28. Abschlusseigenschaften

Seien Gi = ⟨Φi,Σi,Ri,Si⟩, i= 1,2 kontextfreie Grammatiken. Was passiert unter Vereinigung, Verkettung, Sternbildung, Durchschnitt, Komplement und Differenz der erzeugten Sprachen?

Vereinigung:

G  =⟨Φ1 ∪ Φ2  ∪ {S}, Σ1 ∪ Σ2, R,S ⟩  mit
    R  = R  ∪ R   ∪ {S →  S  , S → S  }
           1    2          1        2

Verkettung:

G  =⟨Φ1 ∪ Φ2  ∪ {S}, Σ1 ∪ Σ2, R,S ⟩  mit

    R  = R1 ∪ R2  ∪ {S →  S1S2 }

Sternbildung:

G =  ⟨Φ1 ∪ {S },Σ1, R,S ⟩  mit
 R  = R   ∪ {S →  S S, S →  ϵ}
        1          1

Durchschnitt: CFGs sind nicht abgeschlossen gegen Durchschnitt. Gegenbeispiel: L1 = {aibiaj} und L2 = {aibjaj}. Der Schnitt der beiden Mengen ist {aibiai}– dies ist nicht kontextfrei.

Komplement: Aus Abgeschlossenheit gegen Komplement würde Abgeschlossenheit gegen Durchschnitt folgen, deshalb sind CFGs auch nicht gegen Komplementbildung abgeschlossen.

Aus gegebenem Anlass die Schlussweise: Angenommen, L wäre kontextfrei. Dann würde aus der Kontextfreiheit von L1 L2 die Kontextfreiheit von L1L2 und durch erneute Komplementbildung die von L1L2 folgen. Damit könnten wir aus der Abgeschlossenheit gegen Vereinigung die gegen Schnitt folgern – gegen Schnitt ist die Menge der kontextfreien Sprachen aber nicht abgeschlossen, Widerspruch.

Differenz: Komplement ließe sich auf Differenz zurückführen, deshalb: Wieder nicht abgeschlossen.


Markus Demleitner

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