Se L é livre de contexto, FH (L) deve ser livre de contexto?


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Defina . Em outras palavras, é o conjunto de primeiras metades de cadeias de comprimento, mesmo em . Diante disso, se é livre de contexto, ser livre de contexto?FH(L)={x∈Σ∗:∃y∈Σ∗ with |x|=|y| such that xy∈L}FH(L)LLFH(L)

Aqui está minha tentativa de prova:

Como é uma CFL, existe um PDA não determinístico que reconhece , , em que é o alfabeto de entrada, é a pilha alfabeto e é o símbolo que representa o conteúdo inicial da pilha. Construa PDA de , com , definido da seguinte forma:LLM=(Q,Σ,Γ,δ,q0,Z0,F)ΣΓZ0M′MM′=(Q′,Σ,Γ,δ′,q0′,Z0,F′)

Q′=q0′∪(Q×Γε)×(Q×Γε)×(Q×Γε) .

F′={[(q,X),(q,X),(p,Y)]:X,Y∈Γε and p∈F}

δ′(q0′,ε,ε)={([(q,X),(q0,Y),(q,X)],ε):q∈Q and X,Y∈Γε}

δ′([(q,X),(p,Y),(r,Z)],a,ε)={([(q,X),δ(p,a,Y),δ(r,b,Z)],ε):X,Y,Z∈Γε  and b∈Σ}

O primeiro componente de um estado em registra o estado adivinhado e não muda depois que é gravado inicialmente. O segundo elemento registra em que estado estamos depois de processar algum prefixo da entrada x, começando no estado , e o terceiro elemento registra em que estado estamos depois de ter processado algum prefixo do adivinhado , começando em .Q′qq0yq

Não tenho certeza se essa prova funciona, porque estou um pouco confuso sobre o que fazer com a pilha para .M′


O que você acha?
— Yuval Filmus

Bem, eu suspeito que um autômato reconhecendo FH (L) não exigiria mais memória do que um reconhecimento L.
— David Smith

Você já tentou provar sua suspeita? Onde você ficou preso?
— Yuval Filmus

Escreverei minha tentativa de prova como resposta, para que você possa comentar.
— David Smith

"Não tenho certeza se essa prova funciona, porque estou um pouco confuso sobre o que fazer com a pilha para " - esse é o cerne do problema, e me leva a acreditar que há algum contra-exemplo, embora eu não pudesse pense em qualquer. O problema é que você precisa simular e, ao mesmo tempo, contar quantos símbolos você viu e quantos faltam. M′M
— Yuval Filmus

Respostas:


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A intuição desenvolvida nos comentários está correta. A resposta é NÃO, existe um contra-exemplo, uma CFL para a qual as primeiras metades não são CFL.

L={ambncna3m∣m,n≥1} , sobre o alfabeto , da resposta em nosso site irmão .{a,b,c}

Prova do lema de bombeamento: escolha ; o bombeamento destrói a propriedade " " - ou a "primeira metade".apbpcp∈FH(L)bncn

Uma leve adaptação desse idioma é , sobre o alfabeto . Agora podemos "forçar" o ponto onde está o local de corte do primeiro semestre e obter outra técnica de prova.K={ambncn##a3m∣m,n≥1}{a,b,c,#}

Seja . Isso significa que consideramos apenas as primeiras metades em que o meio está exatamente no ponto entre os dois símbolos . Portanto. , ou . Assim, . Agora, se é livre de contexto, é livre de contexto (através da interseção da propriedade de fechamento por linguagens regulares). Essa linguagem está próxima de um exemplo padrão sem contexto . Por sua vez, isso pode ser obtido pelo quociente à direita com que também preserva a ausência de contexto .H=FH(K)∩a∗b∗c∗##m+2n+1=1+3mm=nH={anbncn∣n≥1}#KH{anbncn∣n≥1}#


Eu adicionei a ideia da prova (tirada da fonte vinculada em Matemática, para que o valor desta resposta não dependa da disponibilidade desses recursos.
— Raphael

@ Rafael Obrigado. Adicionei um texto para explicar o uso específico do -character adicional que apresentei. #
— Hendrik Jan

Ah, agora eu vejo onde você estava indo com isso. Agradável!
— Raphael
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