NFA แบบเต็มคือ Finite Automata และ DFA หมายถึง Finite Automata ที่กำหนดขึ้นเอง คำศัพท์ทั้งสองนี้เป็นของหัวข้อที่เรียกว่าทฤษฎีออโตมาตา ตามที่ชื่อบอกเป็นนัย ในภาษาที่เรียบง่าย ทฤษฎีออโตมาตะบอกเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเครื่องจักร นั่นคือขั้นตอนทางตรรกะใดที่ปฏิบัติตามเพื่อให้ได้ข้อสรุปของการคำนวณที่ได้รับมอบหมายให้ดำเนินการ
ดังนั้น ในเรื่องนี้ เงื่อนไขที่กำหนดทั้งสอง NFA และ DFA จึงเป็นแบบจำลองที่ช่วยให้เราทราบและทำแผนที่การทำงานของเครื่อง อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือโมเดลทั้งสองนี้ช่วยให้เราเข้าใจโมเดลอย่างง่ายเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากการทำแผนที่การทำงานของกระบวนการที่ซับซ้อนและอัลกอริธึมนั้นยาก
จุดประสงค์หลักของแบบจำลองเหล่านี้คือเพื่อแสดงการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการที่เกิดขึ้นในแต่ละขั้นตอน ซึ่งหมายความว่าในแต่ละขั้นตอน จะมีตัวเลือกในการไปยังสถานะอื่นหรืออยู่ในสถานะปัจจุบันในขั้นตอนต่อไป นี่คือสิ่งที่โมเดลแสดง
NFA กับ DFA
ความแตกต่างระหว่าง NFA และ DFA คือใน NFA มีหลายเส้นทางที่จะไปยังสถานะอื่นจากสถานะหนึ่งๆ อย่างไรก็ตาม ใน DFA มีเส้นทางเดียวเท่านั้นที่จะไปจากสถานะหนึ่งๆ
ตารางเปรียบเทียบระหว่าง NFA และ DFA
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | NFA | DFA |
| คำนิยาม | NFA คือไดอะแกรมการเปลี่ยนผ่านที่มีวิธีเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งได้มากกว่าหนึ่งวิธี | DFA เป็นไดอะแกรมการเปลี่ยนแปลงที่มีวิธีหนึ่งที่จะไปจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง |
| การดำรงอยู่ | NFA มีอยู่จริง | DFA เป็นแนวคิดทางทฤษฎี |
| ที่มา | NFA เป็นอิสระ | DFA มาจาก NFA |
| ง่ายต่อการก่อสร้าง | NFA นั้นง่ายต่อการสร้าง | DFA ค่อนข้างยากที่จะสร้าง |
| จำนวนรัฐถัดไป | จำนวนรัฐถัดไปคือหนึ่ง | จำนวนสถานะถัดไปอาจเป็นศูนย์ หนึ่งสถานะ หรือมากกว่า |
NFA คืออะไร?
NFA แบบเต็มคือ Finite Automata เป็นแนวคิดในทฤษฎีออโตมาตะ ซึ่งเปิดตัวครั้งแรกในปี 1959 โดย Michael O. Rabin และ Dana Scott การทำงานพื้นฐานของ NFA คือบริเวณที่มีสัญลักษณ์จำนวนมากที่ป้อนเข้า จากนั้นเครื่องจะแยกวิเคราะห์ทีละตัว สำหรับแต่ละสัญลักษณ์ เครื่องจะอยู่ในสถานะเฉพาะ เมื่อได้รับสัญลักษณ์เฉพาะ จะย้ายไปยังสถานะอื่น
เมื่อสัญลักษณ์หมดและไม่มีสัญลักษณ์อื่นเหลืออยู่ ระบบจะแสดงสถานะที่เครื่องปรากฏ อาจมีสถานะสุดท้ายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าอย่างน้อยหนึ่งสถานะ หากสถานะสุดท้ายจริงสอดคล้องกับสถานะสุดท้ายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าอย่างใดอย่างหนึ่ง เราก็บอกว่าภาษานั้นเข้ากันได้กับออโตมาตานั้น
ในกรณีของ Finite Automata แบบไม่กำหนดจุดตาย มีหลายสิ่งที่เราต้องคำนึงถึง สิ่งสำคัญคือใน NFA เรามีหลายวิธีในการย้ายจากรัฐหนึ่งไปยังอีกรัฐหนึ่ง ไม่สามารถกำหนดทรานซิชั่นได้โดยใช้สัญลักษณ์อินพุต ย้อนรอยอย่างไรก็ตามอาจหรืออาจไม่ได้รับอนุญาต
คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกอย่างของ NFA คือการมีอยู่ของทรานซิชันที่ว่างเปล่า โดยการเปลี่ยนแปลงที่ว่างเปล่า เราหมายความว่าออโตมาตะอาจไม่ใช้สัญลักษณ์ แต่ยังคงย้ายจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเนื่องจากการมีอยู่ของการเปลี่ยนแปลงสถานะที่ว่างเปล่านี้ Finite Automata ที่ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้านั้นง่ายต่อการสร้างและใช้พื้นที่น้อยมาก แต่ถึงแม้จะมีข้อดีของ DFA มากมาย แต่ NFA ก็ใช้เวลาในการแก้ไขการดำเนินการที่คล้ายคลึงกันมากกว่าที่ DFA จะทำ
DFA คืออะไร?
DFA หมายถึง Automata แบบกำหนดขอบเขต คล้ายกับ NFA นอกจากนี้ยังเป็นคำที่ใช้ในทฤษฎีออโตมาตา ซึ่งทำงานโดยปฏิบัติตามกลไกเดียวกับที่ใช้กับไฟไนต์ออโตมาตาแบบไม่กำหนดขอบเขต ใช้สตริงของสัญลักษณ์และแยกวิเคราะห์ทีละรายการ มีสถานะสุดท้ายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า หากหลังจากเสร็จสิ้นการแยกวิเคราะห์แล้ว สถานะสุดท้ายที่ไปถึงอยู่ในชุดของสถานะสุดท้ายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เราก็บอกว่า DFA ยอมรับสตริง มิฉะนั้นเราจะบอกว่าไม่ยอมรับสตริง
อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ต้องรู้คือ DFA ไม่มีอยู่จริง และเป็นเพียงแนวคิดทางทฤษฎีเท่านั้น DFA นั้นมาจาก NFA จริง ดังนั้น DFA ทั้งหมดจึงเป็น NFA แต่ NFA ทั้งหมดไม่ใช่ DFA ลักษณะที่สำคัญที่สุดของ DFA คือมีทางเดียวเท่านั้นที่จะได้รับจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง และไม่มีการเปลี่ยนสถานะเป็นโมฆะ และในขณะที่การย้อนรอยอาจหรือไม่ได้รับอนุญาตใน NFA แต่ก็มีอยู่ใน DFA เสมอ.
เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนสถานะว่างและเส้นทางสถานะหลายเส้นทาง จึงเห็นได้ชัดเจนว่ามีการเปลี่ยนแปลงสถานะที่สอดคล้องกับสัญลักษณ์อินพุตแต่ละรายการ DFA นั้นสร้างยากขึ้น เนื่องจากความต้องการเส้นทางที่ไม่เหมือนใครและใช้พื้นที่มากด้วย อย่างไรก็ตาม DFA ใช้เวลาน้อยกว่ามากในการดำเนินการกับปัญหาเมื่อเปรียบเทียบกับ NFA
ความแตกต่างหลักระหว่าง NFA และ DFA
บทสรุป
การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของเครื่องจักรเป็นส่วนสำคัญของการรู้วิธีสร้างเทคโนโลยีในอนาคต และวิธีการสร้างเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่กำหนดเองซึ่งเหมาะกับงานเฉพาะมากกว่า นอกจากนี้ยังช่วยให้เราทราบว่าเราควรให้การเพิ่มประสิทธิภาพแบบใดกับซอฟต์แวร์ เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นกับฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ก่อน
แม้ว่า DFA จะเป็นเพียงคำศัพท์เชิงแนวคิด แต่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจ เนื่องจากเราสามารถเข้าใจ NFA ประเภทต่างๆ ได้หลากหลายประเภท ซึ่งแตกต่างจากที่เราได้มา
