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Automaten und Berechenbarkeit 24 2 Kellerautomaten und kf. Sprachen Definition 2.1 (kontextfreie Grammatik) Ein Quadrupel G = (N,X,S,P) heißt kontextfreie Grammatik (CFG) genau dann, wenn 1. N,X sind nichtleere Mengen N heißt Menge der Nichtterminalsymbole X heißt Menge der Terminalsymbole 2. N∩X = ∅ 3. S ∈ N, S ist das Startsymbol 4. P ⊆ N×(N∪X) ∗ ist eine endliche Menge und heißt Menge der Produktionen Schreibweise: Für (A,w) ∈ P : A →G w
Automaten und Berechenbarkeit 25 Definition 2.2 (Ableitung) Es seien G = (N,X,S,P) eine CFG und u,v ∈ (N∪X) ∗ zwei Wörter. • u ist direkt nach v überführbar (bzw. v ist direkt aus u ableitbar), in Zeichen u ⊢G v, genau dann, wenn ∃u1 ∈ (N∪X) ∗ ∃u2 ∈ (N∪X) ∗ ∃A ∈ N∃w ∈ (N∪X) ∗ : u = u1Au2,v = u1wu2 und (A,w) ∈ P • u ist in n Schritten nach v überführbar (bzw. v ist in n Schritten aus u ableitbar), in Zeichen u ⊢n G ∃u0,u1,···,un ∈ (N∪X) ∗ : v, genau dann, wenn u0 = u,un = v und ui ⊢G ui+1 für alle i ∈ {0,···,n−1} u0 ⊢G u1 ⊢G u2 ⊢G ··· ⊢G un heißt Ableitungskette oder Ableitung. • u ist nach v überführbar, in Zeichen u ⊢∗ G ∃n ≥ 0 : u ⊢n G v. v, genau dann, wenn
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Definition 2.2 (Ableitung) Es seien G = (N,X,S,P) eine CFG und<br />
u,v ∈ (N∪X) ∗ zwei Wörter.<br />
• u ist direkt nach v überführbar (bzw. v ist direkt aus u<br />
ableitbar), in Zeichen u ⊢G v, genau dann, wenn<br />
∃u1 ∈ (N∪X) ∗ ∃u2 ∈ (N∪X) ∗ ∃A ∈ N∃w ∈ (N∪X) ∗ :<br />
u = u1Au2,v = u1wu2 und (A,w) ∈ P<br />
• u ist in n Schritten nach v überführbar (bzw. v ist in n Schritten<br />
aus u ableitbar), in Zeichen u ⊢n G<br />
∃u0,u1,···,un ∈ (N∪X) ∗ :<br />
v, genau dann, wenn<br />
u0 = u,un = v und ui ⊢G ui+1 für alle i ∈ {0,···,n−1}<br />
u0 ⊢G u1 ⊢G u2 ⊢G ··· ⊢G un heißt Ableitungskette oder<br />
Ableitung.<br />
• u ist nach v überführbar, in Zeichen u ⊢∗ G<br />
∃n ≥ 0 : u ⊢n G v.<br />
v, genau dann, wenn