-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 2
/
app-coursew-example.tex
3009 lines (2502 loc) · 108 KB
/
app-coursew-example.tex
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
\renewcommand{\theAlgoEnv}{\Alph{chapter}.\arabic{AlgoEnv}}
%\renewcommand{\theequation}{\arabic{chapter}.\arabic{}}
\renewcommand{\thesection}{\arabic{section}}
\chapter{Пример выполнения заданий курсовой работы}
\section*{Задание 1}
\setcounter{section}{1}
\cohead{Задание 1}
Язык над алфавитом $\Sigma = \{0,1\}$, состоящий из всех слов, в которых хотя бы на одной из последних трех позиций стоит $1$.
\begin{enumerate}[label=(\roman{*})]
\item Построим ПЛ-грамматику $G$, порождающую $L$. Вначале будем выводить (возможно пустой) префикс слова, а затем последние три символа, контролируя момент первого написания единицы.\\
$G = (\{S, P, T_{0F}, T_{1F}, T_{1T}, T_{2F}, T_{2T}\}, \{0, 1\}, P, S)$
\begin{align*}
S &\longrightarrow P &
P &\longrightarrow 0P \mid 1P \mid T_{0F}&
T_{2T} &\longrightarrow 0 \mid 1\\
T_{1F} &\longrightarrow 0T_{2F} \mid 1T_{2T} &
T_{1T} &\longrightarrow 0T_{2T} \mid 1T_{2T} &
T_{2F} &\longrightarrow 1 \\
T_{0F} &\longrightarrow 0T_{1F} \mid 1T_{1T}
\end{align*}
\item
\begin{description}
\item Покажем $L \subset L(G)$:\\
Предоставим алгоритм вывода произвольного слова $w \in L$ в нашей грамматике. Разобьем слово на префикс и последние три символа $w = pt, |t| = 3$. Префикс выведем продукциями $P \longrightarrow 0P | 1P$. Пусть $k$ --- номер первой единицы в подслове $t$. Тогда первые k-1 символов слова $t$ выводятся продукциями вида $T_{i-1F} \longrightarrow 0T_{iF} (i \in \{1, .., k-1\})$, единицу выведем $T_{k-1F} \longrightarrow 1T_{kT}$, конец слова допишем продукциями $T_{i-1T} \longrightarrow 0T_{iT} | 1T_{iT} (i \in \{k+1, .., 3\})$. Таким образом мы можем вывести любое слово из $L$ в грамматике $G$ $\Rightarrow L \subset L(G)$.
\item Покажем $L(G) \subset L$:\\
Все слова, которые выводятся в грамматике $G$, можно разбить на префикс и 3х-символьный суффикс.\\
$\forall w \in L(G), w = pt, |t| = 3, p \in \{0,1\}^*$ Суффикс же содержит по крайней мере одну единицу, так как вывод завершается, либо продукцией $T_{9F} \longrightarrow 1$ и тогда единственная единица в слове стоит в самом конце слова, либо $T_{9T} \longrightarrow 0 | 1$, а нетерминалы вида $T_{iT}$ выводятся только после написания первой единицы суффикса. Следовательно, все выводимые слова это слова написанные буквами из $\{0,1\}$ такие, что в последних трех символах стоит по меньшей мере одна единица.
\end{description}
\item Решим систему линейных уравнений с регулярными коэффициентами:
\begin{align}
S &= P\\
P &= 0P + 1P + T_{0F}\label{app-ex-examp-1}\\
T_{0F} &= 0T_{1F} + 1T_{1T}\\
T_{1F} &= 0T_{2F} + 1T_{2T}\\
T_{1T} &= 0T_{2T} + 1T_{2T}\\
T_{2F} &= 1\\
T_{2T} &= 0 + 1\label{app-ex-examp-2}
\end{align}
Для уравнений с \ref{app-ex-examp-2} по \ref{app-ex-examp-1} совершим последовательную подстановку снизу вверх, проводя упрощения. Получим:
\begin{align}
S &= P\label{app-ex-examp-3}\\
P &= (0+1)P + 1(0+1)^2 + (0+1)1(0+1) + (0+1)^21\label{app-ex-examp-4}
\end{align}
Затем для \ref{app-ex-examp-4} применим формулу $A = \alpha A + \beta \Rightarrow A = \alpha^*\beta$ и подставим результат в \ref{app-ex-examp-3}:
\begin{align*}
S &= (0+1)^*(1(0+1)^2 + (0+1)1(0+1) + (0+1)^21)
\end{align*}
\item Построим $M^{ND}$ (рис.~\ref{app-ex-fig-1}, с.~\pageref{app-ex-fig-1}).
\begin{figure}
\centering
\begin{tikzpicture}[initial text={},->,>=stealth',shorten >=1pt,auto,node distance=2.5cm, semithick]
\tikzstyle{every state}=[fill=none,draw=black,text=black]
\node[initial,state] (S) {$q_0$};
\node[state] (1F) [right of=S] {$q_{1F}$};
\node[state] (2F) [right of=1F] {$q_{2F}$};
\node[state] (1T) [below of=1F] {$q_{1T}$};
\node[state] (2T) [right of=1T] {$q_{2T}$};
\node[state,accepting] (3T) [right of=2T] {$q_{3T}$};
\path (S) edge [loop below] node {$0+1$} (S)
edge node {0} (1F)
edge node {1} (1T)
(1F) edge node {0} (2F)
edge node {1} (2T)
(2F) edge node {1} (3T)
(1T) edge node {$1+0$} (2T)
(2T) edge node {$1+0$} (3T);
\end{tikzpicture}
\caption{}\label{app-ex-fig-1}
\end{figure}
\item Детерминируем $M^{ND}$ воспользовавшись алгоритмом детерминизации конечных автоматов: на рис.~\ref{app-ex-fig-2} (с.~\pageref{app-ex-fig-2}) проведена таблица работы алгоритма, на рис.~\ref{app-ex-fig-3} (с.~\pageref{app-ex-fig-3}) преведен граф переходов результирующего детерминированного автомата~$M^{D}$.
\begin{figure}
\centering
$\begin{array}{|c||c|c|c|}
\hline
q' & $q$ & $0$ & $1$\\
\hline
q_0' & \rightarrow\{q_0\} & \{q_0, q_{1F}\} & \{q_0, q_{1T}\}\\
\hline
q_1' & \{q_0, q_{1F}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}\}\\
\hline
q_2' & \{q_0, q_{1T}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2T}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}\}\\
\hline
q_3' & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3F}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_4' & \{q_0, q_{1F}, q_{2T}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3T}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_5' & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2T}, q_{3T}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_6' & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3F}\} & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3F}\} & \{q_0, q_{1T} q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_7' & \tikz \node[draw,shape=rounded rectangle, inner sep=1pt]{$\{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3T}\}$}; & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3F}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_8' & \tikz \node[draw,shape=rounded rectangle, inner sep=1pt]{$\{q_0, q_{1F}, q_{2T}, q_{3T}\}$}; & \{q_0, q_{1F}, q_{2F}, q_{3T}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
q_9' & \tikz \node[draw,shape=rounded rectangle, inner sep=1pt]{$\{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}$}; & \{q_0, q_{1F}, q_{2T}, q_{3T}\} & \{q_0, q_{1T}, q_{2T}, q_{3T}\}\\
\hline
\end{array}$\\
\caption{}\label{app-ex-fig-2}
\end{figure}
\begin{figure}
\centering
\begin{tikzpicture}[initial text={}, ->,>=stealth',shorten >=1pt,auto,node distance=4.0cm, semithick]
\tikzstyle{every state}=[fill=none,draw=black,text=black]
\node[initial,state] (0) {$q_0'$};
\node[state] (1) [right of=0] {$q_1'$};
\node[state] (3) [right of=1] {$q_3'$};
\node[state] (6) [right of=3] {$q_6'$};
\node[state] (2) [below of=0] {$q_2'$};
\node[state] (5) [below right of=0] {$q_5'$};
\node[state] (4) [below of=2] {$q_4'$};
\node[state,accepting] (7) [below right of=2] {$q_7'$};
\node[state,accepting] (8) [below left of=3] {$q_8'$};
\node[state,accepting] (9) [below right of=7] {$q_9'$};
\path (0) edge node {0} (1)
(0) edge node {1} (2)
(1) edge node {0} (3)
(1) edge node {1} (5)
(2) edge node {0} (4)
(2) edge node {1} (5)
(3) edge node {0} (6)
(3) edge node {1} (9)
(4) edge node {0} (7)
(4) edge node {1} (9)
(5) edge node {0} (8)
(5) edge node {1} (9)
(6) edge [loop below] node {0} (6)
(6) edge node {1} (9)
(7) edge node {0} (6)
(7) edge node {1} (9)
(8) edge node {0} (7)
(8) edge [bend left=10] node {1} (9)
(9) edge [bend left=10] node {0} (8)
(9) edge [loop below] node {1} (9);
\end{tikzpicture}
\caption{}\label{app-ex-fig-3}
\end{figure}
\item
Покажем, что $L(M^{ND}) \subset L$: Рассмотрим произвольное слово $w \in L, |w| = k$. Рассмотрим работу автомата с этим словом на входе. Первые $k-3$ символа прочтутся переходами по петле $0+1$ (конечно, будут клоны, которые будут переходить в состояния $q_{1F}$, $q_{1T}$ и дальше, но они будут безусловно умирать, так как им на прочтение будет оставаться больше трех символов), затем, оставшиеся три символа будут прочтены автоматом, а так как это слово из $L$, т. е. содержит по меньшей мере одну единицу в суффиксе длины $3$, то мы непременно прочтем в этих трех символах единицу и остановимся в $q_{3T}$.\\
Покажем, что $L \subset L(M^{ND})$: Рассмотрим пути на графе автомата, которые заканчиваются в финальном состоянии $q_{3T}$. Они все состоят из некоторого числа проходов по петле $0+1$, после чего следует последовательность из трех переходов, безусловно содержащих по меньшей мере одну единицу.\\
Таким образом доказано, что $L(M^{ND}) = L$.\\
Из того, что мы строили $M^D$ по $M^{ND}$ с помощью алгоритма детерминизации конечных автоматов для которого доказана эквивалентность в смысле равенства распознаваемых языков следует, что $L(M^{ND}) = L(M^D)$.
\item Для минимизации $M^{D}$ вначале построим множества неразличимых состояний. Для этого на первой итерации образуем два множества неразличимых пустым словом состояний: финальные и не финальные. После чего на каждой итерации будем проверять, что два состояния из одного и того же множества неразличимы по каждой букве, т. е. переходят в одно и тоже множество из прошлой итерации. Если на некоторой итерации $i$ они становятся различимы, то разделяем множество на подмножества неразличимых состояний словами длины $i$. Повторяем этот процесс пока множества не перестанут разделятся. Для минимизации автомата отождествим все неразличимые вершины графа:
\begin{enumerate}[label={Итерация №\arabic*:},leftmargin=\widthof{Итерация №9:}+\labelsep]
\item $\{q_0', q_1', q_2', q_3', q_4', q_5', q_6'\}; \{q_7', q_8', q_9'\};$
\item $\{q_0', q_1', q_2'\}; \{q_3', q_6'\}; \{q_4', q_5'\}; \{q_7'\}; \{q_8', q_9'\};$
\item $\{q_0'\}; \{q_1'\}; \{q_2'\}; \{q_3', q_6'\}; \{q_4'\}; \{q_5'\}; \{q_7'\}; \{q_8'\}; \{q_9'\};$
\item $\{q_0'\}; \{q_1'\}; \{q_2'\}; \{q_3', q_6'\}; \{q_4'\}; \{q_5'\}; \{q_7'\}; \{q_8'\}; \{q_9'\};$
\end{enumerate}
Результат минимизации, $M^{D}_{min}$, показан на рис.~\ref{app-ex-fig-4} (с.~\pageref{app-ex-fig-4}).
\begin{figure}
\centering
\begin{tikzpicture}[initial text={}, ->,>=stealth',shorten >=1pt,auto,node distance=4.0cm, semithick]
\tikzstyle{every state}=[fill=none,draw=black,text=black]
\node[initial,state] (0) {$q_0'$};
\node[state] (1) [right of=0] {$q_1'$};
\node[state] (3) [right of=1] {$q_3'$};
\node[state] (2) [below of=0] {$q_2'$};
\node[state] (5) [below right of=0] {$q_5'$};
\node[state] (4) [below of=2] {$q_4'$};
\node[state,accepting] (7) [below right of=2] {$q_7'$};
\node[state,accepting] (8) [below left of=3] {$q_8'$};
\node[state,accepting] (9) [below right of=7] {$q_9'$};
\path (0) edge node {0} (1)
(0) edge node {1} (2)
(1) edge node {0} (3)
(1) edge node {1} (5)
(2) edge node {0} (4)
(2) edge node {1} (5)
(3) edge node {1} (9)
(3) edge [loop right] node {0} (3)
(4) edge node {0} (7)
(4) edge node {1} (9)
(5) edge node {0} (8)
(5) edge node {1} (9)
(7) edge [bend right=20] node {0} (3)
(7) edge node {1} (9)
(8) edge node {0} (7)
(8) edge [bend left=10] node {1} (9)
(9) edge [bend left=10] node {0} (8)
(9) edge [loop below] node {1} (9);
\end{tikzpicture}
\caption{}\label{app-ex-fig-4}
\end{figure}
Для доказательства минимальности $M^{ND}$ воспользуемся следующими рассуждениями: для распознавания слов из $L$ и нераспознавания слов из $\overline{L}$ нам необходимо читать префикс слова, что выполняет петля из $q_0$ по $0+1$ и читать суффикс убеждаясь, что он имеет длину, равную $3$, и содержит как минимум одну единицу. Для подсчета числа прочитанных символов из суффикса достаточно трех вершин, но, так как необходимо контролировать еще и факт прочтения единицы в суффиксе, число необходимых состояний удваивается за счет того, что на каждом из трех этапов мы можем как уже прочесть единицу, так и нет. Но так как состояние обозначающее, что мы прочли три символа суффикса и не встретили единицу --- тупиковая ветвь нашего автомата, то её можно выбросить допустив смерть клона читающего ноль в состоянии <<прочтено два символа и не встречена единица>>. Таким образом у нас остается шесть состояний все из которых необходимы для успешного функционирования автомата и мы убедились, что $M^{ND}$ минимален.
\item Воспользуемся методом последовательного исключения состояний для того, чтобы выписать регулярное выражения для автоматов $L(M^{ND})$ и $L(M^{D})$.
Обработка автомата $L(M^{ND})$ максимально проста и последовательно показана на рисунках \ref{app-ex-fig-5} (a)--(d) (с. \pageref{app-ex-fig-5}).
\input{img/app-ex/task1-step8-LMND}
В итоге мы получаем регулярное выражение
\begin{multline*}
L(M^{ND}) =
(0+1)^*((1(1+0)+01)(1+0) + 001) = \\
(0+1)^*((11 + 10 + 01)(1+0) + 001) = \\
(0+1)^*(001 + 010 + 011 + 100 + 101 + 110 + 111).
\end{multline*}
Обработка автомата $L(M^{D})$ приводит к более длительному процессу. Первые четыре шага показаны на рисунках \ref{app-ex-fig-6} (a)--(b) (с.~\pageref{app-ex-fig-6}) и \ref{app-ex-fig-7} (a)--(b) (с.~\pageref{app-ex-fig-7}).
\input{img/app-ex/task1-step8-LMD-1-4}
Далее, добавим новое состояние, которое сделаем финальным и в которое пустим спонтанные переходы из текущих финальных. Также текущие финальные сделаем нефинальными. Результат и последующие шаги показаны на рисунках
\ref{app-ex-fig-8} (a)--(b) (с.~\pageref{app-ex-fig-8}) и
\ref{app-ex-fig-9} (a)--(b) (с.~\pageref{app-ex-fig-9}).
На данных рисунках использованы следующие обозначения:
\begin{align*}
K_1 &= (01+11)0 + (001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1)1,\\
K_2 &= (01+11)0 + (001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1)1 + 100(1+00^*1)1^*0,\\
K_3 &= 001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1 + 100(e + (1+00^*1)1^*),\\
K_4 &= e + 11^* + 0(e + (1+00^*1)1^*),\\
K_5 &= 001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1 + 100(e + (1+00^*1)1^*) +\\
& ((01+11)0 + (001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1)1
+ 100(1+00^*1)1^*0)\cdot\\
& (10 + 0(1+00^*1)1^*0)^*(e + 11^* + 0(e + (1+00^*1)1^*)).
\end{align*}
\input{img/app-ex/task1-step8-LMD-5-8}
В результате мы получаем регулярное выражение
\begin{multline*}
L(M^{D}) =
001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1 + 100(e + (1+00^*1)1^*) +\\
((01+11)0 + (001 + (01+11)1 + 101 + 0000^*1)1 + 100(1+00^*1)1^*0) \cdot\\
(10 + 0(1+00^*1)1^*0)^*(e + 11^* + 0(e + (1+00^*1)1^*)).
\end{multline*}
\item Автомат $\overline{M^D}$ приведен на рис.~\ref{app-ex-fig-15}.% (с.~\pageref{app-ex-fig-15}).
\begin{figure}[H]
\centering
\begin{tikzpicture}[initial text={}, ->,>=stealth',shorten >=1pt,auto,node distance=4.0cm, semithick]
\tikzstyle{every state}=[fill=none,draw=black,text=black]
\node[initial,state,accepting] (0) {$q_0'$};
\node[state,accepting] (1) [right of=0] {$q_1'$};
\node[state,accepting] (3) [right of=1] {$q_3'$};
\node[state,accepting] (2) [below of=0] {$q_2'$};
\node[state,accepting] (5) [below right of=0] {$q_5'$};
\node[state,accepting] (4) [below of=2] {$q_4'$};
\node[state] (7) [below right of=2] {$q_7'$};
\node[state] (9) [below=6.6cm of 3] {$q_9'$};
\node[state] (8) [above left=3.5cm and .7cm of 9] {$q_8'$};
\path (0) edge node {0} (1)
(0) edge node {1} (2)
(1) edge node {0} (3)
(1) edge node {1} (5)
(2) edge node {0} (4)
(2) edge node {1} (5)
(3) edge node {1} (9)
(3) edge [loop right] node {0} (3)
(4) edge node {0} (7)
(4) edge node {1} (9)
(5) edge node {0} (8)
(5) edge node {1} (9)
(7) edge [bend left=20] node {0} (3)
(7) edge node {1} (9)
(8) edge node {0} (7)
(8) edge [bend left=10] node {1} (9)
(9) edge [bend left=10] node {0} (8)
(9) edge [loop right] node {1} (9);
\end{tikzpicture}
\caption{}\label{app-ex-fig-15}
\end{figure}
$\overline{L} = e + 0 + 1 + 00 + 01 + 10 + 11 + (0+1)^*000$.
\end{enumerate}
\clearpage
\section*{Задание 2}
\setcounter{section}{2}
\cohead{Задание 2}
$\Sigma = \{a, b, c\}, A = \{bbab, ccac, bacb, baabc\}.$
\begin{enumerate}[label=(\roman{*})]
\item Для каждого слова $w_i \in A$ построить НКА $M^{ND}_i$, распознающий наличие в произвольной строке $s \in \Sigma^*$ подстроки $w_i$.
\begin{enumerate}
\item НКА, распознающий наличие в произвольной строке $s \in \Sigma^*$ подстроки $w_1$ = bbab:
%
\[M^{ND}_1 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),\]
%
функция $\delta$ представлена на рисунке ниже.
\begin{center}
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_3\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_2, q_3\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_f\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{center}
\item НКА, распознающий наличие в произвольной строке $s \in \Sigma^*$ подстроки $w_2$ = ссaс:
%
\[M^{ND}_2 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),\]
%
функция $\delta$ представлена на рис.~\ref{app-ex-task2-1} (с.~\pageref{app-ex-task2-1}).
\begin{figure}
\centering
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_1\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_2\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_3\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_2, q_3\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_f\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-1}
\end{subfigure}%
%
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_1, q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1, q_2\}$ &$\{q_4\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_f\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-2}
\end{subfigure}
\caption{}\label{app-ex-task2-3}
\end{figure}
\item НКА, распознающий наличие в произвольной строке $s \in \Sigma^*$ подстроки $w_3$ = bacb:
\[
M^{ND}_3 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),
\]
функция $\delta$ представлена на рис.~\ref{app-ex-task2-2}.
\item НКА распознающий наличие в произвольной строке $s \in \Sigma^*$ подстроки $w_4$ = baabc:
\[
M^{ND}_4 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_5, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),
\]
функция $\delta$ представлена на рис.~\ref{app-ex-task2-4} (с.~\pageref{app-ex-task2-4}).
\begin{figure}
\centering
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_1, q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_5\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_1, q_2\}$ &$\{q_f\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-4}
\end{subfigure}%
%
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_3\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_f\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_5\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-5}
\end{subfigure}
\caption{}\label{app-ex-task2-6}
\end{figure}
\end{enumerate}
\item Для каждого НКА $M^{ND}_i$ построить соответствующий ДКА $M^D_i$.
\begin{enumerate}
\item Для НКА $M^{ND}_1$ соответствующий ДКА:
\[
M^{D}_1 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_5, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),
\]
с учетом переобозначения $\{q_2, q_3\} = \{q_5\}$, см. рис.~\ref{app-ex-task2-5}.
\item Для НКА $M^{ND}_2$ соответствующий ДКА:
\[
M^{D}_2 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_5, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\}),
\]
с учетом переобозначения $\{q_2, q_3\} = \{q_5\}$, см. рис.~\ref{app-ex-task2-7} (с.~\pageref{app-ex-task2-7}).
\begin{figure}
\centering
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_1\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_2\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_3\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_5\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_f\}$ \\
$\{q_5\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ &$\{q_5\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-7}
\end{subfigure}%
%
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_4\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_f\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_5\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-8}
\end{subfigure}
\caption{}\label{app-ex-task2-9}
\end{figure}
\item Для НКА $M^{ND}_3$ соответствующий ДКА:
\[M^{D}_3 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_5, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\})\]
с учетом переобозначения $\{q_1, q_2\} = \{q_5\}$, см. рис.~\ref{app-ex-task2-8}.
\item Для НКА $M^{ND}_4$ соответствующий ДКА:
\[M^{D}_4 = (\{q_0, q_1, q_2, q_3, q_4, q_5, q_6, q_f\}, \{a, b, c\}, \delta, q_0, \{q_f\})\]
с учетом переобозначения $\{q_1, q_2\} = \{q_6\}$, см. рис.~\ref{app-ex-task2-10} (с.~\pageref{app-ex-task2-10}).
\begin{figure}
\centering
\begin{tabular}{llll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{3}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-4}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$}
& \multicolumn{1}{c}{$c$} \\
\midrule
$\{q_0\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_1\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_1\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_2\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_3\}$ & $\{q_4\}$ & $\{q_6\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_4\}$ & $\{q_0\}$ & $\{q_5\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_5\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_6\}$ &$\{q_f\}$ \\
$\{q_6\}$ & $\{q_3\}$ & $\{q_2\}$ &$\{q_0\}$ \\
$\{q_f\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ &$\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task2-10}
\end{figure}
\end{enumerate}
\end{enumerate}
\clearpage
\section*{Задание 3}
\setcounter{section}{3}
\cohead{Задание 3}
\[L_1 = (aa + bb)^*a^*ab(a + ba)^*, \qquad L_2 = (aa)^*a(a + b)^*(bb)^*\]
Перед началом решения задания проведём \emph{вспомогательные построения}.
Граф переходов НКА для $L_1$:
\begin{center}
\resizebox{\linewidth}{!}{%
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=3cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (1) [right=.7cm of init] {$1$};
\node[state] (2) [above of=1] {$2$};
\node[state] (3) [below of=1] {$3$};
\node[state] (4) [right of=1] {$4$};
\node[state, accepting] (5) [right of=4] {$5$};
\node[state] (7) [right of=5, below of=5] {$7$};
\node[state, accepting] (6) [right of=7, above of=7] {$6$};
\node[state] (8) [right of=6] {$8$};
\path[->]
(init) edge (1)
(1) edge[bend right] node[right] {$a$} (2)
(2) edge[bend right] node[left] {$a$} (1)
(1) edge[bend left] node[right] {$b$} (3)
(3) edge[bend left] node[left] {$b$} (1)
(1) edge node {$a$} (4)
(4) edge [loop above] node {$a$} (4)
(4) edge node {$b$} (5)
(5) edge node {$a$} (6)
(5) edge node {$b$} (7)
(7) edge node {$a$} (6)
(6) edge [loop above] node {$a$} (6)
(6) edge[bend left] node {$b$} (8)
(8) edge[bend left] node {$a$} (6)
;
\end{tikzpicture}
}
\end{center}
Граф переходов НКА для $L_2$:
\begin{center}
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=3cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (1) [right=.7cm of init] {$1$};
\node[state] (2) [above of=1] {$2$};
\node[state, accepting] (3) [right of=1] {$3$};
\node[state] (4) [right of=3] {$4$};
\node[state, accepting] (5) [right of=4] {$5$};
\node[state] (6) [right of=5] {$6$};
\path[->]
(init) edge (1)
(1) edge[bend right] node[right] {$a$} (2)
(2) edge[bend right] node[left] {$a$} (1)
(1) edge node {$a$} (3)
(3) edge[loop above] node {$a, b$} (3)
(3) edge node {$b$} (4)
(4) edge node {$b$} (5)
(5) edge[bend left] node {$b$} (6)
(6) edge[bend left] node {$b$} (5)
;
\end{tikzpicture}
\end{center}
Функции переходов $\delta$ для $L_1$ и $L_2$ показаны в табличном виде на рисунках \ref{app-ex-task3-1} и \ref{app-ex-task3-2} соответственно.
\begin{figure}
\centering
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{lll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{2}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-3}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$} \\
\midrule
$\to \{1\}$ & $\{2\}, \{4\}$ & $\{3\}$ \\
$\{2\}$ & $\{1\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{3\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{1\}$ \\
$\{4\}$ & $\{4\}$ & $\{5\}$ \\
$\{\textbf{5}\}$ & $\{6\}$ & $\{7\}$ \\
$\{\textbf{6}\}$ & $\{6\}$ & $\{8\}$ \\
$\{7\}$ & $\{6\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{8\}$ & $\{6\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task3-1}
\end{subfigure}%
%
\begin{subfigure}[b]{.4\linewidth}
\centering
\begin{tabular}{lll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{2}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-3}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$} \\
\midrule
$\to \{1\}$ & $\{2\}, \{3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{2\}$ & $\{1\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{\textbf{3}\}$ & $\{3\}$ & $\{3\}, \{4\}$ \\
$\{4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{5\}$ \\
$\{\textbf{5}\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{6\}$ \\
$\{6\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{5\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task3-2}
\end{subfigure}
\caption{}\label{app-ex-task3-3}
\end{figure}
\begin{enumerate}[label=(\roman{*})]
\item Вычислить регулярное выражение, определяющее язык $L_1 \cap L_2$.
Результат непосредственного применения известного алгоритма
приводит к таблице и графу переходов показанных на рисунках
\ref{app-ex-task3-1} (с.~\pageref{app-ex-task3-1}). и \ref{app-ex-task3-2} (с.~\pageref{app-ex-task3-2}).
Состояния 84, 74, 54, 75, 14, 35, 16, 34, 15, 36 являются непродуктивными, поэтому их можно удалить~--- см. рис.~\ref{app-ex-task3-3} (с.~\pageref{app-ex-task3-3}).
\afterpage{%
\clearpage % flush any accumulated floats
}
\begin{figure}[ht!] % or: \begin{table}[ht!]
\centering
\begin{tabular}{lll}
\toprule
\multicolumn{1}{c}{\multirow{2}{*}{\Large $\delta$}}
& \multicolumn{2}{c}{Вход} \\
\cmidrule(rl){2-3}
& \multicolumn{1}{c}{$a$}
& \multicolumn{1}{c}{$b$} \\
\midrule
$\to \{1, 1\}$ & $\{2, 2\}, \{2, 3\}, \{4, 2\}, \{4, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{2, 2\}$ & $\{1, 1\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{2, 3\}$ & $\{1, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{1, 3\}$ & $\{2, 3\}, \{4, 3\}$ & $\{3, 3\}, \{3, 4\}$ \\
$\{3, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{1, 3\}, \{1, 4\}$ \\
$\{3, 4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{1, 5\}$ \\
$\{1, 4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{3, 5\}$ \\
$\{1, 5\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{3, 6\}$ \\
$\{3, 5\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{1, 6\}$ \\
$\{3, 6\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{1, 5\}$ \\
$\{1, 6\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{3, 5\}$ \\
$\{4, 2\}$ & $\{4, 1\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{4, 3\}$ & $\{4, 3\}$ & $\{5, 3\}, \{5, 4\}$ \\
$\{4, 1\}$ & $\{4, 2\}, \{4, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\textbf{\{5, 3\}}$ & $\{6, 3\}$ & $\{7, 3\}, \{7, 4\}$ \\
$\{5, 4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{7, 5\}$ \\
$\textbf{\{6, 3\}}$ & $\{6, 3\}$ & $\{8, 3\}, \{8, 4\}$ \\
$\{7, 3\}$ & $\{6, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{7, 4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{7, 5\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{8, 3\}$ & $\{6, 3\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
$\{8, 4\}$ & $\{\varnothing\}$ & $\{\varnothing\}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
\caption{}\label{app-ex-task3-1}
\end{figure}
%}
\begin{figure}[t]
\centering
\resizebox{\linewidth}{!}{%
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=2.5cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (11) [right=.7cm of init] {$11$};
\node[state] (22) [above of=11] {$22$};
\node[state] (42) [below of=11] {$42$};
\node[state] (23) [right of=11] {$23$};
\node[state] (43) [below of=23] {$43$};
\node[state] (13) [right of=23] {$13$};
\node[state] (33) [right of=13] {$33$};
\node[state] (34) [below of=33] {$34$};
\node[state] (14) [right of=33] {$14$};
\node[state] (15) [right of=34] {$15$};
\node[state] (35) [right of=14] {$35$};
\node[state] (36) [right of=15] {$36$};
\node[state] (16) [right of=35] {$16$};
\node[state] (41) [below of=42] {$41$};
\node[state] (54) [right of=43, below of=43] {$54$};
\node[state, accepting] (53) [below of=54] {$53$};
\node[state] (75) [right of=54] {$75$};
\node[state, accepting] (63) [right of=53] {$63$};
\node[state] (73) [right of=53, below of=53] {$73$};
\node[state] (74) [below of=53] {$74$};
\node[state] (84) [right of=63, above of=63] {$84$};
\node[state] (83) [right of=84, below of=84] {$83$};
\path[->]
(init) edge (11)
(11) edge node[right] {$a$} (22)
(11) edge node {$a$} (23)
(11) edge node[left] {$a$} (42)
(11) edge node {$a$} (43)
(22) edge[bend right] node[left] {$a$} (11)
(23) edge node[below] {$a$} (13)
(13) edge[bend right] node[above] {$a$} (23)
(13) edge node {$a$} (43)
(13) edge node[below] {$b$}(33)
(13) edge node[near end] {$b$} (34)
(33) edge[bend right] node[above] {$b$} (13)
(33) edge node {$b$} (14)
(34) edge node {$b$} (15)
(14) edge node {$b$} (35)
(15) edge node[below] {$b$} (36)
(35) edge node[below] {$b$} (16)
(36) edge[bend right] node[above] {$b$} (15)
(16) edge[bend right] node[above] {$b$} (35)
(42) edge node {$a$} (41)
(41) edge[bend left] node[left] {$a$} (42)
(41) edge node[near end] {$a$} (43)
(43) edge[loop below] node {$a$} (43)
(43) edge[bend left] node[near end] {$b$} (54)
(43) edge node[near end, left] {$b$} (53)
(54) edge node {$b$} (75)
(53) edge node {$a$} (63)
(53) edge node[near end] {$b$} (73)
(53) edge node[left] {$b$} (74)
(63) edge[loop above] node {$a$} (63)
(63) edge node {$b$} (83)
(63) edge node {$b$} (84)
(73) edge node[right] {$a$} (63)
(83) edge[bend left] node {$a$} (63)
;
\end{tikzpicture}
}
\caption{}\label{app-ex-task3-2}
\end{figure}
\begin{figure}[!t]
\centering
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=2.5cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (11) [right=.7cm of init] {$11$};
\node[state] (22) [above of=11] {$22$};
\node[state] (42) [below of=11] {$42$};
\node[state] (23) [right of=11] {$23$};
\node[state] (43) [below of=23] {$43$};
\node[state] (13) [right of=23] {$13$};
\node[state] (33) [right of=13] {$33$};
\node[state] (41) [below of=42] {$41$};
\node[state, accepting] (53) [right of=43] {$53$};
\node[state, accepting] (63) [right of=53] {$63$};
\node[state] (73) [right of=53, below of=53] {$73$};
\node[state] (83) [right of=63] {$83$};
\path[->]
(init) edge (11)
(11) edge[bend right] node[right] {$a$} (22)
(11) edge node {$a$} (23)
(11) edge node[left] {$a$} (42)
(11) edge node {$a$} (43)
(22) edge[bend right] node[left] {$a$} (11)
(23) edge node[below] {$a$} (13)
(13) edge[bend right] node[above] {$a$} (23)
(13) edge node {$a$} (43)
(13) edge node[below] {$b$}(33)
(33) edge[bend right] node[above] {$b$} (13)
(42) edge node {$a$} (41)
(41) edge[bend left] node[left] {$a$} (42)
(41) edge node[near end] {$a$} (43)
(43) edge[loop below] node {$a$} (43)
(43) edge[bend right] node {$b$} (53)
(53) edge node {$a$} (63)
(53) edge node[near end] {$b$} (73)
(63) edge[loop above] node {$a$} (63)
(63) edge node {$b$} (83)
(73) edge node[right] {$a$} (63)
(83) edge[bend left] node {$a$} (63)
;
\end{tikzpicture}
\caption{}\label{app-ex-task3-3}
\end{figure}
Воспользуемся методом последовательного исключения состояний. Пустим $\varepsilon$-переходы из всех допускающих состояний в новое состояние $q_f$. Все допускающие состояния сделаем недопускающими, а новое состояние $q_f$ --- допускающим. Результат приведен на рис.~\ref{app-ex-task3-4}.
\begin{figure}[h]
\centering
% \begin{center}
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=2.5cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (11) [right=.7cm of init] {$11$};
\node[state] (22) [above of=11] {$22$};
\node[state] (42) [below of=11] {$42$};
\node[state] (23) [right of=11] {$23$};
\node[state] (43) [below of=23] {$43$};
\node[state] (13) [right of=23] {$13$};
\node[state] (33) [right of=13] {$33$};
\node[state] (41) [below of=42] {$41$};
\node[state] (53) [right of=43, below of=43] {$53$};
\node[state] (63) [right of=53] {$63$};
\node[state] (73) [right of=53, below of=53] {$73$};
\node[state] (83) [right of=63] {$83$};
\node[state, accepting] (qf) [right of=43] {$q_f$};
\path[->]
(init) edge (11)
(11) edge[bend right] node[right] {$a$} (22)
(11) edge node {$a$} (23)
(11) edge node[left] {$a$} (42)
(11) edge node {$a$} (43)
(22) edge[bend right] node[left] {$a$} (11)
(23) edge node[below] {$a$} (13)
(13) edge[bend right] node[above] {$a$} (23)
(13) edge node {$a$} (43)
(13) edge node[below] {$b$}(33)
(33) edge[bend right] node[above] {$b$} (13)
(42) edge node {$a$} (41)
(41) edge[bend left] node[left] {$a$} (42)
(41) edge node[near end] {$a$} (43)
(43) edge[loop below] node {$a$} (43)
(43) edge node {$b$} (53)
(53) edge node {$a$} (63)
(53) edge node[near end] {$b$} (73)
(63) edge[loop above] node {$a$} (63)
(63) edge node {$b$} (83)
(73) edge node[right] {$a$} (63)
(83) edge[bend left] node {$a$} (63)
(53) edge node {$\varepsilon$} (qf)
(63) edge node {$\varepsilon$} (qf)
;
\end{tikzpicture}
% \end{center}
\caption{}\label{app-ex-task3-4}
\end{figure}
%\clearpage
\begin{minipage}{\linewidth}
1) Исключим состояние $83$:
\begin{center}
\resizebox{!}{9.6cm}{%
\begin{tikzpicture}[auto,>=stealth', node distance=2.5cm,auto,every state/.style={thick}]
\node (init) {};
\node[state] (11) [right=.7cm of init] {$11$};
\node[state] (22) [above of=11] {$22$};
\node[state] (42) [below of=11] {$42$};
\node[state] (23) [right of=11] {$23$};
\node[state] (43) [below of=23] {$43$};
\node[state] (13) [right of=23] {$13$};
\node[state] (33) [right of=13] {$33$};
\node[state] (41) [below of=42] {$41$};
\node[state] (53) [right of=43, below of=43] {$53$};
\node[state] (63) [right of=53] {$63$};
\node[state] (73) [right of=53, below of=53] {$73$};
\node[state, accepting] (qf) [right of=43] {$q_f$};
\path[->]
(init) edge (11)
(11) edge[bend right] node[right] {$a$} (22)
(11) edge node {$a$} (23)
(11) edge node[left] {$a$} (42)
(11) edge node {$a$} (43)
(22) edge[bend right] node[left] {$a$} (11)
(23) edge node[below] {$a$} (13)
(13) edge[bend right] node[above] {$a$} (23)
(13) edge node {$a$} (43)
(13) edge node[below] {$b$}(33)
(33) edge[bend right] node[above] {$b$} (13)
(42) edge node {$a$} (41)
(41) edge[bend left] node[left] {$a$} (42)
(41) edge node[near end] {$a$} (43)
(43) edge[loop below] node {$a$} (43)
(43) edge node {$b$} (53)
(53) edge node {$a$} (63)