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Enregistrement W4383554657 · doi:10.1145/3607471

Co-lexicographically Ordering Automata and Regular Languages - Part I

2023· article· en· W4383554657 sur OpenAlexaff
Nicola Cotumaccio, Giovanna D’Agostino, Alberto Policriti, Nicola Prezza

Notice bibliographique

RevueJournal of the ACM · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
Thématiquesemigroups and automata theory
Établissements canadiensDalhousie University
Organismes subventionnairesEuropean Commission
Mots-clésLexicographical orderRegular languageMathematicsAutomatonDiscrete mathematicsConstant (computer programming)Nondeterministic finite automatonω-automatonCombinatoricsPrefixDeterministic automatonRegular expressionOrder (exchange)State (computer science)Nested wordClosure (psychology)Finite-state machineQuantum finite automataAutomata theoryComputer scienceAlgorithmTheoretical computer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The states of a finite-state automaton 𝒩 can be identified with collections of words in the prefix closure of the regular language accepted by 𝒩. But words can be ordered, and among the many possible orders a very natural one is the co-lexicographic order. Such naturalness stems from the fact that it suggests a transfer of the order from words to the automaton’s states. This suggestion is, in fact, concrete and in a number of articles automata admitting a total co-lexicographic ( co-lex for brevity) ordering of states have been proposed and studied. Such class of ordered automata — Wheeler automata — turned out to require just a constant number of bits per transition to be represented and enable regular expression matching queries in constant time per matched character. Unfortunately, not all automata can be totally ordered as previously outlined. In the present work, we lay out a new theory showing that all automata can always be partially ordered, and an intrinsic measure of their complexity can be defined and effectively determined, namely, the minimum width p of one of their admissible co-lex partial orders –dubbed here the automaton’s co-lex width . We first show that this new measure captures at once the complexity of several seemingly-unrelated hard problems on automata. Any NFA of co-lex width p : (i) has an equivalent powerset DFA whose size is exponential in p rather than (as a classic analysis shows) in the NFA’s size; (ii) can be encoded using just Θ(log p ) bits per transition; (iii) admits a linear-space data structure solving regular expression matching queries in time proportional to p 2 per matched character. Some consequences of this new parameterization of automata are that PSPACE-hard problems such as NFA equivalence are FPT in p , and quadratic lower bounds for the regular expression matching problem do not hold for sufficiently small p . Having established that the co-lex width of an automaton is a fundamental complexity measure, we proceed by (i) determining its computational complexity and (ii) extending this notion from automata to regular languages by studying their smallest-width accepting NFAs and DFAs. In this work we focus on the deterministic case and prove that a canonical minimum-width DFA accepting a language ℒ–dubbed the Hasse automaton ℋ of ℒ–can be exhibited. ℋ provides, in a precise sense, the best possible way to (partially) order the states of any DFA accepting ℒ, as long as we want to maintain an operational link with the (co-lexicographic) order of ℒ’s prefixes. Finally, we explore the relationship between two conflicting objectives: minimizing the width and minimizing the number of states of a DFA. In this context, we provide an analogue of the Myhill-Nerode Theorem for co-lexicographically ordered regular languages.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0010,006
Communication savante0,0050,009
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,271
Écart entre enseignants0,255 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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