L系統(tǒng)
[拼音]:L xitong
[外文]:L system
一類動(dòng)態(tài)細(xì)胞自動(dòng)機(jī),在每一(時(shí)間)步上,其中的各個(gè)細(xì)胞可以由給定狀態(tài)變?yōu)橐粋€(gè)新的狀態(tài),或消亡或分裂為具有某種狀態(tài)組合的細(xì)胞串。A.林頓梅伊爾曾用這種細(xì)胞自動(dòng)機(jī)描述絲狀有機(jī)體的發(fā)育過(guò)程,所以叫作林頓梅伊爾系統(tǒng),簡(jiǎn)稱L系統(tǒng)。
在喬姆斯基形式語(yǔ)言理論中,字母表被分成終結(jié)字母表和非終結(jié)字母表部分,“字”是由終結(jié)字母組成的字母序列。在L系統(tǒng)中,沒(méi)有單獨(dú)的終結(jié)字母表,所有生成的字都在系統(tǒng)語(yǔ)言中;初始字母可以被初始字所代替;被注視的字所包含的各個(gè)字母同時(shí)進(jìn)行改寫(xiě)。每個(gè)字母代表一個(gè)細(xì)胞,用字表示細(xì)胞陣列發(fā)展的階段。生成式對(duì)應(yīng)于發(fā)展指令,這些指令的應(yīng)用使有機(jī)體生長(zhǎng)成已知類型。消亡的細(xì)胞可以用空字 e表示。細(xì)胞之間可以有,也可以沒(méi)有交互作用(信息傳遞)。有交互作用的有1L系統(tǒng)和2L系統(tǒng)。沒(méi)有交互作用的叫作0L系統(tǒng)。
0L系統(tǒng)是一個(gè)三元組Γ=(G,g,δ),其中G為一個(gè)有限非空集合,叫作字母表;g為G中元素的非空序列,即非空字;δ為一個(gè)(轉(zhuǎn)移)函數(shù),首先取作從G到G*(G中元素所能構(gòu)成的一切序列的集合)的有限非空子集的映射。然后,把δ擴(kuò)充為從G*到G*的有限非空子集的映射。
如果空字e不能替換任何字母,即對(duì) G中所有字母?,都有e?δ(?),就稱Γ為增殖0L系統(tǒng),簡(jiǎn)稱P0L系統(tǒng);如果對(duì)字母表內(nèi)每一個(gè)字母有且只有一個(gè)轉(zhuǎn)移規(guī)則,即對(duì)G中所有?,在G*中只有一個(gè)字p使δ(?)={p},就稱Γ為確定的0L系統(tǒng),簡(jiǎn)稱 D0L系統(tǒng)。顯然(P0L∪D0L)?0L。而既增殖又確定的DL系統(tǒng)稱為DP0L。
L系統(tǒng)舉例 設(shè)C =(G、g、δ),且
其中(?)表示分枝,│表示細(xì)胞間直壁,/為斜壁(不分左傾或右傾),取初始字g=4,G 和δ由表給出。終極字母集合T={3,(?),│,/}。轉(zhuǎn)移規(guī)則(1→3│2)表示每個(gè)處于狀態(tài)1的細(xì)胞到下一時(shí)刻分裂成為分別處于狀態(tài) 3和2由一個(gè)直壁隔開(kāi)的兩個(gè)新細(xì)胞;(2→3(4))意思是處于狀態(tài)2的細(xì)胞,下一時(shí)刻分裂成為一個(gè)處于狀態(tài)3的細(xì)胞和一個(gè)以它為基部分枝后處于狀態(tài)4的細(xì)胞。這是一個(gè)DP0L系統(tǒng)。由這個(gè)系統(tǒng)C能生成字的無(wú)窮序列,即L(C)。開(kāi)頭的六個(gè)字和它們的圖解如
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