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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

Licenciatura en Ciencias de la Computacin Facultad de Ciencias

Programa de la asignatura

Denominacin de la asignatura: Autmatas y Lenguajes Formales

Clave:

Semestre: 4

Eje temtico: Computacin Terica

No. Crditos: 10

Carcter: Obligatoria Horas Horas por semana Total de Horas

Tipo: Terico-Prctica Teora: Prctica: 6 96 4 2 Modalidad: Curso Duracin del programa: Semestral

Asignatura con seriacin obligatoria antecedente: lgebra Superior I; Estructuras Discretas Asignatura con seriacin obligatoria subsecuente: Compiladores; Complejidad Computacional Asignatura con seriacin indicativa antecedente: lgebra Lineal I; Grficas y Juegos; Estructuras de Datos Asignatura con seriacin indicativa subsecuente: Lenguajes de Programacin

Objetivo general: Conocer y aplicar los conceptos de autmatas con un nmero finito de estados, identificar problemas que no tienen solucin en estos modelos, reconocer la clase a la que pertenece determinado lenguaje y, por lo tanto, cules propiedades tiene y cules no; Proponer soluciones en ambos tipos de modelos y estn conscientes de las limitaciones y posibilidades de cmputo que presenta cada uno de los modelos expuestos.

ndice temtico

Unidad Temas Horas Tericas Prcticas I Introduccin 8 4 II Mquinas con un nmero finito de estados y lenguajes tipo 3 12 6 III Autmatas con pila 4 2 IV Lenguajes libres del contexto 16 8 V Mquinas de Turing 8 4

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VI La Jerarqua de Chomsky 8 4 VII Introduccin a decidibilidad 8 4

Total de horas: 64 32 Suma total de horas: 96

Contenido temtico Unidad Tema I Introduccin I.1 Motivacin. I.2 Cadenas y lenguajes. I.3 Expresiones regulares. I.4 Modelos matemticos de cadenas. I.5 Gramticas y lenguajes formales. I.6 Conceptos bsicos de gramticas. I.7 Gramticas formales. I.8 Clasificacin de gramticas. I.9 rboles de derivacin. II Mquinas con un nmero finito de estados y lenguajes tipo 3 II.1 Definicin. II.2 Aplicaciones e instrumentacin. II.3 Equivalencia. II.4 Minimizacin. II.5 Modelos alternativos. II.6 Lenguajes tipo 3. II.7 Propiedades de los lenguajes regulares. II.8 Relacin entre autmatas finitos, lenguajes regulares y expresiones regulares. III Autmatas con pila III.1 Formalizacin. III.2 Traduccin con autmatas con pila. III.3 Ciclos en los autmatas con pila. III.4 Autmatas con pila de un solo estado. III.5 Traduccin con autmatas de pila. III.6 Ciclos en los autmatas de pila deterministas. IV Lenguajes libres del contexto IV.1 Recapitulacin. IV.2 Simplificacin de gramticas libres del contexto. IV.3 Formas normales. IV.4 Equivalencia entre autmatas de pila y lenguajes libres del contexto. IV.5 Propiedades de los lenguajes libres del contexto. IV.6 Caracterizacin de lenguajes que no son libres del contexto. IV.7 Lema de Ogden. IV.8 Propiedades de cerradura de LLC.

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IV.9 Decidibilidad en lenguajes libres del contexto. V Mquinas de Turing V.1 Motivacin. V.2 Definiciones y notacin. V.3 Tcnicas para la construccin de mquinas de Turing. V.4 La mquina de Turing como un procedimiento. V.5 Distintos tipos de mquinas de Turing. V.6 La mquina universal de Turing. V.7 Autmatas linealmente acotados. VI La Jerarqua de Chomsky VI.1 Lenguajes recursivos y recursivamente numerables. VI.2 Gramticas sin restricciones. VI.3 Lenguajes generales y mquinas de Turing. VI.4 Lenguajes dependientes del contexto y autmatas linealmente acotados. VII Introduccin a decidibilidad VII.1 Significado de indecidibilidad''. VII.2 El problema de la detencin (Halting Problem). VII.3 Reduccin. VII.4 Indecidibilidad en Mquinas de Turing. VII.5 Otros problemas de indecidibilidad.

Bibliografa bsica: 1. Viso G., E., Introduccin a la teora de la computacin. Las Prensas de Ciencias, 2008.

(libro escrito para este curso). 2. Rich, E., Automata, Computability and Complexity, theory and applications. Pearson

Prentice Hall, 2008. (libro relativamente nuevo, con buenas bases tericas y una gran cantidad de ejemplos novedosos y aplicaciones).

Bibliografa complementaria: 1. Aho A.V., Lam M., Sethi S.R. and Ullman J.D., Compilers: Principles, Techniques, & Tools.

Pearson Addison-Wesley, 2007. (Buena fuente de ejemplos y aplicaciones, adems de que extiende la teora de la parte sintactica para lenguajes regulares y libres del contexto).

2. Ceruzzi, P. E., A History of Modern Computing. The MIT Press, 2nd. Edition, 2003. (Para informacin histrica de las abstracciones en computacin).

3. Cooper, K. D. and Torkzon, L., Engineering a Compiler. Morgan Kaufman Publishers, 2004. (Aplicaciones para lenguajes regulares y libres del contexto).

4. Hopcroft, J. E., Motwani, R., and Ullman, J., Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation. Addison-Wesley Publishing Company, third edition edition, 2007. (libro clsico con un desarrollo terico adecuado).

5. Ifrah, G., Harding, E. F, Bellos, D., Wood S., The Universal History of Computing: From the Abacus to Quantum Computing. John Wiley & Sons, Inc., 2000. (Interesantes aspectos sobre el desarrollo de abstracciones de cmputo).

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6. Kozen, D. C., Automata and Computability. Springer-Verlag TELOS, 1997. (Presentacin muy formal y concisa de lenguajes regulares, libres del contexto y mquinas de Turing; tal vez demasiado breve para este curso).

7. Linz, P., An Introduction to Formal Languages and Automata. D.C. Heath and Company, fourth edition edition, 2006. (Un muy buen libro que cubre los aspectos tericos, pero da una muy buena intuicin de cada uno de los resultados tericos).

8. Sipser, M., Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company, second edition, 2005. (Trabaja ms la parte de complejidad, pero trae una parte breve y concisa sobre lenguajes no contrables).

9. Sudkamp, T. A., Languages and Machines. Addisson-Wesley, second edition, 1997. (Una visin un pco distinta de los autmatas, pues empieza en mquinas de Turing, pero puede proporcionar otro enfoque).

10. Taylor, R. G., Models of Computation and Formal Languages. Oxford University Press, 1998. (Un enfoque un poco ms general que el tradicional).

Sugerencias didcticas: Exposicin oral (X) Exposicin audiovisual (X) Ejercicios dentro de clase (X) Ejercicios fuera del aula (X) Seminarios ( ) Lecturas obligatorias (X) Trabajo de investigacin (X) Prcticas de taller o laboratorio (X) Prcticas de campo ( ) Otras: __________________________

Mtodos de evaluacin: Exmenes parciales (X) Examen final escrito (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X) Exposicin de seminarios por los alumnos ( ) Participacin en clase ( ) Asistencia (X) Seminario ( ) Otras: Prcticas de laboratorio.

Perfil profesiogrfico: Profesional de la computacin orientado a la teora, con fundamentos slidos de matemticas. Es deseable que este curso sea impartido por profesionales con posgrado y con conocimientos de diseo e implementacin de reconocedores de lenguajes. Con experiencia docente.