Abstrakce v automatových algoritmech

Abstract

Tato práce si klade za cíl implementaci a experimentální porovnání protiřetězcových algoritmů s abstrakcí a bez abstrakce, které testují prázdnost alternujících automatů. Autor také navrhuje vlastní algoritmy s abstrakcí a navrhuje několik optimalizací pro existující abstraktní algoritmy. Práce popisuje teoretické pozadí studovaných algoritmů a navrhuje efektivní způsob implementace datových struktur, které jsou těmito algoritmy používány. Experimentální vyhodnocení na náhodných automatech ukazuje, že algoritmy bez abstrakce vykazují obecně lepší výsledky, neboť nevyužívají náročné operace průniku a komplementace shora a zdola uzavřených množin. V případě automatů s vysokou hustotou přechodů však algoritmy bez abstrakce zpomalují a algoritmy s abstrakcí naopak zrychlují.

The goal of this thesis is to implement and experimentally compare antichain-based algorithms with and without abstraction, which decide the emptiness of alternating finite automata. The author also proposes his own algorithms using abstraction and comes up with a few optimizations of existing abstract algorithms. The thesis introduces the theoretical background of studied algorithms and describes efficient ways to implement data structures which are used by these algorithms. The experimental evaluation over random automata shows that the algorithms without abstraction give us better results in general because they do not perform costly evaluation of closed set intersection and complementation. However, in case of automata with high transition density, the algorithms without abstraction tend to decelerate, while the abstract ones accelerate.