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本终点固定min-even。主线用一份确定监控器建立真正的输入/输出博弈,完成递归求解、控制器与反策略;选修再核LAR、Safra和进展度量。题面里的控制器看得到当前输入,不得借用下一轮输入。

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第一题:确定监控器与完整行动表 ​

环境每轮先给req、ready两个比特,控制器再给grant。目标为

φ=G(grant→ready) ∧ (GFready→G(req→Fgrant)).

公平前提失败只解除响应义务,安全义务始终保留。初始pending=false,读完每个联合字母后更新

pending′=(pending∨req)∧¬grant.

若grant且非ready,永久进入D;否则pending′假时到Q,pending′真且ready假时到P₀,pending′真且ready真时到P₁。优先级为Q:0、P₀:2、P₁:1、D:1。

构图时Q、P₀、P₁为环境顶点;对每个q和输入i∈{00,01,10,11},建控制器顶点qᶦ,输入比特按(req,ready)排列。环境边q→qᶦ标i,控制器边按grant标0或1,中间顶点优先级一律3。

四状态乘四种输入的朴素展开原有4×(1+4)=20个顶点。这里把D及其四个输入中间顶点合成一个优先级1的自环陷阱D,得到3×5+1=16个顶点。因为一旦进D,所有输入输出都永久拒绝,这个合并不改变任何获胜结论。D上的自环概括所有后续动作。

问题:写出12个控制器顶点的两条动作边,并解释为什么保留动作标签,即使两条边终点相同。

解答 ​

控制器顶点 grant=0 grant=1
Q⁰⁰ Q D
Q⁰¹ Q Q
Q¹⁰ P₀ D
Q¹¹ P₁ Q
P₀⁰⁰ P₀ D
P₀⁰¹ P₁ Q
P₀¹⁰ P₀ D
P₀¹¹ P₁ Q
P₁⁰⁰ P₀ D
P₁⁰¹ P₁ Q
P₁¹⁰ P₀ D
P₁¹¹ P₁ Q

另有12条环境输入边及D自环,所以按动作边计为12+24+1=37条。Q⁰¹的两个输出都到Q,若只保存无标签简单图,可合并为36条不同端点边;提取实现时仍须知道选择的是grant=0还是1,不能从同一终点猜输出。

在从未进入D的运行中,Q无限出现等价于请求没有永久拖欠。若Q只有限出现,之后一直pending:ready无限则P₁无限、最小色1拒绝;ready有限则最终只到P₀、最小色2接受。D自环独立惩罚任何一次非法授权。这证明监控器识别给定公式,而非错误地把全部义务都放进环境假设的后件。

第二题:在16顶点图上执行Zielonka ​

按Zielonka的min-even递归求解,不先猜控制器。定义以下集合简记:

A0={Q,Q00,Q01,Q11,P001,P011,P101,P111},Z={P0,P000,P010,P100,P110,Q10}.

问题:验证A₀是Even到Q的吸引域,列两次顶层递归及全部非空子调用的结果。

解答 ​

最小色0只在Q,故p=Even。A₀中的中间顶点都有一个输出直接到Q;其余中间顶点没有这样的边。P₀、P₁归环境,它们可选择ready=0的输入逃开A₀,因此不被加入;Q作为目标已经在内。故Attr₀(Q)=A₀。

第一次剩余图为H={D,P₁}∪Z。它的最小色1出现在D、P₁,Odd吸引域就是{D,P₁}:剩余控制器顶点都有去P₀的出口,P₀在H中只剩ready=0输入。

去掉{D,P₁}后是Z,最低色2在P₀,Even可以从所有Z顶点吸引到P₀,故Even赢全部Z。回H取Even吸引域,P₁的所有保留输入后继也都在Z,于是B=Z∪{P₁};余下{D}由Odd在1自环获胜。因此首次递归准确返回:H中只有D由Odd胜,其余由Even胜。

回16顶点原图计算Attr₁({D})。任何控制器顶点都保留一个非D输出,没有新的点被强迫吸入;任何环境顶点也没有直接到D的边。因此顶层B={D}。

第二次递归G∖{D}再次取A₀,剩余H′={P₁}∪Z。H′去掉Odd目标P₁后是Z,由Even赢;回H′的Even吸引域为整个H′,所以H′全部由Even赢。此时顶层首次子结果的对手区为空,剩余15顶点全部归Even。

非空调用 第一个吸引域 首次子调用结果 第二步或返回
G,全16点 A₀ Odd= B={D},再解G∖
H={D,P₁}∪Z Even=Z B={P₁}∪Z,再解
Z Z 空图 Even=Z
空图 Odd=
G∖ A₀ Even=H′,Odd为空 Even全15点
H′={P₁}∪Z Even=Z B=H′,余下空图
Z,再次出现 Z 空图 Even=Z

最终 W0=V∖{D},W1={D}。注意H与H′中的P₁不能反复生成优先级1环:它们的ready=1中间顶点已经被A₀删除,保留动作只会去P₀;这正是子图版本必须一起核对的原因。

第三题:控制器与两种失败接口 ​

从第二题提取输出,并比较两种改动:一是硬件禁止grant=1,二是改成Moore时序,先输出后看到输入。给出获胜控制器或能响应其实际选择的环境反策略。

解答 ​

选择以下Mealy输出:ready=0一律grant=0;ready=1时,若当前是P₀/P₁或req=1,则grant=1,否则grant=0。这就是两记忆状态的pending控制器。Q对应pending=false,P₀/P₁可合并为pending=true;它们的颜色区别用于监控历史,不是控制逻辑必须保留的额外一位。

安全性由输出式直接保证。只要某请求尚未回答,pending就保持真;GFready保证未来某轮ready,届时授权并清除欠账。该策略满足所有环境输入下的完整条件式,而不是只通过表中一条示例路径。

若禁止grant=1,环境始终输入(req,ready)=(1,1)。控制器只能输出0,监控器从Q到P₁后永久留P₁;环境公平成立,响应失败。从Q这一真正的初态已经不可实现,不只是在已坏的D上失败。

Moore接口中,环境一直req=true;见本轮输出grant=0就给ready=true,见grant=1就给ready=false。一旦授权,立即进入D;如果始终不授权,则ready始终true而永久欠请求,停留奇色。若希望反策略在出现非法授权后也显式维持公平,可在首次非法授权后改为永远ready=true;安全已被破坏,且GFready仍成立。

Q为Mealy可实现、Moore不可实现,同一公式在两种时序中有不同答案。反策略必须在它实际能观察输出的Moore回合中作选择,不能在Mealy版本里偷看尚未输出的grant。

第四题:同一个无限字的Muller、LAR与Rabin检查 ​

取Q={a,b,c},确定转移为读x就到x,接受族F={{a,b},{b,c}}。LAR初始排列abc,使用正文min-even公式:旧命中位置k的前缀在F时输出2(3−k),否则再加1。

问题:对 c2(bc)ω 与 (abc)ω 判断Muller及LAR是否一致;另对优先级{0,1,2},写出对应的Rabin对。

解答 ​

第一个字的Inf集合为{b,c},Muller接受。前两个c先给命中位置3与1,可能输出1与5;后续读b、c后,排列最终在bca与cba之间交替,命中位置2且前缀总为{b,c},无限输出2。因此LAR也接受,有限前缀中的1无关。

第二个字最终每次命中位置3,前缀为不在F中的{a,b,c},无限输出1,LAR与Muller都拒绝。

min-even可写为两对Rabin:E₀=∅、F₀={优先级0顶点};E₂={优先级0或1顶点}、F₂={优先级2顶点}。第一对处理0无限;第二对处理0、1都有限而2无限。若求语言补且自动机确定完整,Streett应把每对坐标交换成(F₀,E₀)、(F₂,E₂),不能只换条件名称。

第五题:Safra名字与绿色为何缺一不可 ​

给NBA:初态p、F={f},p在a和b上都到{p,f},f在a上到{f},在b上无后继。名字池1到5,原树先序分配本轮开始时未使用的最小名字。

问题:写出aa及bb后的树,再判断 aω、bω;解释普通子集状态为何不能区分。

解答 ​

首个a或b后均为根1:{p,f}、孩子2:{f}。第二个a使孩子2保留f;根的新孩子3被老2去重,2的新孩子4覆盖2,因此2变绿并删4。aa后仍为根1:{p,f}、孩子2*:{f}。

第二个b使旧孩子2标签为空,新孩子必须另取名字3,得到根1:{p,f}、孩子3:{f},没有绿色。沿 aω,2永久存在且无限绿;沿 bω,根不绿,子节点不断消失并改名,Rabin没有成功对。

两个输入的普通子集序列都从{p}变成{p,f}后不变。在 bω 中,各时刻看见的f来自不同短命分支,不存在无限访问f的同一运行。这正是确定化额外记录接受进展的必要性。

第六题:核验小进展度量与反策略边界 ​

采用q/r/b/u四顶点度量例:q由Even行动、优先级1、后继r/b;r由Even行动、优先级0、后继q;b由Odd行动、优先级1、自环;u由Odd行动、优先级2、后继q/b。奇色1计数上界2。

问题:验证μ(q)=1、μ(r)=0、μ(b)=μ(u)=⊤是固定点,提取双方各一份策略。能否把所有⊤顶点任意选一条⊤后继视为一般Odd策略提取法?

解答 ​

q的r后继需要Prog(0,1)=1,b后继需要⊤,Even取最小得到1。r优先级0对有限1重置为0。b从⊤提升仍⊤,u在q的有限值和b的⊤之间取最大为⊤,所以整轮不变。

Even取q→r、r→q,循环最小色0;Odd取u→b、b→b,循环最小色1。这份具体反策略可以直接验证,但⊤本身没有记录所有Odd顶点该怎样推进,不能据此证明任意⊤内部选择都获胜。一般应另提取反策略,或交换玩家并把优先级加1后再求有限度量。

验收清单 ​

  1. 优先级约定、输入输出先后、monitor读字位置保持一致
  2. 16顶点来自明确的D陷阱合并;输出标签不因相同终点而丢失
  3. 第二次吸引域在正确的原当前图计算,子图删除后仍总有后继
  4. 获胜控制器覆盖所有环境路径,失败证书是可执行环境策略
  5. 接受条件转换在完整无限后缀上等价,不用有限好前缀代替
  6. 名字、绿色、有限度量与⊤分别承担的证明义务清楚可核对