mas714 笔记:undecidability

1 回顾: recursive 和 recursively enumerable

1.1 递归可枚举语言 Recursively Enumerable (r.e.) Languages

{L | there is a TM M such that L(M) = L}

——>这种语言的描述是不好的,如果语言w是图灵机TM可接受的,那么我们通过这种定义的方法是可以知道语言w在不在L(M)里面;但如果w不属于L(M),那么有可能会一直在图灵机里面循环

1.2 递归语言 Recursive Languages (decidable)


Σ*表示在最初tape上的状态 

 这种语言的描述是很好的,因为无论如何,最终语言w都会停在图灵机M的某一个状态上,也就不会出现2.1的死循环的情况

从另一方面说,递归语言可以想成,在有限的时间/步数内,我们可以判断一个语言w是否被图灵机M接受

2.1可以看成是2.2 的特殊情况

2 universal TM

图灵机Mu的输入是<M>#w,其中:

<M>表示图灵机M的描述(伪代码等形式)

#表示分隔符

w表示某一个语言 

 2.1 Lu

        首先,Lu是 r.e. 因为 对于r.e.的定义“{L | there is a TM M such that L(M) = L}”,我们只需要让Mu为定义中的图灵机M即可

        但是,Lu是decidable嘛?不是,因为对于有些input (<M>#w),如果w在M中loop的话,那么 (<M>#w)可能在Mu中也会陷入loop

3 规约

和NP完全问题的规约类似,只是这边不需要在多项式时间内进行规约

从一个语言归约到另一个语言

3.1 规约举例:Lu≤Lhalt

3.1.1 Halting Problem

 这里规约的作用是,说明halting problem也是undecidable 

 

         这里reduction操作不会再M上执行w,它只生成相应的M’

        也就是说,即使M在输入为w的时候陷入loop,reduction也不会陷入loop,因为它只是转化,不进行计算

         

 3.1.2 L374

规约过程:

 4 r.e. 语言的性质

4.1 性质的定义

predicate 对每个r.e.中的语言L做一个映射,映射到True还是False

4.2 性质举例

 4.3 注意

注意这边说的是语言的性质,不是图灵机/程序的性质

4.4 平凡的属性

        如果一个属性是平凡的,那么就表示要么所有语言都满足这个性质,要么所有语言都不满足这个性质——显然,平凡的属性是decidable的

        平凡的属性举例:

1)

注:语言的属性是定义在r.e的语言上的,所以这个相当于是所有的语言

 2)

这个相当于是空集

3) 

 也相当于全集

 4.5 莱斯定理

 

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