пример. Пусть задан автомат Мили (табл.1.10.)
| Таблица 10 | Таблица 11 | ||||||
| A | x1 | x2 | X А | x1 | x2 | ||
| a0 | a2/y1 | a0/у1 | a0 b0 | a2/y1 b01 | a0/y1 b02 | ||
| a1 | a0/y1 | а2/y2 | a1 | a0/y1 b11 | а2/y2 b12 | ||
| a3 | a0/y2 | a1/y1 | a2 | a0/y2 b21 | a1/y1 b22 | ||
Поставим в соответствие каждой паре аi/xk состояние Ьik (i-номер состояния, k-номер входного сигнала), с учетом b0.
Составим таблицу переходов автомата Мура, руководствуясь следующими правилами:
1) Выпишем из таблицы 1.11 состояния автомата Мили и соответствующие каждому из них множества состояний автомата Мура (bik):
а0= {b0, b02, b11, b21}; a1= {b22}; а2= {b01, b12};
2) Если состояние автомата Мура bik входит в множество, соответствующее состоянию аp автомата Мили, то в строку таблицы переходов автомата Мура для состояния bik следует записать строку из таблицы переходов автомата Мили, соответствующую состоянию ар (из 1.10.).
3) Функцию выходов автомата Мура определим следующим образом: B (bik) =A (аi, xk). Для начального состояния b0 значение выходного сигнала можно выбрать произвольно, но порождаемый начальным состоянием a0 (с учетом понятия эквивалентности состояний). Результирующая таблица переходов и выходов автомата Мура эквивалентного автомату Мили, заданному таблицей 1.10 представлена в таблице 1.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
