Pełna forma NFA to skończone automaty, a DFA oznacza deterministyczne automaty skończone. Oba te terminy należą do przedmiotu zwanego teorią automatów, jak sugerują ich nazwy. W prostym języku teoria automatów mówi nam o tym, jak działa maszyna, to znaczy, jakie logiczne kroki należy wykonać, aby dojść do konkluzji obliczenia, na którym miała operować.
Tak więc w tym temacie oba podane terminy NFA i DFA są tak naprawdę modelami, które pomagają nam poznać i odwzorować funkcjonowanie maszyny. Należy jednak zauważyć, że oba te modele pomagają nam zrozumieć głównie modele proste, ponieważ mapowanie działania złożonych procesów i algorytmów jest trudne.
Głównym celem tych modeli jest pokazanie przejścia, jakie przechodzi proces na każdym etapie. Oznacza to, że na każdym etapie istnieje możliwość przejścia do innego stanu lub pozostania w obecnym stanie w kolejnym kroku. To właśnie pokazują modele.
NFA a DFA
Różnica między NFA i DFA polega na tym, że w NAS jest wiele ścieżek prowadzących do innego stanu z określonego stanu, jednak w DFA jest tylko jedna ścieżka, do której można przejść z określonego stanu.
Tabela porównawcza między NFA i DFA
| Parametry porównania | NFA | DFA |
| Definicja | NFA to diagram przejścia, w którym istnieje więcej niż jeden sposób przejścia z jednego stanu do drugiego. | DFA to diagram przejścia, w którym istnieje jeden sposób przejścia z jednego stanu do drugiego. |
| Istnienie | NFA faktycznie istnieje. | DFA to koncepcja teoretyczna. |
| Pochodzenie | NFA jest niezależny. | DFA jest pochodną NFA. |
| Łatwość budowy | NFA jest łatwy do skonstruowania. | DFA jest stosunkowo trudny do zbudowania. |
| Liczba następnych stanów | Liczba kolejnych stanów to jeden. | Liczba następnych stanów może wynosić zero, jeden lub więcej. |
Co to jest NFA?
Pełna forma NFA to Finite Automata. Jest to pojęcie w teorii automatów, po raz pierwszy wprowadzone w 1959 roku przez Michaela O. Rabina i Danę Scott. Podstawowa praca NAS polega na tym, że istnieje kilka symboli, które są wprowadzane, a maszyna analizuje je jeden po drugim. Dla każdego symbolu maszyna jest w określonym stanie. Po otrzymaniu określonego symbolu przechodzi do innego stanu.
Gdy symbole są wyczerpane i nie ma już żadnego innego symbolu, odnotowuje się stan, w jakim znajduje się maszyna. Może istnieć jeden lub więcej wstępnie zdefiniowanych stanów końcowych. Jeżeli rzeczywisty stan końcowy odpowiada jednemu z predefiniowanych stanów końcowych, to mówimy, że język jest zgodny z tymi automatami.
W przypadku niedeterministycznych automatów skończonych należy pamiętać o kilku rzeczach. Najważniejsze z nich to to, że w NAS mamy wiele sposobów na przechodzenie z jednego stanu do drugiego. Przejścia nie mogą być jednoznacznie określone przez ich symbole wejściowe. Jednak cofanie się może, ale nie musi być dozwolone.
Inną bardzo znaczącą cechą NFA jest istnienie pustych przejść. Przez puste przejście rozumiemy, że automaty mogą nie konsumować symbolu, ale mimo to przechodzić z jednego stanu do drugiego z powodu istnienia tego pustego przejścia stanu. Niedeterministyczne automaty skończone są łatwiejsze w budowie i zajmują bardzo mało miejsca. Ale pomimo tak wielu zalet DFA, NFA zużywają więcej czasu na rozwiązanie podobnej operacji niż DFA.
Co to jest DFA?
DFA oznacza deterministyczne automaty skończone. Podobnie jak NFA, jest to również termin używany w teorii automatów, która działa na zasadzie tego samego mechanizmu, co niedeterministyczne automaty skończone. Pobiera ciąg symboli i analizuje je jeden po drugim. Istnieją predefiniowane stany końcowe. Jeśli po zakończeniu parsowania osiągnięty stan końcowy znajduje się w zbiorze predefiniowanego stanu końcowego, wtedy mówimy, że ciąg jest akceptowany przez DFA, w przeciwnym razie mówimy, że go nie akceptuje.
Jednak najważniejszą rzeczą, którą należy wiedzieć, jest to, że DFA nie istnieje w rzeczywistości i jest tylko koncepcją teoretyczną. DFA faktycznie pochodzi od NFA, a zatem wszystkie DFA są NFA, ale wszystkie NFA nie są DFA. Najważniejszą cechą DFA jest to, że istnieje tylko jeden sposób na przejście z jednego stanu do drugiego i nie ma przejść do stanu zerowego, a chociaż śledzenie wsteczne może być lub nie być dozwolone w NAS, jest ono zawsze obecne w DFA.
Ponieważ brak jest zerowego przejścia stanu i wielu ścieżek stanu, oczywiste jest, że istnieje zmiana stanu odpowiadająca każdemu symbolowi wejściowemu. DFA są trudniejsze do zbudowania ze względu na zapotrzebowanie na unikalną ścieżkę i zajmują dużo miejsca. Jednak DFA zajmuje znacznie mniej czasu na rozwiązanie problemu w porównaniu z NFA.
Główne różnice między NFA a DFA
Wniosek
Zrozumienie, jak działają maszyny, jest ważną częścią wiedzy, jak budować przyszłe technologie i jak budować niestandardowe maszyny i urządzenia, które są lepiej dostosowane do konkretnego zadania. Pomaga nam również wiedzieć, jakie optymalizacje powinniśmy wprowadzić do oprogramowania, aby mogło wydajniej pracować z istniejącym sprzętem.
Mimo że DFA jest tylko terminem pojęciowym, ważne jest, aby zrozumieć, ponieważ na tej podstawie jesteśmy w stanie zrozumieć wiele innych rodzajów NFA, innych niż te, z których je wyprowadziliśmy.
