Máquina de Turing multifita

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Uma máquina de Turing multifita é uma máquina de Turing comum com várias fitas. Inicialmente a entrada aparece na fita 1 e todas as outras vazias, como cada fita tem sua própria cabeça para ler e escrever, a função de transição pode ler, escrever e mover as cabeças em algumas ou todas as fitas simultaneamente.

Definição formal[editar | editar código-fonte]

Uma máquina de Turing com k fitas também pode ser descrita como uma 7-upla , onde

  • é um conjunto finito de estados
  • é um alfabeto finito de símbolos
  • é o alfabeto da fita (conjunto finito de símbolos)
  • é o número de fitas
  • é o estado inicial
  • é o símbolo branco
  • é o conjunto dos estados finais
  • é uma função parcial chamada função de transição, onde é o movimento para a esquerda, é o movimento para a direita e k é qual fita está sendo referenciada.

A expressão = (qi, a1, ..., ak) = (qj, b1, ..., bk, E, D, ..., E) significa que, se a máquina está no estado qi e as cabeças 1 a k estão lendo símbolos a1 a ak, a máquina vai para o estado qj, escreve os símbolos b1 a bk e direciona cada cabeça para mover para a esquerda ou direita, ou permanecer parada, conforme especificado.

Máquinas de Turing multifita parecem ser mais poderosas que as MTs comuns, mas podemos mostrar que elas são equivalentes em poder. Duas máquinas são equivalentes se elas reconhecem a mesma linguagem.

Equivalência entre uma máquina multifita e uma de fita simples[editar | editar código-fonte]

Seja M uma MT multifita e S uma MT equivalente de fita única. A ideia da prova é mostrar como simular M com S. Digamos que M tenha k fitas. Então S simula o efeito de k fitas armazenando sua informação na sua única fita. Ela usa o novo símbolo # como um delimitador para separar o conteúdo das diferentes fitas. Além do conteúdo dessas fitas, S tem que manter registro das posições das cabeças. Ela faz isso escrevendo um símbolo de fita com um ponto acima dele para marcar o local onde a cabeça estaria naquela fita.

S = "Sobre a entrada w = w1 ... wn:

  1. Primeiro S põe sua fita no formato que representa todas as k fitas de M. A fita formada contém
#w*1w2 ... wn#*#*# ... #
  1. Para simular um único movimento, S faz uma varredura na sua fita desde o primeiro #, que marca a extremidade esquerda, até o (k + 1)-ésimo #, que marca a extremidade direita, de modo a determinar os símbolos sob as cabeças virtuais. Então, S faz uma segunda passagem para atualizar as fitas conforme a maneira pela qual a função de transição de M estabelece.
  2. Se em algum ponto S move uma das cabeças virtuais sobre um #, essa ação significa que M moveu a cabeça correspondente para a parte previamente não lida em branco daquela fita. Portanto, S escreve um símbolo em branco nessa célula da fita e desloca o conteúdo da fita, a partir dessa célula até o # mais à direita, uma posição para a direita. Então ela continua a simulação tal qual anteriormente."

Bibliografias[editar | editar código-fonte]

  • Michael Sipser. Introdução à Teoria da Computação. Tradução brasileira de "Introduction to the Theory of Computation" (PWS Publishing Company, 2nd edition, 2005), por Ruy de Queiroz, revisão Newton Vieira, Cengarle Learning, 2007 ISBN 978-85-221-0499-4.
Teoria de autômatos: linguagem formal e gramática formal
Hierarquia
Chomsky
Gramática Linguagem Reconhecedor
Tipo-0 Irrestrita Recursivamente enumerável Máquina de Turing
-- -- Recursiva Máquina de Turing que sempre para
Tipo-1 Sensível ao contexto Sensível ao contexto Autômato linearmente limitado
Tipo-2 Livre de contexto Livre de contexto Autômato com pilha
Tipo-3 Regular Regular Autômato finito


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