Co to są Deterministyczne automaty skończone?
Deterministyczne automaty skończone (lub DFA) są automatami skończonych stanów, które akceptują lub odrzucają ciągi znaków poprzez przetworzenie ich przez sekwencję, która jest jednoznacznie określona dla każdego ciągu.
Termin „deterministyczny” odnosi się do faktu, że każdy ciąg, a zatem każda sekwencja stanów, jest unikalna. W DFA, ciąg symboli jest przetwarzany przez automat DFA, a każdy symbol wejściowy przejdzie do następnego stanu, który można określić.
Maszyny te nazywane są skończonymi, ponieważ istnieje ograniczona liczba możliwych stanów, które mogą zostać osiągnięte. Automat skończony jest nazywany deterministycznym tylko wtedy, gdy może spełnić oba warunki. DFA różnią się od automatów niedeterministycznych tym, że te ostatnie mogą przechodzić do więcej niż jednego stanu na raz i być aktywne w wielu stanach jednocześnie.
W praktyce, DFA składają się z pięciu komponentów (i są często oznaczane przez zestaw pięciu symboli znany jako 5-tuple). Składowe te obejmują:
- Skończoną liczbę stanów
- Zbiór symboli zwany alfabetem, również o skończonej liczbie
- Funkcję, która obsługuje przejścia między stanami dla każdego symbolu
- Wstępny stan początkowy, w którym podawane lub przetwarzane są pierwsze dane wejściowe
- Stan lub stany końcowe, zwane stanami akceptującymi.
Zobacz Sisense w akcji:
Explore Dashboard
How Can I Use Deterministic Finite Automata?
Mimo, że pierwotnie zostały stworzone jako abstrakcyjne modele matematyczne, DFA stały się dziś powszechne zarówno w informatyce jak i nauce o danych. Automaty skończone są używane przez większość kompilatorów języków komputerowych do pomocy w parsowaniu i przygotowywaniu kodu do rzeczywistego użycia. Dodatkowo, są one szeroko stosowane w systemach przetwarzania języka, w tym w przetwarzaniu języka naturalnego, aby pomóc programom zrozumieć, jak reagować na skomplikowane i zróżnicowane dane wejściowe.
DFA, z powodu ich niezdolności do aktywnego przebywania w wielu stanach jednocześnie, są również niezbędne we wszystkim, od algorytmów rozpoznawania haseł (aby określić, czy dane wprowadzone przez użytkownika są poprawne czy niepoprawne) do algorytmów filtrowania, a nawet w aplikacjach przetwarzania tekstu. W nauce o danych, podstawowe deterministyczne automaty skończone mogą być używane jako narzędzia sortujące podczas budowania hurtowni danych i innych systemów przechowywania danych.
Parsując dane w miarę ich napływu i określając ich właściwą lokalizację, DFA może zautomatyzować dużą część sortowania i zrobić to znacznie szybciej niż wykonując to zadanie ręcznie. W połączeniu z niedeterministycznym automatem skończonym (lub NFA), hurtownie danych mogą również stwierdzić, czy dane należą do więcej niż jednej lokalizacji. DFA i NFA mogą być użyte osobno, aby stworzyć znacznie szersze i efektywniejsze rozwiązanie.
Zobacz Sisense w akcjiPowrót do glosariusza