有限オートマトンはどのようにコードに実装されますか？
Pythonコードでそのためにdfaまたはnfaをどのように実装しますか？
Pythonでそれを行うためのいくつかの良い方法は何ですか？また、実際のプロジェクトで使用されることはありますか？
DFAを表す簡単な方法は、辞書の辞書としてです。各状態について、アルファベットの文字をキーとするディクショナリを作成してから、状態をキーとするグローバルディクショナリを作成します。たとえば、DFAに関する Wikipediaの記事からの次のDFA
このような辞書で表すことができます：
dfa = {0:{'0':0, '1':1},
1:{'0':2, '1':0},
2:{'0':1, '1':2}}
問題のアルファベットから抽出された入力文字列に対してDFAを「実行」するには（初期状態と受け入れ値のセットを指定した後）簡単です。
def accepts(transitions,initial,accepting,s):
state = initial
for c in s:
state = transitions[state][c]
return state in accepting
最初の状態から開始し、文字列を1文字ずつ進め、各ステップで次の状態を調べます。文字列をステップ実行したら、最終状態が受け入れ状態のセットに含まれているかどうかを確認するだけです。
例えば
>>> accepts(dfa,0,{0},'1011101')
True
>>> accepts(dfa,0,{0},'10111011')
False
NFAの場合、遷移ディクショナリに個々の状態ではなく、可能な状態のセットを保存し、randomモジュールを使用して、可能な状態のセットから次の状態を選択できます。
さて、ここで私はNFAの再帰的なソリューションを紹介します。
次のnfaを検討してください。
遷移は、次のようにリストのリストを使用して表すことができます。
遷移= [[[0,1],[0]], [[4],[2]], [[4],[3]], [[4],[4]],[[4],[4]]]
注：状態4は架空の状態です。いったんその状態になると、それ以上進むことはできません。現在の状態から入力を読み取ることができない場合に役立ちます。状態4に直接進み、現在の進行状況に対して入力が受け入れられないと言います（戻って他の可能性を確認してください）。例：q1、および現在の入力シンボルは'a'、状態4に進み、それ以上の計算を停止します。
Pythonコード：
#nfa simulation for (a|b)*abb
#state 4 is a trap state
import sys
def main():
transition = [[[0,1],[0]], [[4],[2]], [[4],[3]], [[4],[4]]]
input = raw_input("enter the string: ")
input = list(input) #copy the input in list because python strings are immutable and thus can't be changed directly
for index in range(len(input)): #parse the string of a,b in 0,1 for simplicity
if input[index]=='a':
input[index]='0'
else:
input[index]='1'
final = "3" #set of final states = {3}
start = 0
i=0 #counter to remember the number of symbols read
trans(transition, input, final, start, i)
print "rejected"
def trans(transition, input, final, state, i):
for j in range (len(input)):
for each in transition[state][int(input[j])]: #check for each possibility
if each < 4: #move further only if you are at non-hypothetical state
state = each
if j == len(input)-1 and (str(state) in final): #last symbol is read and current state lies in the set of final states
print "accepted"
sys.exit()
trans(transition, input[i+1:], final, state, i) #input string for next transition is input[i+1:]
i = i+1 #increment the counter
main()
出力例：（abbで終わる文字列は受け入れられます）
enter the string: abb
accepted
enter the string: aaaabbbb
rejected
…….
もっとオブジェクト指向のものを探しているなら、ここに私のバージョンのdfa実装があります。しかし、私はジョン・コールマンの答えに少し刺激を受けました。
class Node:
def __init__(self, val):
self.val = val
self.links = []
def add_link(self, link):
self.links.append(link)
def __str__(self):
node = "(%s):\n" % self.val
for link in self.links:
node += "\t" + link + "\n"
return node
def __add__(self, other):
return str(self) + other
def __radd__(self, other):
return other + str(self)
def equals(self, node):
ok = (self.val == node.val)
if len(self.links) == len(node.links):
for i in range(len(self.links)):
ok = ok and (self.links[i] == node.links[i])
return ok
else:
return False
class Link:
def __init__(self, from_node, Etiquette, to_node):
self.from_node = from_node
self.Etiquette = Etiquette
self.to_node = to_node
def __str__(self):
return "(%s --%s--> %s)" % (self.from_node.val, self.Etiquette, self.to_node.val)
def __add__(self, other):
return str(self) + other
def __radd__(self, other):
return other + str(self)
def equals(self, link):
return (self.from_node == link.from_node) and (self.Etiquette == link.Etiquette) and (self.to_node == link.to_node)
class Automata:
def __init__(self, initial_node, nodes, terminal_node):
self.initial_node = initial_node
self.nodes = nodes
self.terminal_node = terminal_node
def get_next_node(self, current_node, Etiquette):
for link in current_node.links:
if link.Etiquette == Etiquette:
return link.to_node
return None
def accepts(self, string):
node = self.initial_node
for character in string:
node = self.get_next_node(node, character)
return self.terminal_node.equals(node)
def __str__(self):
automata = "Initial node: %s\nTerminal node: %s\n" % (self.initial_node.val, self.terminal_node.val)
for node in self.nodes:
automata += node
return automata
def __add__(self, other):
return str(self) + other
def __radd__(self, other):
return other + str(self)
if __name__ == '__main__':
pass
s0 = Node("s0")
s1 = Node("s1")
s2 = Node("s2")
s0_0_s0 = Link(s0, '0', s0)
s0_1_s1 = Link(s0, '1', s1)
s1_0_s2 = Link(s1, '0', s2)
s1_1_s0 = Link(s1, '1', s0)
s2_0_s1 = Link(s2, '0', s1)
s2_1_s2 = Link(s2, '1', s2)
s0.add_link(s0_0_s0)
s0.add_link(s0_1_s1)
s1.add_link(s1_0_s2)
s1.add_link(s1_1_s0)
s2.add_link(s2_0_s1)
s2.add_link(s2_1_s2)
a = Automata(s0, [s0, s1, s2], s0)
print(a)
print(a.accepts('1011101')) #True
print(a.accepts('10111011')) #False
再帰を使用している場合は、forループover range（len（input））は必要ありません。あなたはコードを複雑にしています。これは簡易バージョンです
import sys
def main():
transition = [[[0,1],[0]], [[4],[2]], [[4],[3]], [[4],[4]]]
input = raw_input("enter the string: ")
input = list(input) #copy the input in list because python strings are immutable and thus can't be changed directly
for index in range(len(input)): #parse the string of a,b in 0,1 for simplicity
if input[index]=='a':
input[index]='0'
else:
input[index]='1'
final = "3" #set of final states = {3}
start = 0
trans(transition, input, final, start)
print "rejected"
def trans(transition, input, final, state):
for each in transition[state][int(input[0])]: #check for each possibility
if each < 4: #move further only if you are at non-hypothetical state
state = each
if len(input)==1:
if (str(state) in final): #last symbol is read and current state lies in the set of final states
print "accepted"
sys.exit()
else:
continue
trans(transition, input[1:], final, state) #input string for next transition is input[i+1:]
main()
私はどのDFAでも機能するDFAを実装しました。しかし、これはオブジェクト指向のパターンではありません。
states=list(map(int,input("Enter States : ").split(" ")))
symbols=list(input("Enter Symbols : ").split(" "))
initial_state=int(input("Enter initial state : "))
final_states=list(map(int,input("Enter final states : ").split(" ")))
transitions=[]
inlists=[]
for i in range(len(symbols)):
print("Enter transitions for symbol "+symbols[i]+" from all states :")
for j in range(len(states)):
inlists.append(int(input()))
transitions.append(inlists)
inlists=[]
cur_state=initial_state
while(1):
cur_state=initial_state
string=input("Enter string : ")
if string=='#':
break
for symbol in string:
print("["+str(cur_state)+"]"+"-"+symbol+"->",end="")
cur_state=transitions[symbols.index(symbol)][cur_state]
if cur_state in final_states:
print("["+str(cur_state)+"]")
print("String is accepted.")
else:
print("["+str(cur_state)+"]")
print("String is not accepted.")