在 TOC 中,证明线性有界自动机 LBA ⊂ PSPACE?


线性有界自动机 (LBA) 是一种受限形式的图灵机,其输入磁带是有限的。

示例

证明 LBA ⊂ PSPACE

PSPACE 是上下文相关语言集合的超集。

现在证明 LBA=PSPACE,

我们使用磁带缩减的空间压缩定理,该定理指出,

对于每个 k 磁带 S(n) 空间有界离线图灵机 M 和常数 c>0,存在一个磁带 cS(n) 空间有界离线图灵机 N,使得 L(M)=L(N)。

以下恒等式成立 −

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

和 NSPACE(S(n))=NSPACE(O(S(n)))

由于 LBA 是一个磁带 n 空间有界图灵机,因此如下所述 −

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

现在根据萨维奇定理,如果 S 是完全空间可构造且 S(n)>log(n),则

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

最终证明

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

⊆DSPACE(n^{2})............by(2)

⊂DSPACE(n^{3})............by 空间分层定理

⊆PSPACE

然后,空间层次结构需要完全空间可构造的 S(n)。

更新于: 2021 年 6 月 16 日

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