The expressive power of the shuffle product.

Jean Berstel, Luc Boasson, Olivier Carton, Jean-Éric Pin, Antonio Restivo



Résumé : Le produit de mélange (ou shuffle) des langages est de plus en plus étudié, car il constitue un outil standard pour la modélisation des algèbres de processus. Il demeure en même temps l'une des opérations les plus mystérieuses sur les langages réguliers. Antonio Restivo a lancé le défi de caracteriser la plus petite classe de langages contenant les singletons et fermé pour les opérations booléennes, le produit et le produit de mélange. Nous présentons une série de résultats partiels sur ce problème, qui demeure cependant largement ouvert. Nous étudions par ailleurs des classes de langages plus petites, notamment la plus petite classe contenant les langages réduits à un mot de longueur 2 et qui est fermée pour les opérations booléennes et le produit de mélange par une lettre (resp. par une lettre et par l'étoile d'une lettre). Les techniques de preuve sont de nature à la fois algébriques et combinatoires.

Abstract : There is an increasing interest in the shuffle product on formal languages, mainly because it is a standard tool for modeling process algebras. It still remains a mysterious operation on regular languages. Antonio Restivo proposed as a challenge to characterize the smallest class of languages containing the singletons and closed under Boolean operations, product and shuffle. This problem is still widely open, but we present some partial results on it. We also study some other smaller classes, including the smallest class containing the languages composed of a single word of length 2 which is closed under Boolean operations and shuffle by a letter (resp. shuffle by a letter and by the star of a letter). The proof techniques have both an algebraic and a combinatorial flavour.

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