在 TOC 中,證明線性有界自動機 LBA ⊂ PSPACE?


線性有界自動機 (LBA) 是一種受限形式的圖靈機,其輸入磁帶是有限的。

示例

證明 LBA ⊂ PSPACE

PSPACE 是上下文相關語言集合的超集。

現在證明 LBA=PSPACE,

我們使用磁帶縮減的空間壓縮定理,該定理指出,

對於每個 k 磁帶 S(n) 空間有界離線圖靈機 M 和常數 c>0,存在一個磁帶 cS(n) 空間有界離線圖靈機 N,使得 L(M)=L(N)。

以下恆等式成立 −

DSPACE(S(n))=DSPACE(O(S(n)))

和 NSPACE(S(n))=NSPACE(O(S(n)))

由於 LBA 是一個磁帶 n 空間有界圖靈機,因此如下所述 −

LBA=NSPACE(n)---------------------(1)

現在根據薩維奇定理,如果 S 是完全空間可構造且 S(n)>log(n),則

NSPACE(S(n)) ⊆DSPACE(S^{2}(n)) -------------(2)

最終證明

LBA=NSPACE(n)............by(1)

⊆DSPACE(n^{2})............by(2)

⊂DSPACE(n^{3})............by 空間分層定理

⊆PSPACE

然後,空間層次結構需要完全空間可構造的 S(n)。

更新於: 2021 年 6 月 16 日

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