
【計】 word problem of semi-Thue system
half; in the middle; semi-
【計】 semi
【醫】 demi-; hemi-; semi-; semis; ss
【經】 quasi
【計】 Thue system
decide; distinguish; judge; obviously; sentence
letter; printing type; pronunciation; word; writings
【計】 graphtyper; W; WD; word
issue; problem; question; trouble
【計】 sieve problem
【經】 subject
半圖厄系統(Semi-Thue System)是形式語言理論中的一種字符串重寫系統,由挪威數學家阿克塞爾·圖厄(Axel Thue)提出。其核心是通過一組産生式規則(如 ( alpha rightarrow beta ))定義字符串的替換邏輯。例如,規則 "ab → ba" 表示字符串中的 "ab" 可被替換為 "ba"。
判字問題(Word Problem)指判定兩個給定字符串是否可通過有限次規則推導相互轉換。例如:在規則集 ({ ab rightarrow ba, ba rightarrow ab }) 下,需判斷 "aabb" 和 "bbaa" 是否等價。
半圖厄系統的判字問題被證明是不可判定的(Undecidable),即不存在通用算法能解決所有規則集下的字符串等價性判定。這一結論源于以下關鍵研究:
埃米爾·波斯特(Emil Post)在1947年證明,波斯特對應問題可轉化為半圖厄系統的判字問題,而前者已被證實不可判定 。
半圖厄系統能模拟圖靈機的計算過程,其判字問題等價于判定圖靈機是否停機,進一步強化了不可判定性 。
中文術語 | 英文術語 | 定義來源 |
---|---|---|
半圖厄系統 | Semi-Thue System | 《計算理論導論》(Sipser, 2012) |
判字問題 | Word Problem | 《自動機與可計算性》(Kozen, 1997) |
不可判定性 | Undecidability | 《數學邏輯》(Ebbinghaus, 2021) |
權威文獻引用:
注:因未搜索到可直接引用的網頁鍊接,本文來源基于計算理論經典著作與核心論文,确保術語定義與結論的學術權威性。
半圖厄系統的判字問題是形式語言與計算理論中的經典問題,其核心在于判斷兩個字符串是否可通過系統規則相互推導。以下為詳細解釋:
半圖厄系統基于字母表( D ),由一組産生式規則構成,形式為( alpha_i rightarrow beta_i ),允許将字符串中的子串( alpha_i )替換為( beta_i )(但不可逆操作)。例如,若存在産生式( ab rightarrow c ),則字符串“abx”可被替換為“cx”。
判字問題(Word Problem)指:給定一個半圖厄系統及兩個字符串( u )和( v ),判斷是否存在有限次産生式應用,使得( u )能轉換為( v )。該問題與字符串的可推導性相關,屬于計算理論中的判定性問題。
“判”字本義為“用刀分割”(從“刀”與“半”會意),引申為區分、裁決。在判字問題中,“判”即指通過規則系統對字符串關系進行邏輯判定,體現了從具體操作到抽象判斷的語義擴展。
該問題是形式語言理論的基礎模型之一,可用于研究:
如需進一步了解半圖厄系統的形式化定義或不可判定性證明細節,可參考計算理論相關教材(如Hopcroft與Ullman的《自動機理論》)。
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