5/25/2018 Teor a de Aut matas y Lenguajes Formales

Teora de autmatas y lenguajes formales

Grado en Ingeniera Informtica (Plan 2011)

Departamento de Informtica

Obligatoria

Crditos ECTS : 6.0

Cuatrimestre : 1

Curso : 2

Profesor Coordinador : SANCHIS DE MIGUEL, MARIA ARACELI

Curso Acadmico: ( 2012 / 2013 )

MATERIAS QUE SE RECOMIENDA HABER SUPERADO

ProgramacinEstructuras de Datos y Algoritmos

COMPETENCIAS QUE ADQUIERE EL ESTUDIANTE Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE

El objetivo de este curso es que el estudiante adquiera las siguientes competencias:

1.-Competencias Transversales/Genricas - Capacidad de anlisis y sntesis. PO: a,c,e,g - Resolucin de problemas. PO: a,c,e - Razonamiento crtico. PO: a,c,e,g,h,k - Trabajo en equipo. PO: g - Comunicacin escrita. PO: g - Automatizar procesos. PO: a,c,e,h,k

2.Competencias Especficas del Aprendizaje a.Cognitivas (Saber). PO: a - Conocer las teoras formales para la descripcin de lenguajes. - Conocer el concepto de gramtica formal y sus tipos, as como los tipos de lenguajes. - Conocer el concepto de autmata finito como reconocedor de lenguajes regulares. - Conocer el concepto de expresin regular como descripcin de un lenguaje regular. - Conocer el concepto de autmata a pila para el reconocimiento de lenguajes independientes del contexto - Comprender la correspondencia entre gramticas, lenguajes y reconocedores. - Conocer los fundamentos y el funcionamiento de la mquina de Turing y los distintos tipos de mquina de Turing.

- Conocer el concepto de complejidad computacional. Conocer los mtodos usados para calcular la complejidad computacional de un algoritmo - Conocer el concepto de clases de problemas P y NP. - Conocer cules son las capacidades y lmites de la computacin.

b.Procedimentales - Capacitar al alumno para evaluar cmo abordar un problema de reconocimiento de palabras para unagramtica dada. PO: c,e,g - Plantear correctamente las distintas fases para la construccin de un reconocedor, desde la descripcin de la gramtica hasta el diseo del autmata PO: a - Combinar y extrapolar los conocimientos adquiridos para la construccin de un

reconocedor lxico sintctico de una gramtica, a partir de los conocimientos sobre reconocedores. PO: a,c,e,g,h,k - Capacidad de valorar la eficiencia de un autmata determinado para el reconocimiento de un lenguaje concreto (valorar si el autmata es mnimo).

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PO: a,c,e,g - Aplicacin prctica de los fundamentos tericos de los modelos de dispositivos de computacin/clculo expuestos (Gramticas, Autmatas Finitos, Autmatas a Pila y Mquinas de Turing) para la resolucin de problemas de cmputo y clculo. PO: a,e,g - Capacidad para determinar el orden de complejidad de un algoritmo, un autmata y una mquina de Turing PO: a,e,g - Capacidad para transformar enunciados informales a enunciados formales. PO: a,e,g

3.-Actitudinales (Ser) - Capacidad para analizar los problemas y sus soluciones. - Preocupacin por la calidad.

DESCRIPCIN DE CONTENIDOS: PROGRAMA

1.Introduccin a la teora de Autmatas y Lenguajes Formales. 1.1. Por qu de la Teora de Autmatas. Historia y Origen 1.2. Relacin con otras reas de Conocimiento. 1.2. Mquinas, Lenguajes y Algoritmos.

2.- Teora de Autmatas

2.1.Introduccin y Definiciones. 2.2 Modelo Matemtico de un Autmata 2.3 Autmatas y Algoritmos 2.4 Autmatas discretos, continuos e hibridos. 2.5 Clases de Autmata

3.Autmatas Finitos 3.1. Definicin y representacin de Autmatas Finitos Deterministas (AFD) 3.2. AFD como reconocedores de lenguajes 3.3. Equivalencia y minimizacin de AFD 3.4. Teoremas sobre AFD 3.5. Definicin y representacin de Autmatas Finitos No Deterministas (AFND) 3.6. Lenguaje aceptado por un AFND

3.7. Equivalencia entre AFD y AFND

4.Lenguajes y Gramticas formales. 4.1. Operaciones con Palabras. Operaciones con Lenguajes. Reglas de Derivacin 4.2. Concepto de Gramtica. Definicin de Gramtica Formal 4.3. Jerarqua de Chomsky y Gramticas Equivalentes 4.4. Gramticas Independientes del Contexto (Tipo 2) 4.5. Lenguaje Generado por una Gramtica Tipo 2. Arboles de Derivacin 4.6. Gramticas Bien Formadas 4.7. Forma Normal de Chomsky. Forma Normal de Greibach

5.Lenguajes regulares. 5.1. Definicin de Lenguajes regular

5.2. AFD asociado a una Gramtica de Tipo 3 5.3. Expresiones Regulares. Equivalencias 5.4. Teoremas de Kleene 5.5. Ecuaciones caractersticas 5.6. Algoritmo recursivo de sntesis 5.7. Derivada de una expresin regular

6.Autmatas a pila. 6.1.Definicin de Autmata a Pila (AP) 6.2.Movimientos y Descripciones Instantneas en AP 6.3.AP por vaciado (APV) y AP por estados finales (APF) 6.4.Lenguaje aceptado por un AP: equivalencia APV y APF

6.5.Construccin de APV a partir de una Gramtica Tipo 2 6.6.Construccin de una Gramtica Tipo 2 a partir de AP

7.Mquina de Turing 7.1.Definicin de la Mquina de Turing 7.2.Variaciones de la Mquina de Turing

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7.3.Mquina de Turing Universal

8. Complejidad Computacional 8.1 Teora de la Complejidad 8.2.Complejidad de Algoritmos 8.3.Problemas P versus NP 8.4 Clases de Complejidad 8.5 Complejidad temporal 8.6 Teoremas de jerarqua 8.7 Problemas no computacionales

8.8 Lmites de la Computacin

ACTIVIDADES FORMATIVAS, METODOLOGA A UTILIZAR Y RGIMEN DE TUTORAS

Clases Magistrales (contenido terico): 1.5 ECTS.PO: a,c,e,g Suponen una gua para que el alumno pueda alcanzar las competencias cognitivas, as como los elementos bsicos para desarrollar competencias procedimentales. Una parte de estos ECTS se corresponde con la carga de trabajo personal del alumno.

Clases Prcticas (Ejercicios, Problemas y Prcticas): 2 ECTS.PO: a,c,e,g,h,k Permiten desarrollar las competencias genricas y aplicar las actitudinales.

Consisten en desarrollar y resolver casos prcticos (ejercicios, problemas y prcticas) con los que adems se permite alcanzar las competencias procedimentales. Una parte importante de estos ECTS se corresponde con la carga de trabajo personal del alumno.

Tutoras Colectivas: A lo largo del curso se llevara a cabo dos tutorias colectivas.

Realizacin de otras Actividades Acadmicas

- En presencia del profesor: 0.5 ECTS. Resolucin de pequeas cuestiones,ejercicios, y prcticas que tendrn peso

en la nota final de la asignatura. Parte de los ECTS se corresponde con el repaso de los contenidos de la materia por parte del alumno. PO: a,c,e,g,h,k

- En ausencia del profesor: 1.5 ECTS. Lecturas relativas al contenido de la materia, as como la realizacin de ejercicios, problemas y prcticas relacionadas con las clases magistrales y las clases prcticas. PO: a,c,e,g,h,k

Examen: 0.5 ECTS. Preparacin y realizacin del examen, en el se evalan el nivel alcanzado por el alumno en relacin a las competencias especificas del aprendizaje.

SISTEMA DE EVALUACIN

La evaluacin consistir en evaluacin continua y en una prueba final.

El objetivo de la evaluacin continua es ayudar a los estudiantes a monitorizarsu progreso en el proceso de aprendizaje, recibiendo una retroalimentacin continuadel grado de asimilacin de las competencias durante el curso. As pues, cada pruebaparcial y el trabajo prctico supondrn tanto una actividad de aprendizaje como de evaluacin.

La prueba final tiene como objetivo establecer el grado de asimilacin el gradode adquisicin de competencias cognitivas y procedimentales.

La evaluacin continua supondr el 50% de la nota final de la asignatura.La evaluacin continua consistir en:- tres pruebas escritas (preguntas test,preguntas cortas y resolucin de problemas),- un trabajo prctico en el que se emplear la herramienta JFLAP (http://www.cs.duke.edu/csed/jflap/).- un trabajo prctico de programacin de alguno de los algoritmos

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Cada una de las tres pruebas escritas supondr el 10% de la nota de la asignatura y los trabajos prctico supondr el 20% de la nota de la asignatura. PO: a,c,e,g,h,k

El examen final (50% de la nota final de la asignatura) constar de preguntas tericas,ejercicios y problemas prcticos.PO: a,c,e,g

Solo se sumar la nota obtenida mediante evaluacin continua si se obtiene una nota de 4 o ms en el examen

final.Peso porcentual del Examen Final: 50

Peso porcentual del resto de la evaluacin: 50

BIBLIOGRAFA BSICA

- Enrique Alfonseca Cubero, Manuel Alfonseca Cubero, Roberto Moriyn Salomn. Teora de autmatas ylenguajes formales., McGraw-Hill (2007)..- Manuel Alfonseca, Justo Sancho, Miguel Martnez Orga. Teora de lenguajes, gramticas y autmatas.,Publicaciones R.A.E.C. ISBN: 8460560929. 1997..- Pedro Isasi, Paloma Martnez y Daniel Borrajo. Lenguajes, Gramticas y Autmatas. Un enfoque prctico.,Addison-Wesley, (1997).

- John E. Hopcroft, Rajeev Motwani, Jeffrey D.Ullman. Introduction to Automata Theory, Languages, andComputation (Third Edition), Pearson Education, Pearson Addison Wesley.- Susan H. Rodger and Thomas W. Finley. JFLAP: An Interactive Formal Languages and Automata Package.2006, Jones & Bartlett Publishers, Sudbury, MA. ISBN 0763738344.

BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA

- Michael Sipser. Introduction to the Theory of Computation (2nd Edition) 2006, Thomson Course Technology..

- Brookshear, J. Glenn. Teora de la computacin : lenguajes formales, autmatas y complejidad., Addison WesleyIberoamericana. 1993. ISBN: 9684443846.- Peter Linz An Introduction to Formal Languages and Automata. Third Edition, Jones and Bartlett Publishers.ISBN: 0763714224..

- Jeffrey Shallit. A Second Course in Formal Languages and Automata Theory., Cambridge University Press,September 30 2008..- R. Penrose La Nueva Mente del Emperador, Mondadori, 1991..

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