递归语言

✍ dations ◷ 2025-02-25 23:02:17 #递归语言

在数学、逻辑和计算机科学中,递归语言或递回语言是也叫做可判定语言或图灵可判定语言的形式语言类型。所有递归语言的类经常被称为 R。这种语言类型在乔姆斯基层级中没有定义。

递归语言有两种等价的主要定义:

递归语言是在形式语言的字母表上的所有可能的字的集合的递归子集。

设 ⊆ Σ* 是一个语言, 是一台图灵机,若对于任何字符串 ω ∈ Σ*,有

则称 判定语言 。若存在这样的 , 就称为图灵可判定语言。

递归语言是在下列运算下是闭合的。就是说,如果 和 是两个递归语言,则下列语言也是递归的:

注意图灵可判定语言和图灵可识别语言的区别:若 是图灵可识别语言,则只需存在一台图灵机 ,当 的输入 ω ∈ 时, 一定会停机并进入接受状态;当 的输入 ω ∉ 时, 可能停机并进入拒绝状态,或者永不停机。而若 是图灵可判定语言,则必须存在图灵机 ,使得对于任意输入串 ω ∈ Σ*, 总能停机,并根据 ω 属于或不属于 分别进入接受或拒绝状态。

定理:存在图灵不可判定语言。

证明: 定义语言 HALTING 如下:

其中 <, > 表示将 的编码和串 以某种方式配对而得到的串。可以证明 HALTING 是图灵不可判定语言,参见停机问题。 Q.E.D.

下列定理表明了图灵可判定语言和图灵可识别语言的关系。

定理:一个语言是图灵可判定的当且仅当它和它的补语言都是图灵可识别的。

证明: 若 是图灵可判定的,显然 和 的补都是图灵可识别的。下面假设存在图灵机 12 分别识别 和 的补,我们可以构造一个图灵机 如下:

= 对于输入 ω

很显然,对于任何 ω,它要么属于,要么属于 的补,所以 12 中必然有且仅有一个可以在有限步执行内接受 ω 。若 1 在 步内接受 ω,说明 ω 属于 ,则当 = 时, 会接受 ω 并停机;同理,若 2 在 步内接受 ω,说明 ω 属于 的补,则当 = 时, 会拒绝 ω 并停机。于是 就判定了语言 。 Q.E.D.

根据上述定理直接可得下述引理:

定理: HALTING 的补语言是图灵不可识别的。

证明: 很显然 HALTING 是图灵可识别语言,若它的补语言也是图灵可识别的,则根据上述定理知 HALTING 是图灵可判定的,这和停机问题中证明的结论矛盾。

相关

  • 羊水栓塞羊水栓塞是一种罕见及未被完全了解的产科紧急症候。指在分娩过程中,羊水、胎儿细胞、胎发、胎粪、皮屑等物,透过子宫基底的胎盘进入母体血液循环而诱发母体之发炎反应。这作用
  • 西奥多·O·迪纳西奥多·O·迪纳(英语:Theodor O. Diener,1921年2月28日-),在美国工作的瑞士植物病理学家,他在1971年从马铃薯纺锤块茎病发现类病毒,也是第一个发现类病毒的人。为美国科学院院士。
  • 与西班牙交战瑞典与神圣罗马帝国寻求赔款之后,法国首相黎塞留向西班牙宣战,因为法国领土被哈布斯堡王朝包围,成为法国称霸的最大障碍。这场冲突是法国对三十年战争的目标的延续,法军很快入侵
  • 配糖键糖苷键(英语:Glycosidic bond,旧称配糖键)是指特定类型的化学键,连接糖苷分子中的非糖部分(即苷元)与糖基,或者糖基与糖基。含有配糖键的物质称为糖苷(或配糖体)。根据与糖基异头碳原
  • 迈特里帕拉·西里塞纳迈特里帕拉·西里塞纳(1951年9月3日-;僧伽罗语:මෛත්‍රිපාල සිරිසේන,泰米尔语:மைத்திரிபால சிறிசேன,英语:Maithripala Sirisena),是斯里兰卡政治人
  • 葛镛葛镛(?-?),字文振,直隶苏州府嘉定县人,民籍,明朝政治人物。应天府乡试第二十七名举人。成化十七年(1481年)中式辛丑科三甲第一百五十名进士。曾祖葛茂;祖父葛名,恩例冠带;父葛璠,母马氏。
  • 保护老虎国际论坛保护老虎国际论坛于2010年11月21日至24日在俄罗斯圣彼得堡市举行,是迄今为止举办的最高级别的国际老虎保护会议。中国、俄罗斯、孟加拉国、老挝和尼泊尔5国政府首脑以及世界
  • 彼得罗波利斯彼得罗波利斯(葡萄牙语:Petrópolis)是巴西东南部里约热内卢州一座山区城市,位于里约热内卢北65公里。1894年至1903年曾为里约热内卢州首府。城市名称得名于巴西皇帝佩德罗二世,19世纪为巴西皇帝的夏宫。城市位于塞拉多保护区内,为著名的避暑胜地。2011年1月该市遭到大规模洪水袭击。2022年2月15日再度发生洪灾。彼得罗波利斯天主教大学巴西远征军博物馆
  • 卡利斯·奥佐林什卡尔(卡利斯)·马蒂诺维奇·奥佐林什(俄语:Карл Марты́нович О́золиньш,拉脱维亚语:Kārlis Ozoliņš,1905年8月18日(格里历:8月31日)-1987年8月21日),拉脱维亚人,苏联党和国家领导人,党报记者、编辑。拉脱维亚苏维埃社会主义共和国作家联盟成员。曾任《苏维埃拉脱维亚报》、拉脱维亚共产党机关报《奋斗报》编辑,拉脱维亚苏维埃社会主义共和国最高苏维埃主席团主席等职。奥佐林什是苏共20-21大代表,第20-21届中央审计委员,第3-5届苏联最高苏维埃民族院代表,
  • 拉波特规则拉波特规则(Laporte rule)是一种仅适用于中心对称分子或原子的光谱选律,可以表述为:相同原子轨道(例如-,-,-或-)之间的跃迁是禁阻的。此规则也可表述为:宇称不变或保留相对于反演中心的对称性的跃迁是禁阻的,即跃迁前后电子所在轨道的对称性不能均为对称()或均为反对称()。此类分子中允许的跃迁必须涉及宇称的变化,即→或→。符号表示相对于反演中心对称,意即:如果分子中的所有原子都关于反演中心进行反转,那么反转后的轨道与反转前完全一样(包括空间取向相同)。符号意味着轨道相对于反演中心是反对称的,在反演