Che cos’è l’Automata Finito Deterministico?
Gli automi finiti deterministici (o DFA) sono macchine a stati finiti che accettano o rifiutano stringhe di caratteri analizzandole attraverso una sequenza che è determinata unicamente da ogni stringa.
Il termine “deterministico” si riferisce al fatto che ogni stringa, e quindi ogni sequenza di stato, è unica. In una DFA, una stringa di simboli viene analizzata attraverso un automa DFA, e ogni simbolo in ingresso si sposterà allo stato successivo che può essere determinato.
Queste macchine sono chiamate finite perché c’è un numero limitato di stati possibili che possono essere raggiunti. Un automa finito è detto deterministico solo se può soddisfare entrambe le condizioni. I DFA differiscono dagli automi non deterministici in quanto questi ultimi sono in grado di passare a più di uno stato alla volta e di essere attivi in più stati contemporaneamente.
In pratica, i DFA sono costituiti da cinque componenti (e sono spesso denotati da un insieme di cinque simboli noto come 5-tuple). Questi componenti includono:
- Un numero finito di stati
- Un insieme di simboli noto come alfabeto, anch’esso in numero finito
- Una funzione che opera la transizione tra stati per ogni simbolo
- Uno stato iniziale di partenza dove viene dato o processato il primo input
- Uno stato o più stati finali, noti come stati di accettazione.
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Come posso usare gli automi finiti deterministici?
Anche se sono stati originariamente creati come modelli matematici astratti, i DFA oggi sono diventati diffusi sia nell’informatica che nella scienza dei dati. Gli automi finiti sono usati dalla maggior parte dei compilatori di linguaggi informatici per assistere nell’analisi e nella preparazione del codice per l’uso effettivo. Inoltre, sono ampiamente utilizzati nei sistemi di elaborazione del linguaggio, anche nell’elaborazione del linguaggio naturale, per aiutare i programmi a capire come rispondere a input unici e vari.
Le DFA, a causa della loro incapacità di abitare attivamente più stati contemporaneamente, sono anche essenziali in tutto, dagli algoritmi di riconoscimento delle password (per determinare se l’input di un utente è corretto o sbagliato) agli algoritmi di filtraggio e persino nelle applicazioni di elaborazione del testo. Nella scienza dei dati, gli automi finiti deterministici di base possono essere usati come strumenti di ordinamento quando si costruiscono magazzini di dati e altri sistemi di stoccaggio.
Analizzando i dati man mano che arrivano e determinando la loro corretta posizione, un DFA può automatizzare gran parte dell’ordinamento e farlo in modo significativamente più veloce dell’esecuzione manuale del compito. Quando combinato con un Non-deterministic Finite Automaton (o NFA), i data warehouse possono anche accertare se i dati appartengono a più di una posizione. DFA e NFA possono essere usati separatamente per creare una soluzione molto più ampia ed efficace.
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