Flashcards : Théorie des langages rationnels — 87 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'un langage en informatique formelle ?

Réponse

Un ensemble de suites d’objets élémentaires avec une signification.

2Question

Qu'est-ce qu'un alphabet en théorie des langages ?

Réponse

Un ensemble fini de symboles appelés lettres.

3Question

Qu'est-ce qu'un mot sur un alphabet Σ ?

Réponse

Une suite finie, éventuellement vide, de lettres de Σ.

4Question

Comment est noté le mot vide ?

Réponse

Par la lettre grecque ε.

5Question

Quelle est la différence entre Σ∗ et Σ+ ?

Réponse

Σ∗ contient tous les mots, Σ+ tous les mots non vides.

6Question

Qu'est-ce qu'un langage L sur un alphabet Σ ?

Réponse

Un ensemble de mots L inclus dans Σ∗.

7Question

Un langage peut-il être infini ?

Réponse

Oui, un langage peut être fini ou infini.

8Question

Donnez un exemple de langage infini sur Σ = {0, 1}.

Réponse

Les mots contenant un nombre pair de 1.

9Question

Qu'est-ce que la longueur d'un mot w ?

Réponse

La longueur |w| est le nombre total de lettres de w.

10Question

Quelle est la longueur de w = 011101 ?

Réponse

|w| = 6.

11Question

Combien de fois apparaît le symbole 1 dans w = 011101 ?

Réponse

|w|1 = 4.

12Question

Qu'est-ce que la concaténation de deux mots w1 et w2 ?

Réponse

C'est le mot obtenu en plaçant w2 après w1.

13Question

Quelle relation lie la longueur de w1 · w2 à celles de w1 et w2 ?

Réponse

|w1 · w2| = |w1| + |w2|.

14Question

Quel est l'élément neutre de la concaténation ?

Réponse

Le mot vide ε est l'élément neutre.

15Question

Pourquoi la concaténation n'est-elle pas commutative ?

Réponse

Parce que w1 · w2 peut différer de w2 · w1.

16Question

Quand un mot w est-il un palindrome ?

Réponse

Quand w est égal à son miroir wR.

17Question

Qu'est-ce qu'une distance sur un ensemble E ?

Réponse

Une fonction d : E² → R+ vérifiant séparation, symétrie et inégalité triangulaire.

18Question

Quelle condition exprime la séparation pour une distance ?

Réponse

d(x,y)=0⟺x=yd(x,y)=0 \Longleftrightarrow x=y

19Question

Quelle condition exprime la symétrie pour une distance ?

Réponse

d(x,y)=d(y,x)d(x,y)=d(y,x)

20Question

Quelle inégalité doit vérifier une distance pour trois points ?

Réponse

d(x,y)+d(y,z)≥d(x,z)d(x,y)+d(y,z)\ge d(x,z)

21Question

Qu'est-ce que la distance d'édition entre deux mots ?

Réponse

Le nombre minimal d'insertions et suppressions pour transformer un mot en un autre.

22Question

Que mesure la distance d'édition entre deux mots ?

Réponse

Le nombre minimal d'insertions et suppressions de lettres nécessaires.

23Question

Quelle est la distance d'édition entre "dog" et "bugs" ?

Réponse

Elle vaut 5.

24Question

Comment obtenir la distance d'édition 5 entre "dog" et "bugs" ?

Réponse

Par deux suppressions et trois insertions.

25Question

Qu'est-ce qu'un langage décidable sur un alphabet Σ ?

Réponse

Un langage avec un algorithme répondant vrai pour tout mot dedans et faux pour tout mot hors.

26Question

Le langage des nombres premiers est-il décidable ?

Réponse

Oui, il est décidable.

27Question

Quel algorithme permet de décider le langage des nombres premiers ?

Réponse

Le crible d'Ératosthène.

28Question

Comment décide-t-on le langage vide ?

Réponse

Par un algorithme qui répond toujours faux.

29Question

Comment décide-t-on le langage Σ∗ ?

Réponse

Par un algorithme qui répond toujours vrai.

30Question

Le langage des programmes qui s'arrêtent sur une entrée donnée est-il décidable ?

Réponse

Non, il est indécidable quel que soit le langage de programmation.

31Question

Comment décide-t-on le langage des programmes qui s'arrêtent en moins de dix secondes ?

Réponse

En compilant et exécutant avec une limite de dix secondes.

32Question

Quand un mot w appartient-il à l'union A ∪ B de deux langages A et B ?

Réponse

Si w appartient à A ou à B.

33Question

Qu'est-ce que le complémentaire A∁ d'un langage A ?

Réponse

L'ensemble des mots de Σ∗ qui n'appartiennent pas à A.

34Question

Quelle égalité vérifie le complémentaire double A∁∁ ?

Réponse

A∁∁ = A.

35Question

Que vaut l'union A ∪ A∁ pour un langage A ?

Réponse

A ∪ A∁ = Σ∗.

36Question

Comment s'exprime la concaténation de deux langages L1 et L2 ?

Réponse

L1 · L2 = {w1 · w2 | w1 ∈ L1 et w2 ∈ L2}.

37Question

Que représente Lk pour un langage L et un entier k ?

Réponse

L'ensemble des mots obtenus en concaténant k mots de L, qui peuvent être différents.

38Question

Quelle est la définition de l'étoile de Kleene L∗ ?

Réponse

L∗ = ⋃n≥0 Ln, ensemble des mots concaténant un nombre fini, éventuellement nul, de mots de L.

39Question

Qu'est-ce que Pref(L) pour un langage L ?

Réponse

L'ensemble des mots qui sont des préfixes d'au moins un mot de L.

40Question

Qu'est-ce qu'une expression régulière ?

Réponse

Un motif formel décrivant un langage par alternation, concaténation et étoile de Kleene.

41Question

Que représente e? dans une expression régulière ?

Réponse

L'optionnel, soit e ou ε.

42Question

Que signifie e+ dans une expression régulière ?

Réponse

Au moins une occurrence de e, soit ee∗.

43Question

Que représente en dans une expression régulière ?

Réponse

Exactement n occurrences de e.

44Question

Quels sont les atomes de la syntaxe inductive de RegΣ ?

Réponse

∅, ε et chaque lettre a ∈ Σ.

45Question

Quelles expressions forme-t-on avec e1 et e2 en RegΣ ?

Réponse

Les expressions e1 + e2, e1e2 et e1∗.

46Question

Que fait la sémantique d'une expression régulière e ?

Réponse

Elle associe à e un langage L(e) en interprétant ses atomes et opérateurs.

47Question

Qu'est-ce que la sémantique d'une expression régulière e ∈ RegΣ ?

Réponse

C'est le langage L(e) défini inductivement selon la structure de e.

48Question

Quelle est la valeur de L(∅) en sémantique des expressions régulières ?

Réponse

L(∅) est le langage vide ∅.

49Question

Que vaut L(ε) pour une expression régulière ?

Réponse

L(ε) est le langage contenant uniquement la chaîne vide {ε}.

50Question

Que représente L(a) pour une lettre a ∈ Σ ?

Réponse

L(a) est le langage contenant la lettre a {a}.

51Question

Comment s'exprime la concaténation L(e₁e₂) en termes de L(e₁) et L(e₂) ?

Réponse

L(e₁e₂) est le produit L(e₁)·L(e₂).

52Question

Comment s'exprime l'union L(e₁+e₂) en termes de L(e₁) et L(e₂) ?

Réponse

L(e₁+e₂) est l'union L(e₁) ∪ L(e₂).

53Question

Comment s'exprime l'étoile L(e₁^*) en termes de L(e₁) ?

Réponse

L(e₁^*) est l'étoile de Kleene L(e₁)^*.

54Question

Qu'est-ce qu'un langage rationnel ?

Réponse

Un langage L est rationnel s'il existe une expression régulière e telle que L=L(e).

55Question

Quelles opérations sur langages rationnels restent rationnelles ?

Réponse

L'union, la concaténation et l'étoile conservent la rationalité.

56Question

Peut-on affirmer la clôture des langages rationnels par intersection et complément ?

Réponse

Non, la définition syntaxique ne permet pas de l'affirmer directement.

57Question

Pourquoi tout langage fini est-il rationnel ?

Réponse

Parce qu'il est décrit par une expression régulière de la forme w₁+…+wₙ.

58Question

Quels sont les langages rationnels parmi le vide et Σ* ?

Réponse

Le langage vide ∅ et le langage Σ* sont tous deux rationnels.

59Question

Comment décrire Σ* si Σ={a₁,…,aₙ} ?

Réponse

Par l'expression régulière (a₁+…+aₙ)*.

60Question

Un langage rationnel est-il toujours décidable ?

Réponse

Oui, tout langage rationnel est décidable.

61Question

Qu'en est-il de la rationalité d'un langage indécidable comme H ?

Réponse

Un langage indécidable comme H n'est pas rationnel.

62Question

Qu'est-ce qu'un automate fini ?

Réponse

Un quintuplet A=(Q,Σ,δ,I,F) avec Q, Σ finis, δ⊆Q×Σ×Q, I≠∅, F.

63Question

Qu'est-ce qu'un chemin étiqueté par un mot w ?

Réponse

Une suite d'arêtes consécutives portant successivement les lettres de w et partant d'un état initial.

64Question

Quand un automate accepte-t-il un mot w ?

Réponse

S'il existe un chemin étiqueté par w allant d'un état initial à un état acceptant.

65Question

Comment se définit le langage L(A) d'un automate A ?

Réponse

L'ensemble des mots w qu'A accepte, soit L(A)={w∈Σ* | A accepte w}.

66Question

Pourquoi un mot peut-il être refusé par un automate ?

Réponse

Parce qu'un chemin existe sans aboutir à un état acceptant ou parce qu'aucun chemin ne porte ce mot.

67Question

Qu'impose un automate déterministe sur ses états initiaux ?

Réponse

Il possède exactement un état initial.

68Question

Quelle condition doit respecter chaque état et lettre dans un automate déterministe ?

Réponse

Il existe au plus une arête sortante étiquetée par cette lettre.

69Question

Qu'est-ce qu'un automate non déterministe ?

Réponse

Un automate qui ne respecte pas les conditions du déterminisme.

70Question

Quand un mot est-il accepté dans un automate non déterministe ?

Réponse

Dès qu'il possède au moins un chemin acceptant.

71Question

Combien de chemins étiquetés par un mot peut avoir un automate déterministe ?

Réponse

Au plus un chemin étiqueté par ce mot.

72Question

Qu'est-ce qu'un automate complet ?

Réponse

Un automate où chaque état a au moins une arête sortante pour chaque lettre.

73Question

Quelle différence y a-t-il entre un automate complet et un déterministe concernant les chemins étiquetés ?

Réponse

Un complet a au moins un chemin pour chaque mot, un déterministe au plus un.

74Question

Qu'est-ce qu'une transition spontanée dans un automate ?

Réponse

Une transition étiquetée par ε empruntée sans lire de lettre d'entrée.

75Question

Que fait l’algorithme de complétion dans un automate ?

Réponse

Il ajoute un état puits non acceptant avec une boucle pour chaque lettre et redirige les arêtes manquantes vers lui.

76Question

Que garantit le théorème de Kleene pour toute expression régulière ?

Réponse

Il existe un ε-NFA dont le langage est celui de l’expression régulière.

77Question

Que construit l’algorithme de Thompson pour une expression régulière ?

Réponse

Un ε-NFA avec un unique état initial et un unique état acceptant distinct.

78Question

Combien d’états possède l’automate de Thompson pour une expression avec n symboles ?

Réponse

Il possède exactement 2n états.

79Question

Qu’est-ce que la fermeture ε avant d’un état q ?

Réponse

L’ensemble des états atteignables depuis q par des transitions ε, incluant q.

80Question

En quoi consiste la suppression arrière des transitions ε ?

Réponse

À ajouter des arêtes pour chaque motif ε suivi d’une lettre, puis supprimer toutes les transitions ε.

81Question

Comment fonctionne un algorithme itératif de point fixe ?

Réponse

Il construit une suite croissante d’ensembles et s’arrête quand un ensemble est stable.

82Question

Qu'est-ce que la fermeture epsilon avant ε_A^forward(q) ?

Réponse

L'ensemble des états atteignables depuis q par des transitions ε uniquement.

83Question

Comment commence le calcul itératif de la fermeture epsilon ?

Réponse

Il initialise chaque cellule avec l'état q et ses successeurs immédiats par ε.

84Question

Quand s'arrête le calcul itératif de la fermeture epsilon ?

Réponse

Lorsque deux colonnes successives sont identiques.

85Question

Quelle transition crée-t-on pour chaque p dans ε_A^forward(q) et chaque transition p x→_A r ?

Réponse

Une transition q x→ r dans l'automate sans transitions ε.

86Question

Que doit-on faire si un état acceptant r appartient à ε_A^forward(p) ?

Réponse

Déclarer p acceptant dans l'automate sans transitions ε.

87Question

Que possède tout ε-NFA A sur l'alphabet Σ ?

Réponse

Un NFA équivalent A′ sur Σ avec le même nombre d'états.

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1. Comment définit-on un langage en théorie des langages ?

2. Quelle propriété caractérise un alphabet Σ\Sigma ?

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