Langage contextuel

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En informatique théorique, et spécialement en théorie des langages, un langage contextuel (en anglais context-sensitive language) est un langage formel engendré par une grammaire contextuelle. C'est un langage de type 1 dans la hiérarchie de Chomsky. Les langages contextuels sont les langages reconnus par les automates linéairement bornés, c'est-à-dire les machines de Turing dont la mémoire de travail est linéairement bornée en fonction de la taille de l'entrée. Parmi les quatre classes de la hiérarchie de Chomsky, les langages contextuels sont les moins utilisés, à la fois en théorie et en pratique.

Puissance d'expression[modifier | modifier le code]

Du point de vue de la théorie des automates, les langages contextuels sont reconnus par les machines de Turing non déterministes à mémoire linéairement bornée, appelés communément automates linéairement bornés. Une telle machine dispose, pour une entrée de taille n, d'une bande de mémoire kn, où k est une constante indépendante de n. Sur cette bande, ma machine a toutes les propriétés usuelles d'une machine de Turing.

Les langages reconnus par ces machines sont aussi appelés les langages NLIN-SPACE, pour signifier que la reconnaissance est non déterministe (N) et en espace linéaire. La classe LIN-SPACE est définie de même, sauf que les machines de Turing sont supposés être déterministes. Bien entendu, LIN-SPACE est contenue dans NLIN-SPACE, mais il n'est pas connu si on a ou non l'égalité LIN-SPACE=NLIN-SPACE. On conjecture généralement que ces classes sont distinctes. C'est l'un des deux célèbres problèmes posés par Kuroda (en), voir l'article « automate linéairement borné ».

Exemples[modifier | modifier le code]

  • Le langage L = { ap : p est un nombre premier } est contextuel. On peut montrer qu'il n'est pas algébrique, soit en appliquant le lemme d'itération, soit en utilisant le fait que tout langage algébrique sur une lettre est un langage rationnel, et que l'ensemble des exposants des mots d'un tel langage est une union finie de progressions arithmétiques finies ou infinies[1].
  • Des exemples de langages qui ne sont pas contextuels sont donnés par des langages récursifs dont le problème d'appartenance est un problème EXPSPACE. Un exemple est le test d'équivalence d'une paire d'expression rationnelle.

Propriétés des langages contextuels[modifier | modifier le code]

  • Les langages contextuels sont donc clos par intersection.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles[modifier | modifier le code]

  • Neil Immerman, « Nondeterministic space is closed under complementation », Journal on Computing, vol. 17, no 5,‎ 1988, p. 935–938 (DOI 10.1137/0217058, lire en ligne)
  • R. Szelepcsényi, « The method of forcing for nondeterministic automata », Acta Informatica, vol. 26, no 3,‎ 1988, p. 279-284

Ouvrages[modifier | modifier le code]

  • Pierre Wolper, Introduction à la calculabilité, Paris, Dunod,‎ 2006, 3e éd. (ISBN 978-2-10-049981-6)

Traduction[modifier | modifier le code]