正規語言的性質、幫浦引理與最小化

右不變的等價關係(right-invariant equivalence relation)

右不變性是讓「不可區分關係」在你繼續讀下去時仍表現良好的規則。直覺是:若兩個前綴本來就可互換,那麼在兩者後面「接上同一個下一個符號」必然仍讓它們可互換——多讀一些,絕不該把本來相同的處境弄成不同。具有此性質的關係尊重「往右讀」這個動作,因此稱為「右不變」。

精確地說,Σ(Sigma)上字串的等價關係 ≡ 是右不變的(右同餘),若每當 x ≡ y,就有對 Σ 中每個符號 a 都成立 xa ≡ ya(因而對每個字串 z 都有 xz ≡ yz)。Myhill-Nerode 關係 ≡_L 恰好具備此性質:若 x 與 y 對 L 有相同的未來,則 xa 與 ya 也是,因為 xa 的任何續接 z 不過是 x 的續接 az。這正是讓等價類能當作 DFA 狀態的原因:從某一類出發,讀符號 a 永遠帶你到「單一個、定義良好」的類,這恰恰就是轉移函數 δ(delta)。

右不變性是「靜態、純語言」的關係與「動態、逐步」的機器之間的橋梁。一台 DFA 的可達性也誘導出一個右不變關係(兩個字串相關,若它們把機器帶到同一狀態),而任何「有限指數、且其類尊重 L」的右不變關係都能轉成一台 DFA。Myhill-Nerode 關係是「最粗」的這種關係——它盡可能多地合併——這正是它產生最小機器的原因。

若對某 L 有「aa」≡_L「b」,右不變性就逼出「aaa」≡_L「ba」、「aab」≡_L「bb」,並對每個接上的符號依此類推。所以兩個前綴一旦被併入同一個 DFA 狀態,從它們離開的每條同標籤箭頭就必須一致。

從等價的前綴讀同一個符號,會到達等價的前綴——這就是轉移函數。

右不變性只限制「在右邊」接上符號;對「在左邊」前置則不作任何主張,這正契合自動機由左而右讀取輸入的方式。一個「有限指數、且細分(尊重)L」的右不變關係,正是 DFA 所實現的東西。

又称
right congruenceright-invariance右同餘右不變性