Quelques contributions en logique mathématique et en théorie des automates

Résumé : Les problèmes traités et les résultats obtenus dans ce travail s'inscrivent essentiellement dans le domaine de la théorie des automates, la logique mathématique et leurs applications. Dans un premier temps on utilise les automates finis pour démontrer l'automaticité de plusieurs structures logiques sur des mots finis écrits dans un alphabet infini dénombrable. Ceci nous permet de déduire la décidabilité des théories logiques associées à ces structures. On a considéré par exemple la structure $X=(Sigma^*;prec,clone)$ où $Sigma^*$ désigne l'ensemble des mots finis sur l'alphabet infini dénombrable $Sigma$, $prec$ désigne la relation de préfixe et $clone$ désigne le prédicat qui est vrai pour un mot se terminant par deux lettres identiques. On a démontré l'automaticité de la structure $X$ et la décidabilité de sa théorie du premier ordre et de sa théorie monadique du second ordre. On a aussi considéré des extensions de la structure $X$ obtenues en ajoutant des prédicats comme $sim$ qui est vrai pour deux mots de même longueur. Nous avons en particulier démontré la $M$-automaticité de la structure $(Sigma^*;prec,clone,sim)$, d'où la décidabilité de sa théorie du premier ordre. On a par ailleurs étudié des structures qui comportent le prédicat $diff$ qui est vrai pour un mot dont les lettres sont toutes distinctes. En particulier on a démontré l'automaticité de la structure $D=(Sigma^*;prec,clone,diff)$ et la décidabilité de sa théorie du premier ordre et de sa théorie monadique du second ordre. On a également obtenu, par interprétation logique, des résultats de décidabilité et des résultats d'indécidabilité pour plusieurs variantes des structures $X$ et $D$, ainsi que pour des familles de structures appelées emph{structure d'applications exclusives} et emph{structure de décomposition}.Dans un deuxième temps on s'est intéressé au problème de la réduction du nombre de transitions dans les automates finis. On a commencé par étendre le concept de emph{Common Follow Sets} d'une expression régulière aux automates finis homogènes. On a montré comment établir une liaison assez directe entre des systèmes de CFS spécifiques et les arbres binaires complets. Ce lien est prouvé en utilisant un objet combinatoire appelé emph{triangle d'Ératosthène - Pascal}. Cette correspondance permet de transformer la valeur qui nous intéresse (le nombre de transitions) en une valeur assez naturelle associée aux arbres (le poids d'un arbre). En effet, construire un automate ayant un minimum de transitions revient à trouver un arbre de poids minimal. On a montré, d'une part, que ce nombre de transitions est asymptotiquement équivalent à $n(log_2 n)^2$ (la borne inférieure). D'autre part, les tests expérimentaux montrent que pour les petites valeurs de $n$, les automates minimaux en nombre de transitions coïncident (en nombre et en taille) avec ceux obtenus par notre construction. Cela nous mène à suggérer que notre réduction est finalement une minimisation pour les automates triangulaires. Dans un dernier temps on a présenté une étude expérimentale concernant l'application des automates à trous dans le domaine de la recherche approchée de motif dans les dictionnaires de mots. Contrairement aux complexités théoriques, temps de recherche et espace de stockage exponentiels, nos expérimentations montrent la linéarité de l'automate à trous
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Mathématiques générales [math.GM]. Université Paris-Est, 2014. Français. 〈NNT : 2014PEST1013〉
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Soumis le : mardi 7 juin 2016 - 16:12:08
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Mohamed Dahmoune. Quelques contributions en logique mathématique et en théorie des automates. Mathématiques générales [math.GM]. Université Paris-Est, 2014. Français. 〈NNT : 2014PEST1013〉. 〈tel-01328133〉

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