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arXiv 2406.08136cs.FL
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从基于迁移的 Büchi 自动机合成 ω-正则表达式

$ω$-regular Expression Synthesis from Transition-Based Büchi Automata

Charles Pert, Dalal Alrajeh, Alessandra Russo

AI总结:

本文提出直接从基于迁移的 Büchi 自动机合成 ω-正则表达式的新方法,证明其可靠完备,并实验表明所得表达式更紧凑,对 recurrence 型 LTL 公式平均缩减超 50%,且能处理更多 LTL 公式。

摘要:

建模反应式系统的一种流行方法是使用 ω-正则语言。这些语言可以表示为非确定性 Büchi 自动机(NBA)或 ω-正则表达式。现有方法从基于状态的 NBA 合成表达式。从基于迁移的 NBA 合成通常通过将基于迁移的 NBA 转换为基于状态的 NBA 来完成。然而,这种转换可能会增加所合成表达式的复杂度。本文提出了一种直接从基于迁移的 NBA 合成 ω-正则表达式的新方法。我们证明了该方法是可靠且完备的。我们的实验结果表明,从基于迁移的 NBA 合成的 ω-正则表达式比从基于状态的 NBA 合成的表达式更紧凑。对于由 obligation、reactivity、safety 和 recurrence 型 LTL 公式计算得到的 NBA 尤其如此,在后一种情况下报告平均缩减超过 50%。我们还表明,当使用基于迁移的 NBA 而不是基于状态的 NBA 时,我们的方法能够成功地从更多 LTL 公式合成 ω-正则表达式。

英文摘要:

A popular method for modelling reactive systems is to use $ω$-regular languages. These languages can be represented as nondeterministic Büchi automata (NBAs) or $ω$-regular expressions. Existing methods synthesise expressions from state-based NBAs. Synthesis from transition-based NBAs is traditionally done by transforming transition-based NBAs into state-based NBAs. This transformation, however, can increase the complexity of the synthesised expressions. This paper proposes a novel method for directly synthesising $ω$-regular expressions from transition-based NBAs. We prove that the method is sound and complete. Our empirical results show that the $ω$-regular expressions synthesised from transition-based NBAs are more compact than those synthesised from state-based NBAs. This is particularly the case for NBAs computed from obligation, reactivity, safety and recurrence-type LTL formulas, reporting in the latter case an average reduction of over 50%. We also show that our method successfully synthesises $ω$-regular expressions from more LTL formulas when using a transition-based instead of a state-based NBA.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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