Wachsend kontextsensitive Sprache
Begriff aus der Theorie der Formalen Sprache
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Wachsend kontextsensitive Sprachen (englisch Growing Context Sensitive Languages, abgekürzt: GCSL) sind ein Begriff aus der Theorie der Formalen Sprachen, einem Teilgebiet der Theoretischen Informatik. Eine wachsend kontextsensitive Sprache wird mit formalen Grammatiken definiert, deren Regeln die folgende Eigenschaft haben: Die rechte Seite ist stets länger als die linke. Die Sprachklasse wurde 1986 definiert.[1]
Diese Sprachklasse hat in der Theorie folgende Bedeutung: Sie stellt eine echte Erweiterung der Klasse der kontextfreien Sprachen dar, bleibt aber eine Teilklasse von P. Robert McNaughton würdigte diese Klasse einmal als fehlende Sprachklasse in der Chomsky-Hierarchie.[2]
2002 zeigten Gundula Niemann und Jens Woinowski, dass GCSL mit der Klasse der azyklischen kontextsensitiven Sprachen übereinstimmt.[3]
Analog zu den deterministisch kontextfreien Sprachen werden auch die deterministisch wachsend kontextsensitiven Sprachen definiert: Die deterministische Variante des charakterisierenden Automaten wird hier als Definition gewählt. Hier ist bekannt, dass diese Klasse mit den Church-Rosser-Sprachen übereinstimmt.
Definitionen
- Eine Grammatik heißt streng monotone Grammatik, wenn Folgendes gilt:
- Alle Regeln aus haben folgende Gestalt:
- Das Nichtterminal taucht nur auf der linken Seite von Regeln in auf
- Wenn ist (also eine Regel von ) und , dann gilt:
- Alle Regeln aus haben folgende Gestalt:
- Streng monotone Grammatiken heißen auch wachsend kontextsensitiv.
- Die Klasse der Sprachen, die von wachsend kontextsensitiven Grammatiken erzeugt werden, ist die Klasse der wachsend kontextsensitiven Sprachen.
Alternative Charakterisierungen
GCSL lässt sich auf verschiedene Arten beschreiben:
- durch quasi streng monotone Grammatiken
- durch schrumpfende Zweikellerautomaten (sTPDA)
- durch azyklisch kontextsensitive Grammatiken
Alle Sprachen, die von einem deterministischen schrumpfenden Zweikellerautomaten akzeptiert werden, heißen deterministisch wachsend kontextsensitiv.
Eigenschaften
GCSL werden hier verglichen mit
- DGCSL, den deterministischen wachsenden kontextsensitiven Sprachen
- CFL, den kontextfreien Sprachen
- CSL, den kontextsensitiven Sprachen (äquivalent den monotonen Grammatiken)
- DCFL, den deterministischen kontextfreien Sprachen
- DCSL, den deterministischen kontextsensitiven Sprachen
Echte Inklusionen:
- CFL ⊊ GCSL ⊊ CSL
- DCFL ⊊ DGCSL ⊊ DCSL
- DGCSL ⊊ GCSL
GCSL ist abgeschlossen unter
- Vereinigung
- Durchschnittbildung mit regulären Sprachen
- Konkatenation
- Kleene-Stern
- -freien Homomorphismen
- inversen Homomorphismen
GCSL ist nicht abgeschlossen unter