计算理论习题答案CHAP7new
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Operation X Y
127410505 X mod Y X127410505
X Y105051274 X mod Y X3131274
X Y1274313 X mod Y X22313
X Y31322
X mod Y X522
X Y225
X mod Y X25
X Y52
X mod Y X12
X Y21
X mod Y X01
X Y10当Y=0时，输出X=1，所以1274和10505是互素的。
对于字符串w=baba和下面的文法CFG G，试填写定理中识别上下文无关语言的多项式时间算法中所描述的表。
S RT
R TR|a
T RT|b
T R,T S R,T,S
R S S
T R,T
R
下面的公式是可满足得吗
=(x y)(x y)(x y)( x y)
解:(x,y)共有四种取值：(true, true),(true, false),(false, true),(false, false).分别将其带入公式得：
若(x,y)=(true, true)，=(true true) (true false) (false true) (false false)=false
若(x,y)=(true, false)，=(true false) (true true) (false false) (false true)=false
若(x,y)=(false, true)，=(false true) (false false) (true true) (true false)=false
若(x,y)=(false, false),=(false false) (false true) (true false) (true true)=false
所以原公式不可满足。
证明P在并、连接和补运算下封闭。
(1) 并：
对任意 L
1, L
2
P，设有n a时间图灵机M
1
和n b时间图灵机M
2
判定它们，
且c=max{a,b}。
对L
1L
2
构造判定器M:
M=“对于输入字符串w :
1)在w上运行M
1，在w上运行M
2
。
2)若有一个接受则接受，否则拒绝。”
时间复杂度：设M
1为O(n a),M
2
为O(n b)。令c=max{a,b}。
第一步用时O(n a+n b) ，因此总时间为O(n a+ n b)=O(n c),
所以L
1L
2
属于P类，即 P在并的运算下封闭。
(2) 连接：
对任意 L
1, L
2
属于P 类，设有n a时间图灵机M
1
和n b时间图灵机M
2
判定它
们，且c=max{a,b}。对L
1οL
2
构造判定器M:
M=“对于输入字符串w=w
1,w
2
,…,w
n
，
1)对k=0,1,2,…,n重复下列步骤。
2)在w
1w
2
…w
k
上运行M
1
，在w
k+1
w
k+2
…w
n
上运行M
2
。
3)若都接受，则接受。否则继续。
4)若对所有分法都不接受则拒绝。“
时间复杂度：(n+1)×(O(n a)+O(n b))=O(n a+1)+O(n b+1)=O(n c+1)，所以L
1οL
2
属于P类，即 P在连接的运算下封闭。
(3)补：
对任意 L
1属于P 类，设有时间O(n a)判定器M
1
判定它，对
1
L构造判定器M:
M=“对于输入字符串w :
(1)在w上运行M
1
。
(2)若M
1接受则拒绝，若M
1
拒绝则接受。”
时间复杂度为：O(n a)。所以
1
L属于P类，即 P在补的运算下封闭。证明NP在并和连接运算下封闭。
(1) 并：
对任意 L
1, L
2
NP，设分别有n a时间非确定图灵机M
1
和n b时间非确定图灵
机M
2
判定它们，且c=max{a,b}。
构造判定L
1L
2
的非确定图灵机M:
M=“对于输入字符串w :
1)在w上运行M
1，在w上运行M
2
。
2)若有一个接受则接受，否则拒绝。”
对于每一个非确定计算分支，第一步用时为O(n a)+O(n b)，因此总时间为
O(n a+n b)=O(n c)。所以L
1L
2
NP，即 NP在并的运算下封闭。
(2) 连接：
对任意 L
1, L
2
NP，设分别有n a时间非确定图灵机M
1
和n b时间非确定图灵
机M
2
判定它们，且c=max{a,b}。
构造判定L
1οL
2
的非确定图灵机M:
M=“对于输入字符串w :
1)非确定地将分成两段x,y，使得w=xy。
2)在x上运行M
1，在y上运行M
2
。
3)若都接受则接受，否则拒绝。”
对于每一个非确定计算分支，第一步用时O(n),第二步用时为
O(n a)+O(n b)，因此总时间为O(n a+ n b)=O(n c)。所以L
1οL
2
NP，即NP在连接
运算下封闭。