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[算法理论] 颠覆性发现:Wheeler 双仿真与数据压缩的深度联系

发布于:2026-06-30 22:00 最后更新:2026-07-01 09:22
#algorithm #automation #Data Structure

在过去的几十年里,双仿真已成为一个广泛的范式,应用于并发理论、模型检测、自动机理论、逻辑、编程语言和范畴理论等多个领域。本文探讨了双仿真与数据压缩之间的联系,尤其是与Wheeler自动机(Alanko et al., SODA 2020)之间的关系。

由于标准的双仿真概念并不适用,我们引入了Wheeler双仿真,即尊重所考虑Wheeler自动机的凸结构的双仿真。我们展示了Wheeler相似性会产生一个唯一的最小Wheeler非确定性有限自动机(NFA),这一点与标准双仿真类似。

特别是,在确定性情况下,我们能够恢复给定语言的最小Wheeler确定性自动机。此外,我们还表明,由Wheeler双仿真诱导的最小Wheeler NFA可以在线性时间内构建。这与标准双仿真的情况形成鲜明对比,后者对应的最小NFA构建时间为 $O(m \log n)$(其中 $m$ 为边的数量,$n$ 为状态的数量),需要适应Paige-Tarjan分区细化算法。

与以往的状态减少技术相比,我们的双仿真诱导构造首次实现了(i)获得规范的Wheeler NFA,和(ii)所得到的Wheeler NFA可以在线性时间内构建。

博主点评: 本文的创新之处在于将双仿真与Wheeler自动机结合,提供了一种新的视角来理解自动机的最小化过程。尤其是线性时间构建最小Wheeler NFA的能力,标志着理论计算机科学中的一项重要进展,值得进一步研究与应用。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2602.07964

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