
【计】 strongly connected automation; strongly-connected automaton
强连接自动机(Strongly Connected Automaton)是形式语言与自动机理论中的重要概念,特指一种特殊类型的有限状态自动机(Finite Automaton)。其核心特征在于状态图中任意两个状态之间均存在双向可达路径。以下从汉英对照与理论内涵角度进行详细解释:
强连接(Strongly Connected)
指有向图中任意节点对(u, v)均存在从 u 到 v 的路径,同时也存在从 v 到 u 的路径。在自动机中表现为状态间的双向可达性。
英文对照: "Strongly connected" implies that for any pair of states, there is a directed path from each state to the other.
自动机(Automaton)
一种抽象计算模型,由状态集、输入字母表、状态转移函数、初始状态和接受状态组成。
英文对照: An automaton is defined by a 5-tuple ((Q, Sigma, delta, q_0, F)), where:
一个有限自动机称为强连接的,当且仅当其状态转移图满足:
$$forall s, t in Q, quad exists w_1, w_2 in Sigma^* quad text{such that} quad delta(s, w_1) = t quad text{and} quad delta(t, w_2) = s$$
即从任一状态出发,均可通过某输入序列到达其他任意状态,且可返回原状态。
最小化性质
强连接自动机在去除不可达状态后,其结构是最小化的,即不存在冗余状态。
应用场景: 编译器设计中的词法分析器优化。
与正则语言的关联
若一个自动机强连接且所有状态均为接受状态,则其识别的语言是前缀码(Prefix Code)。
示例: 莫尔斯电码的编码设计。
图论等价性
强连接性等价于状态转移图是强连通图(Strongly Connected Graph),可通过Tarjan算法检测强连通分量(SCC)。
在硬件电路设计(如FPGA)中,强连接自动机模型用于验证状态机的完备性,确保系统无死锁状态。例如:
参考文献
“强连接自动机”是计算机科学中的术语,指一种具有强连通性(strongly connected)的自动机模型。以下是详细解释:
强连接自动机即状态转换图满足强连通条件的有穷自动机。例如,在有限状态机(FSM)中,若从任一状态出发,通过输入符号序列可到达其他所有状态,则该自动机是强连接的。
如需进一步了解自动机的分类或强连通性证明方法,可参考形式语言与自动机理论相关教材。
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