Hiérarchie de Chomsky
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La hiérarchie de Chomsky est une classification des langages décrits par les grammaires formelles, proposée en 1956 par le linguiste Noam Chomsky. Elle est aujourd'hui largement utilisée en informatique, en particulier pour la conception d'interpréteurs ou de compilateurs, ou encore pour l'analyse des langages naturels.
Voir l'article Grammaire formelle pour une brève présentation de la hiérarchie de Chomsky.
Sommaire |
[modifier] Définition
La grammaire d'un langage est définie grâce à quatre éléments :
- T : symboles terminaux (appelé également "alphabet" ou "vocabulaire terminal")
- N : symboles non-terminaux
- R : règles
- S (S ∈ N) : axiome (symbole de départ)
Les règles définissent les lois d'enchassement des "mots" du langage, sa grammaire. En français par exemple, la structure : sujet + verbe + compléments est un élément de grammaire. Bien entendu, les langages naturels ont une grammaire bien moins précise que celle des langages de programmation.
[modifier] Cinq classes de grammaires
Selon Chomsky, les langages sont constitués en 5 classes (type 0 à type 4) hiérarchiquement imbriquées. Les langages de type 0 sont les plus généraux et incluent donc les langages de type 1 (dits "contextuels") qui incluent eux-mêmes les langages de type 2 (dits "hors-contexte") qui incluent eux-mêmes les langages de type 3 (dits "réguliers").
La classification des langages dépend des grammaires qui les engendrent. Ainsi, un langage de type i est engendré par une grammaire de type i. La classification des grammaires est faite en fonction de la forme de leurs règles.
[modifier] Générales (type 0)
Les règles sont de la forme : w1 ↦ w2 où w1 et w2 ∈ (N ∪ T)*
Ces grammaires sont très puissantes, mais le temps pour savoir si une phrase appartient ou non à celle-ci n'est pas forcément fini. Précisément, ce sont les langages récursivement énumérables, reconnaissables par machine de Turing : si une phrase appartient à une telle grammaire, on le saura en temps fini; sinon, la machine boucle sans donner de réponse.
[modifier] Contextuelles (type 1)
Les règles sont de la forme : sXt ↦ swt où s, w et t ∈ (N ∪ T)* et X ∈ N.
Ces grammaires sont dites contextuelles, car le remplacement d'un élément non-terminal peut dépendre des éléments autour de lui : son contexte. Les langages produits sont exactement ceux reconnus par machine de Turing linéairement bornée non déterministes.
[modifier] Hors-contexte (type 2)
Les règles sont de la forme : X ↦ w où X ∈ N et w ∈ (N ∪ T)*.
Ici, plus de contexte, ce qui signifie que les éléments non-terminaux sont traités individuellement. Ces grammaires produisent exactement les langages reconnaissables par automate à pile.
[modifier] Rationnelles (type 3)
Les règles sont de la forme : X ↦ a ou X ↦ Ya (ou aY) où X et Y ∈ N et a ∈ T.
Les langages rationnels sont exactement ceux reconnus par automate fini.
[modifier] À choix finis (type 4)
Les règles sont de la forme : X ↦ a où X ∈ N et a ∈ T. Cette classe, trop restreinte, est souvent omise dans la hiérarchie.
