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定义Definition

Rabin 与 Streett 接受条件

Rabin acceptance · Streett acceptance · Rabin–Streett duality

以有限/无限访问集合对表达存在与全称长期义务,逐项推导Rabin和Streett取补时的坐标交换。

形式陈述 ​

Rabin与Streett是在有限控制图上判断无限运行的两类接受条件。运行仍是有限状态图上的无限序列ρ。对S⊆Q,记Inf(S)表示ρ无限次访问S,Fin(S)表示仅有限次访问S,两者恰好互否定。

给定有限集合对族 P={(Ei,Fi):1≤i≤k},用命题联结词组合各个 Fin/Inf 条件。本页固定以下坐标约定:

R(P)=⋁i=1k(Fin(Ei)∧Inf(Fi)),S(P)=⋀i=1k(Inf(Ei)⇒Inf(Fi)).

Rabin要求至少一对满足“坏集最终离开、好集反复到达”。Streett要求每一对都满足“前件若反复出现,后件也反复出现”。k=0时空析取为假,空合取为真;无论哪种条件,非确定自动机仍须存在无限运行。

文献有时交换good/bad名称或对的次序。比较公式时应看Fin/Inf真正放在哪一坐标,而不是只对照字母E、F。

直觉

Rabin可以给运行多条可选的长期接受理由,选中一对兑现即可。Streett则是一张全部都要履行的条件清单;但若某项前件只出现有限次,该项以后便没有无限要求。

强公平/compassion常有Streett形式:某动作若无限次使能,就须无限次执行。这里新增的是自动机接受对及其对偶,而不是重新定义强公平。还要注意,一项Streett公平义务不逐个匹配每次请求的响应;有限次发生且最后未回答的请求,可能不违反这份无限频率条件。

例子与边界

同一组集合对不是同一语义 ​

取Q含r₁、g₁、r₂、g₂,使用两对 Ei={ri},Fi={gi}。每个无限周期中写出的状态都依次重复,计算如下:

周期状态 Rabin Streett 原因
g₁,r₂ 接受 拒绝 第一对给Fin(r₁)且Inf(g₁);第二项Streett反复r₂却无g₂
r₁,g₁,r₂,g₂ 拒绝 接受 两个E都无限,Rabin无可选坏集;两项Streett均有回应
g₁,g₂ 接受 接受 Rabin任选一对;Streett两个前件都不成立

因此“Rabin存在一对”并不是把Streett的“每一对”机械替成“某一对”。括号内的逻辑结构也不同:一个是Fin∧Inf,一个是Inf⇒Inf。

两对集合分别形成Fin(E)且Inf(F)的候选,Rabin对候选取或;Streett对每项Inf(E)推出Inf(F)取且。

逐式求补,为什么要交换坐标 ​

使用命题逻辑的德摩根律,

¬R(Ei,Fi)i=1k=⋀i(Inf(Ei)∨Fin(Fi))=⋀i(Inf(Fi)⇒Inf(Ei))=S(Fi,Ei)i=1k.

同理 ¬S(Ei,Fi)i=R(Fi,Ei)i。在本页固定约定下,取补同时交换Rabin/Streett与每对的两个坐标,不能只换接受条件名称。

例如单对E={r}、F={g},运行gω满足R(E,F)。它不满足补条件S(F,E),因为g无限而r不无限;若错误使用S(E,F),前件r不无限,反而也接受。

条件对偶与自动机语言对偶 ​

确定完整自动机每个字有唯一运行,因此上述对偶可直接给出语言补。非确定自动机则不同:设一个字可以选择进入只含g的环,也可以进入只含r的环。第一条运行满足R(E,F),第二条满足它的运行补S(F,E);两台非确定机器仍都接受这个字。

语言补要求没有任何原接受运行,涉及存在量词变成全称。确定化或交替对偶能够处理这一层,而单纯变换接受对不能。

无限频率不等于逐请求响应 ​

若状态r只出现一次,此后永远在不含g的中性状态t,Streett(r,g)仍成立,因为Inf(r)为假;响应规格G(r→Fg)却失败。把响应要求编译成Streett前,通常需要增加一个pending状态,记住尚未兑现的请求,让永久欠账变成持续的接受义务。

推论与应用

Büchi要求Inf(F),可写成单对Rabin(∅,F),也可写成Streett(Q,F)。co-Büchi要求Fin(B),则可用Rabin(B,Q)或Streett(B,∅)表达。这里利用每条无限运行在有限Q中必无限访问Q。

min-even奇偶条件也能写成Rabin:对每个偶数e,取 Ee={q:Ω(q)<e}、Fe={q:Ω(q)=e}。存在一对成立,恰好表示某个偶数e无限出现且所有更小优先级只有限出现。

Safra确定化中,一对分别记录“某名字的树节点缺席”与“该节点完成一轮接受进展”。Rabin的Fin/Inf组合因此能表达同一份持续存在的进展证据,而不只是“某些时刻总能找到一个看起来不错的分支”。

参考资料
关系图谱9 个相邻概念 · 2 类关系

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