计算复杂性实验指导书及实验报告.docx
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计算复杂性实验指导书及实验报告
《计算复杂性分析》
实验指导书
申进编写
适用专业：
信息与计算科学
怀化学院数学系
2012年2月
前言
通过实验，使学生加深对形式语言与自动机的基础知识的掌握。
包括正则语言与有穷自动机，上下文无关语言与下推自动机，以及图灵机的基本概念和性质。
目录
序号
实验项目名称
学时
实验类型
实验要求
1
正则语言模块
（1）:
有穷自动机与正则语言.
2
验证性
必修
2
正则语言模块
（2）:
正则表达式与正则文法.
2
验证性
必修
3
上下文无关语言模块:
上下文无关语言与下推自动机
2
综合性
必修
4
图灵机模块
2
综合性
必修
说明：
实验类型为演示性、验证性、综合性、设计性、研究性之一，实验要求为必修或选修。
实验一：
正则语言模块
（1）：
有穷自动机与正则语言
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
必修
一、实验目的
1.了解有穷自动机的相关算法和图形化模拟；
2.通过实验验证NFA和DFA之间的等价关系，掌握它们之间的相互转换方法。
二、实验内容
1.使用图形化模拟一台DFA，并分析指出它识别的语言。
2.利用字符串模拟功能，检验两个长度超过5的字符串，使得其中一个接受，一个拒绝；
3.参考教材52面1.16题，验证NFA和DFA之间的等价关系，掌握它们之间的相互转换方法。
三、实验原理、方法和手段
相关算法参考课程知识学习模块。
四、实验组织运行要求
采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
硬件：
64MB以上的内存，50MB以上的硬盘空间。
软件：
WindowsXP操作系统，PDF阅读器。
六、实验步骤
1.安装形式语言和自动机课程软件，阅读学习用户操作手册正则语言部分。
2.完成实验内容1，如下图所示：
图1.1DFAM=（{1,2}，{a,b},
1,{2}）.
3.完成实验内容2，如下图所示：
图1.2DFA识别字符串aaabb
4.完成实验内容3,考虑带
的NFA转换成DFA。
注意事项：
（1）该软件用@表示
；
（2）该软件用a|b表示a,b在同一转移箭头上，注意与书本的差别。
实验二：
正则语言模块
（2）:
正则表达式与正则文法.
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
必修
一、实验目的
1.了解正则表达式与正则文法的定义，区别以及联系；
2.通过实验掌握RE和RG之间的相互转换方法，以及与NFA和DFA的转换方法。
二、实验内容
掌握以下转换过程和方法：
1.
（带空转移的非确定性有穷自动机）
。
2.
。
3.
。
4.
。
三、实验原理、方法和手段
相关算法以及RE和RG的概念参考课程知识学习模块以及教材相应章节。
四、实验组织运行要求
采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
硬件：
64MB以上的内存，50MB以上的硬盘空间。
软件：
WindowsXP操作系统，PDF阅读器。
六、实验步骤
1.输入正则表达式
，并将其转换成为相应的NFA。
注意：
（1）在该软件中，用
表示
（并运算）。
（2）所得结果与教材
的内容有差别，找到差别所在。
思考题：
习题1.6的a题。
2.任意输入一个较简单的正则表达式，转换成为等价的正则文法。
3.任意输入一个较简单的正则文法，转换成为等价的正则表达式
实验三：
上下文无关语言模块:
下推自动机与上下文无关文法
实验学时：
2
实验类型：
综合
实验要求：
必修
一、实验目的
1、了解上下文无关文法的概念以及性质；
2、通过实验掌握上下文无关文法的化简方法，掌握上下文无关文法向下推自动机的转换，
二、实验内容
1、初始化上下文无关文法；
2、初始化下推自动机；
3、上下文无关文法的化简；
4、上下文无关文法向下推自动机的转换；
5、N-PDA（以空栈方式接受语言的下推自动机）与F-PDA（以终态方式接受语言的下推自动机）的相互转换。
三、实验原理、方法和手段
相关算法以及概念参考课程知识学习模块以及教材相应章节。
上下文无关文法的化简方法参见相应的PPT。
四、实验组织运行要求
采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
五、实验条件
硬件：
64MB以上的内存，50MB以上的硬盘空间。
软件：
WindowsXP操作系统，PDF阅读器。
六、实验步骤
1.初始化上下文无关文法，有两种方式选择：
●打开文本文件的方式
●自行录入文法
（1）请将教材P68例题2.7中的文法用文本文件的方式输入；
（2）请自行录入文法
2、初始化下推自动机；
3、上下文无关文法的化简；
利用菜单栏和工具栏的化简功能，对第一步输入的文法进行化简操作。
4、上下文无关文法向下推自动机的转换；
5、N-PDA（以空栈方式接受语言的下推自动机）与F-PDA（以终态方式接受语言的下推自动机）的相互转换。
第4步和第5步在前面操作的基础上使用相关的菜单按钮（如下图所示）
怀化学院数学系实验中心
《********》实验报告
实验序号：
实验项目名称：
学 号
姓 名
年级、班
实验地点
指导教师
实验时间
一、实验目的及要求
二、实验设备（环境）及要求
三、实验内容与步骤
四、实验结果与数据处理
五、分析与讨论
六、教师评语
签名：
日期：
成绩
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