IGTeoriaAutomatas01

Teoría de autómatas y lenguajes formales

José Ramón Garitagoitia Dpto. Ingeniería Matemática e Informática

Universidad Pública de Navarra

2008, J.R. Garitagoitia. 41303 Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales 2

Descripción

•  Obligatoria; Curso 3º; Cuatrimestre 2º. •  9 Créditos (4,5 Teóricos; 4,5 Prácticos) •  Descriptor (B.O.E.):

–  Máquinas secuenciales y autómatas finitos. Máquinas de Turing. Funciones recursivas. Gramáticas y lenguajes formales.

•  Requisitos: –  Haber cursado las asignaturas Programación

(41107), Estructuras de Datos (41102) y Algoritmia (41204).


Contextualización

•  La asignatura consta de dos partes. –  La primera parte se dedica a la introducción de los

conceptos fundamentales de la Teoría de Lenguajes Formales.

–  La segunda parte de la asignatura introduce los fundamentos de la Teoría de la Computación.


Contextualización

•  El objetivo de la primera parte es la presentación en profundidad del concepto de Lenguaje Formal de acuerdo a la propuesta de Chomsky. El desarrollo de esta presentación busca profundizar en las dos categorías de lenguajes formales de mayor aplicación: Lenguajes Regulares (LR) y Lenguajes Independientes de Contexto (LIC).

•  Dentro de cada categoría se estudian los problemas de generación y de aceptación de un lenguaje perteneciente a la misma, introduciéndose en cada caso los mecanismos formales que permiten resolver ambos problemas:

–  Gramáticas formales para resolver el problema de generación: Expresiones Regulares en el caso de los LR y Gramáticas Independientes del Contexto en el caso de los LIC.

–  Autómatas para resolver el problema de aceptación: Autómatas Finitos en el caso de los LR y Autómatas a Pila en el caso de los LIC.

•  La presentación de dichas categorías de lenguajes y de los conceptos y mecanismos asociados a las mismas se orienta hacia sus aspectos más aplicados como son el diseño de analizadores léxicos (caso de los LR) y sintácticos (caso de los LIC), para sentar las bases formales que permitan abordar posteriormente la implementación de compiladores e intérpretes.


Contextualización

•  La segunda parte de la asignatura presentará los argumentos teóricos que, de acuerdo a la tesis de Church, permiten considerar a la Máquina de Turing como mecanismo abstracto de computación universal. A continuación, dentro del contexto de las máquinas de Turing, se analizarán los aspectos de computabilidad y tratabilidad de problemas, extrayéndose algunas conclusiones sobre la posibilidad teórica y práctica de resolución algorítmica de problemas.


Objetivos y competencias

•  Los objetivos de aprendizaje de la parte de teoría que el estudiante debe alcanzar son:

–  Saber especificar autómatas que reconozcan lenguajes regulares. –  Saber definir gramáticas que generen lenguajes regulares. –  Saber especificar autómatas que reconozcan lenguajes independientes del

contexto. –  Saber definir gramáticas que generen lenguajes independientes del

contexto. –  Tanto para lenguajes regulares como para lenguajes independientes del

contexto, ser capaz de convertir el mecanismo reconocedor en el mecanismo generador, y viceversa.

–  Ser capaz de especificar máquinas de Turing que correspondan a algoritmos para el tratamiento de cadenas.

–  Conocer la diferencia entre lenguajes recursivos y lenguajes recursivamente enumerables, y comprender sus consecuencias.

–  Conocer la existencia de problemas algorítmicamente insolubles.


Objetivos y competencias

•  Los objetivos de aprendizaje de la parte de prácticas que el estudiante debe alcanzar son:

–  Ser capaz de preparar shell scripts moderadamente avanzados. –  Adquirir suficiente experiencia práctica en el manejo de las herramientas

sed y flex, y en la programación en lenguaje awk. –  Saber especificar expresiones regulares que describan patrones léxicos, y

saber emplear eficazmente esas expresiones con las herramientas anteriores para la solución de problemas.


Bibliografía

•  Bibliografía básica

•  J.E. Hopcroft, R. Motwani, J.D. Ullman; Introducción a la Teoría de Autómatas, Lenguajes y Computación; Addison-Wesley, 2002.

•  J.E. Hopcroft, J.D. Ullman; Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation; Addison-Wesley, 1979.


Bibliografía

•  Bibliografía complementaria

•  J. G. Brookshear; Teoría de la Computación: Lenguajes Formales, Autómatas y Complejidad; Addison-Wesley Iberoamericana, 1993.

•  D. Kelley; Teoría de autómatas y lenguajes formales; Prentice-Hall, 1995.


Bibliografía

•  Otros recursos •  http://www1.unavarra.es/ets-industrialesytelecos/estudios/

primer-y-segundo-ciclo/ingenieria-tecnica-en-informatica-de-gestion –  Descripción de la asignatura –  Horarios de clases –  Fechas de exámenes

•  http://www-db.stanford.edu/~ullman/ialc.html –  Materiales para la primera parte

•  https://miaulario.unavarra.es/portal –  Trasparencias de la primera parte –  Trasparencias y lecturas de la segunda parte –  Guiones de prácticas


Contenido Parte I

Tema 1. Introducción Tema 2. Autómatas de estados finitos!Tema 3. Expresiones y lenguajes regulares Tema 4. Propiedades de los lenguajes regulares Tema 5. Gramáticas independientes del contexto Tema 6. Autómatas a pila Tema 7. Propiedades de los LIC Tema 8. La jerarquía de Chomsky


Contenido Parte II

Tema 9. Máquinas de Turing Tema 10. Problemas indecidibles Tema 11. Problemas intratables


Contenido Prácticas

P1. Preparación de bash shell scripts (2 sesiones). P2. Expresiones regulares en Linux y utilidades tr y

grep (2 sesiones). P3. Utilidad sed (3 sesiones). P4. Lenguaje dot (1 sesión). P5. Lenguaje awk (3 sesiones). P6. Utilidad flex (4 sesiones).


Evaluación

•  Para aprobar la asignatura es necesario haber aprobado cada parte (teoría y práctica) por separado.

•  El examen de la parte teórica tendrá dos partes: (1) Autómatas y gramáticas; (2) Computabilidad.

•  El examen de la parte práctica se realizará en laboratorio.

•  La calificación final del estudiante se calcula del modo siguiente: –  Si ha aprobado ambos exámenes:

Calificación final = (NotaTeoría + NotaPráctica) / 2 –  Si ha suspendido al menos uno de los exámenes:

Calificación final = min(NotaTeoría, NotaPráctica)


•  Tema 1 – Introducción


Tema 1. Introducción

1.  ¿Por qué estudiar teoría de autómatas? 2.  Conceptos centrales de la teoría de

autómatas


Motivación


Motivación


Autómatas finitos


Autómatas finitos


Representaciones estructurales


Conceptos fundamentales

IGTeoriaAutomatas01

Documents

Transcript of IGTeoriaAutomatas01