
【計】 context-sensitive grammar
上下文有關文法(Context-Sensitive Grammar, CSG) 是形式語言理論中的一種重要文法類型,其規則的應用依賴于上下文環境。以下是其核心定義與特點:
定義與規則形式
上下文有關文法要求每條産生式規則滿足 $alpha A beta rightarrow alpha gamma beta$ 的形式,其中 $A$ 是非終結符,$alpha, beta$ 是上下文符號串(可為空),$gamma$ 是非空串。這意味着非終結符 $A$ 隻有在特定上下文 $alpha__beta$ 中才能被重寫為 $gamma$。例如規則 $aSb rightarrow aXb$ 表明 $S$ 僅在左側為 $a$、右側為 $b$ 時才能替換為 $X$。
語言識别能力
上下文有關文法生成的語言類屬于1型語言(喬姆斯基層級),可由線性有界自動機(LBA)識别。其表達能力介于上下文無關文法(CFG)和無限制文法之間,可描述如 ${ a^n b^n c^n mid n geq 1 }$ 等複雜結構(如多個符號的計數匹配)。
關鍵特性
應用場景
主要用于自然語言處理(如形态複雜語言的分析)、編譯器設計(語法檢查)及複雜模式識别。例如,在描述編程語言中變量聲明與作用域時需依賴上下文信息。
與相關文法的對比
文法類型 | 規則形式 | 自動機 | 示例語言 |
---|---|---|---|
上下文有關文法 (CSG) | $alpha A beta rightarrow alpha gamma beta$ | 線性有界自動機 (LBA) | ${ a^n b^n c^n mid n geq 1 }$ |
上下文無關文法 (CFG) | $A rightarrow gamma$ | 下推自動機 (PDA) | ${ a^n b^n mid n geq 0 }$ |
正則文法 (RG) | $A rightarrow aB$ 或 $A rightarrow a$ | 有限狀态自動機 (FSA) | ${ a^n mid n geq 0 }$ |
權威參考文獻:
上下文有關文法(Context-Sensitive Grammar, CSG)是形式文法理論中的一種重要類型,其核心特點在于産生式規則的替換過程需要考慮非終結符所處的上下文環境。以下為詳細解釋:
若規則為$αAβ → αγβ$,當字符串中存在子串$αAβ$時,$A$才能被替換為$γ$。例如,若規則為$0S1 → 00S11$,則僅當$S$兩側分别為0
和1
時,才能觸發替換。
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