文法:0型【短语文法】、1型【上下文有关文法】、2型【上下文无关文法】、3型【正规文法】

乔姆斯基把方法分成四种类型,即0型、1型、2型和3型。这几种文法类型的概念一定要掌握,是一个非常重要的考点。对于这几种文法,一般书上都只有简单的概念介绍,比较抽象,所以很多学员都没有真正理解。下面我将把概念结合例题进行讲解。

0型文法

设G=(VN,VT,P,S),如果它的每个产生式α→β是这样一种结构:α∈(VN∪VT)*且至少含有一个非终结符,而 β∈(VN∪VT)*,则G是一个0型文法。0型文法也称短语文法。一个非常重要的理论结果是:0型文法的能力相当于图灵机(Turing)。或者说,任 何0型文语言都是递归可枚举的,反之,递归可枚举集必定是一个0型语言。0型文法是这几类文法中,限制最少的一个,所以我们在试题中见到的,至少是0型文 法。

1型文法

1型文法也叫上下文有关文法,此文法对应于线性有界自动机。它是在0型文法的基础每一个α→β,都有|β|>=|α|。这里的|β|表示的是β的长度。

注意:虽然要求|β|>=|α|,但有一特例:α→ε也满足1型文法。

如有A->Ba则|β|=2,|α|=1符合1型文法要求。反之,如aA->a,则不符合1型文法。

2型文法

2型文法也叫上下文无关文法,它对应于下推自动机。2型文法是在1型文法的基础上,再满足:每一个α→β都有α是非终结符。如A->Ba,符合2型文法要求。

如Ab->Bab虽然符合1型文法要求,但不符合2型文法要求,因为其α=Ab,而Ab不是一个非终结符。

3型文法

3型文法也叫正规文法,它对应于有限状态自动机。它是在2型文法的基础上满足:A→α|αB(右线性)或A→α|Bα(左线性)

如有:A->a,A->aB,B->a,B->cB,则符合3型文法的要求。但如果推导 为:A->ab,A->aB,B->a,B->cB或推导 为:A->a,A->Ba,B->a,B->cB则不符合3型方法的要求了。具体的说,例子 A->ab,A->aB,B->a,B->cB中的A->ab不符合3型文法的定义,如果把后面的ab,改成“一个非终结符+一个终结符”的形式(即为aB)就对了。

例子A->a,A->Ba,B->a,B->cB中如果把B->cB改为 B->Bc的形式就对了,因为A→α|αB(右线性)和A→α|Bα(左线性)两套规则不能同时出现在一个语法中,只能完全满足其中的一个,才能算 3型文法。

注意:上面例子中的大写字母表示的是非终结符,而小写字母表示的是终结符。

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应该如何理解「上下文无关文法」?

上下文无关文法就是说这个文法中所有的产生式左边只有一个非终结符,比如:
S -> aSb
S -> ab
这个文法有两个产生式,每个产生式左边只有一个非终结符S,这就是上下文无关文法,因为你只要找到符合产生式右边的串,就可以把它归约为对应的非终结符

比如:
aSb -> aaSbb
S -> ab
这就是上下文相关文法,因为它的第一个产生式左边有不止一个符号,所以你在匹配这个产生式中的S的时候必需确保这个S有正确的“上下文”,也就是左边的a和右边的b,所以叫上下文相关文法。

作者:徐辰
链接:https://www.zhihu.com/question/21833944/answer/40689967
来源:知乎
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