c-automates-giiiiive/Aloyse et Vincent/nfa_determi.c

/********************************************/
/* Determinisation et Minimisation des NFAs */
/********************************************/

#include "nfa_determi.h"
#include "nfa.h"

/************************/
/* Procédure principale */
/************************/

// Fonction auxiliaire pour convertir une file d'états en une représentation
// entière unique
static uint dequeue_to_uint(dequeue *states) {
  uint result = 0;
  for (uint i = 0; i < size_dequeue(states); ++i) {
    result |= (1 << lefread_dequeue(states, i));
  }
  return result;
}

// Fonction auxiliaire pour vérifier si un ensemble d'états est final
static bool is_final_state(dequeue *states, dequeue *finals) {
  for (uint i = 0; i < size_dequeue(states); ++i) {
    if (mem_dequeue(lefread_dequeue(states, i), finals)) {
      return true;
    }
  }
  return false;
}

// Procédure de déterminisation. Le Booléen names indique si les noms des
// nouveaux états (des ensembles d'états de l'ancien NFA) doivent être
// sauvegardés dans le DFA.
nfa *nfa_determinize(nfa *thenfa, bool recording) {
  printf("Déterminisation de l'automate1\n");
  fflush(stdout);
  // Créer un nouvel automate pour représenter le DFA
  nfa *dfa = (nfa *)malloc(sizeof(nfa));
  // Créer un graphe avec la taille de l'alphabet de l'automate initial
  dfa->trans = create_lgraph_noedges(0, thenfa->trans->size_alpha);
  dfa->initials = create_dequeue();
  dfa->finals = create_dequeue();
  // Copier les noms des lettres de l'alphabet;
  dfa->alpha_names = nfa_copy_alpha(thenfa);
  // Initialiser les noms des états si nécessaire
  if (recording) {
    dfa->state_names = (char **)malloc(sizeof(char *));
  } else {
    dfa->state_names = NULL;
  }

  // Initialiser l'état initial du DFA
  // recopier les états initiaux de l'automate initial
  dequeue *initial_set = create_dequeue();
  copy_dequeue_right(initial_set, thenfa->initials, 0);
  // on les transforme en binaires
  uint initial_state = dequeue_to_uint(initial_set);
  // On ajoute l'état initial du DFA en decimal à la file des états initiaux du
  // DFA
  lefins_dequeue(initial_state, dfa->initials);

  // Utiliser une file pour gérer les ensembles d'états à explorer
  dequeue *queue = create_dequeue();
  // Ajouter l'état initial à la file
  lefins_dequeue(initial_state, queue);

  // tableau de booléens pour marquer les états visités de taille 2^size_graph
  barray *visited = create_barray(1 << thenfa->trans->size_graph);
  // Marquer l'état initial comme visité
  settrue_barray(visited, initial_state);

  // Carte pour stocker les ensembles d'états réels
  dequeue **state_sets =
      (dequeue **)malloc((1 << thenfa->trans->size_graph) * sizeof(dequeue *));
  // on int
  state_sets[initial_state] = initial_set;

  // Traiter chaque ensemble d'états
  while (!isempty_dequeue(queue)) {
    uint current_state = lefpull_dequeue(queue);
    // stocke cet ensemble d'états initiaux dans le tableau `state_sets` à
    // l'indice `initial_state`
    dequeue *current_set = state_sets[current_state];

    // Vérifier si l'état actuel est un état final
    if (is_final_state(current_set, thenfa->finals)) {
      lefins_dequeue(current_state, dfa->finals);
    }

    // Traiter chaque lettre de l'alphabet
    for (uint letter = 0; letter < thenfa->trans->size_alpha; ++letter) {
      dequeue *next_set = create_dequeue();

      // Calculer l'ensemble des états atteignables par la lettre actuelle
      for (uint i = 0; i < size_dequeue(current_set); ++i) {
        uint state = lefread_dequeue(current_set, i);
        dequeue *transitions = thenfa->trans->edges[state][letter];
        for (uint j = 0; j < size_dequeue(transitions); ++j) {
          uint next_state = lefread_dequeue(transitions, j);

          if (!mem_dequeue(next_state, next_set)) {
            lefins_dequeue(next_state, next_set);
          }
        }
      }

      // Convertir le prochain ensemble en une représentation entière unique
      uint next_state = dequeue_to_uint(next_set);

      // Si le prochain état n'a pas été visité, l'ajouter à la file et le
      // marquer comme visité
      if (!getval_barray(visited, next_state)) {
        settrue_barray(visited, next_state);
        lefins_dequeue(next_state, queue);
        state_sets[next_state] = next_set;
      } else {
        delete_dequeue(next_set);
      }

      // Ajouter la transition au DFA
      if (dfa->trans->size_graph <= current_state) {
        dfa->trans->size_graph = current_state + 1;
        dfa->trans->edges = (dequeue ***)realloc(
            dfa->trans->edges, dfa->trans->size_graph * sizeof(dequeue **));
        for (uint k = 0; k < dfa->trans->size_graph; ++k) {
          dfa->trans->edges[k] =
              (dequeue **)malloc(dfa->trans->size_alpha * sizeof(dequeue *));
          for (uint l = 0; l < dfa->trans->size_alpha; ++l) {
            dfa->trans->edges[k][l] = create_dequeue();
          }
        }
      }
      lefins_dequeue(next_state, dfa->trans->edges[current_state][letter]);
    }

    // Enregistrer le nom de l'état si nécessaire
    if (recording) {
      char *state_name = (char *)malloc(256 * sizeof(char));
      sprintf(state_name, "{");
      for (uint i = 0; i < size_dequeue(current_set); ++i) {
        if (i > 0) {
          strcat(state_name, ",");
        }
        char buffer[10];
        sprintf(buffer, "%u", lefread_dequeue(current_set, i));
        strcat(state_name, buffer);
      }
      strcat(state_name, "}");
      dfa->state_names[current_state] = state_name;
    }

    delete_dequeue(current_set);
  }

  // Nettoyage
  delete_dequeue(queue);
  delete_barray(visited);
  free(state_sets);

  printf("Fin de la déterminisation1\n");
  fflush(stdout);
  return dfa;
}

// Complementation
nfa *nfa_complement(nfa *thenfa) {
  printf("Complémentation de l'automate\n");
  fflush(stdout);
  // Déterminiser l'automate
  nfa *det_nfa = nfa_determinize(thenfa, false);

  // Compléter l'automate déterminisé
  uint num_states = det_nfa->trans->size_graph;
  uint num_letters = det_nfa->trans->size_alpha;
  printf("Complémentation de l'automate1\n");
  fflush(stdout);

  // Créer un nouvel état de puits
  uint sink_state = num_states;
  lgraph *new_trans = create_lgraph_noedges(num_states + 1, num_letters);
  printf("Complémentation de l'automate2\n");
  fflush(stdout);
  // Copier les transitions existantes
  for (uint state = 0; state < num_states; state++) {
    for (uint letter = 0; letter < num_letters; letter++) {
      printf("Complémentation de l'automate3\n");
      fflush(stdout);
      dequeue *transitions = det_nfa->trans->edges[state][letter];
      if (transitions != NULL) {
        printf("Complémentation de l'automate4\n");
        fflush(stdout);
        new_trans->edges[state][letter] = transitions;
      } else {
        printf("Complémentation de l'automate5\n");
        fflush(stdout);
        new_trans->edges[state][letter] = create_dequeue();
        printf("Complémentation de l'automate6\n");
        fflush(stdout);
        rigins_dequeue(sink_state, new_trans->edges[state][letter]);
        printf("Complémentation de l'automate7\n");
        fflush(stdout);
      }
    }
  }

  // Ajouter des transitions vers l'état de puits pour les transitions
  // manquantes
  for (uint letter = 0; letter < num_letters; letter++) {
    new_trans->edges[sink_state][letter] = create_dequeue();
    rigins_dequeue(sink_state, new_trans->edges[sink_state][letter]);
  }

  printf("Complémentation de l'automate8\n");
  fflush(stdout);
  // Créer le nouvel automate avec les transitions complétées
  nfa *comp_nfa = (nfa *)malloc(sizeof(nfa));
  comp_nfa->trans = new_trans;
  comp_nfa->initials = det_nfa->initials;
  comp_nfa->alpha_names = nfa_copy_alpha(det_nfa);
  comp_nfa->state_names = nfa_copy_all_names(det_nfa);

  // Inverser les états finaux et non finaux
  barray *finals_barray = create_barray(num_states + 1);
  for (uint state = 0; state < num_states; state++) {
    if (!mem_dequeue(state, det_nfa->finals)) {
      settrue_barray(finals_barray, state);
    }
  }
  settrue_barray(finals_barray, sink_state);

  // Créer la liste des états finaux
  comp_nfa->finals = create_dequeue();
  for (uint state = 0; state <= num_states; state++) {
    if (getval_barray(finals_barray, state)) {
      rigins_dequeue(state, comp_nfa->finals);
    }
  }
  printf("Complémentation de l'automate9\n");
  fflush(stdout);
  // Libérer la mémoire
  delete_barray(finals_barray);
  nfa_delete(det_nfa);

  return comp_nfa;
}