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P2 An Efficient Normalisation Procedure for Linear Temporal Logic and Very Weak Alternating Automata

线性时序逻辑与极弱交替自动机的一种高效规范化过程
LICS Proceedings of the 35th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science2020匹配度 3/10 · 论文属于LTL与自动机理论,改进了形式化验证中常用的规范化和Rabin自动机构造,可能作为形式化验证基础工具;但未涉及LLM/Agent、程序静态分析、浮点或贝叶斯程序分析,与当前核心交叉方向距离较远。引用 11 inbox
Salomon Sickert, Javier Esparza
crossref: 2026-09-12

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一句话:提出LTL的直接语法规范化过程,得到单指数爆炸的范式,并用于构造确定性Rabin自动机。

该论文研究线性时序逻辑(LTL)的规范化问题。经典结果证明 Past LTL 可等价转换为 GFφ_i ∨ FGψ_i 形式,Chang、Manna 与 Pnueli 据此给出 LTL 范式,但已有规范化过程最坏情况为非初等爆炸,且需经由无计数器自动机与星自由正则表达式的复杂路径。作者提出一种直接且纯语法的 LTL 规范化过程,得到与 Chang 等人可比的范式,最坏情况仅有单指数爆炸。作为应用,论文给出将 LTL 翻译为确定性 Rabin 自动机的简单算法:先规范化公式,再翻译为特殊的极弱交替自动机,最后使用仅对这些自动机有效的简单确定化过程。

问题
如何以更直接、更高效的方式将 LTL 公式规范化为经典范式;已有规范化过程最坏情况非初等爆炸,且需经过复杂的自动机与正则表达式路径。
方法
提出纯语法、直接的 LTL 规范化过程,并利用规范化结果将 LTL 转为特殊极弱交替自动机,再通过仅适用于该类自动机的简单确定化得到确定性 Rabin 自动机。
评估
以最坏情况复杂度为评估标准,说明新规范化过程仅产生单指数爆炸,并展示其在 LTL 到确定性 Rabin 自动机翻译中的应用。
原文摘要(Abstract)

In the mid 80s, Lichtenstein, Pnueli, and Zuck proved a classical theorem stating that every formula of Past LTL (the extension of LTL with past operators) is equivalent to a formula of the form Λni =1 GFφi ∨FGψi, where φi and ψi contain only past operators. Some years later, Chang, Manna, and Pnueli built on this result to derive a similar normal form for LTL. Both normalisation procedures have a non-elementary worst-case blow-up, and follow an involved path from formulas to counter-free automata to star-free regular expressions and back to formulas. We improve on both points. We present a direct and purely syntactic normalisation procedure for LTL yielding a normal form, comparable to the one by Chang, Manna, and Pnueli, that has only a single exponential blow-up. As an application, we derive a simple algorithm to translate LTL into deterministic Rabin automata. The algorithm normalises the formula, translates it into a special very weak alternating automaton, and applies a simple determinisation procedure, valid only for these special automata.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot5510,
  title = {An Efficient Normalisation Procedure for Linear Temporal Logic and Very Weak Alternating Automata},
  author = {Salomon Sickert and Javier Esparza},
  booktitle = {LICS},
  year = {2020},
  doi = {10.1145/3373718.3394743}
}