Automaty a gramatiky
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
BI-AAG.21 | Z,ZK | 5 | 2P+2C | česky |
- Přednášející:
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra teoretické informatiky
- Anotace:
-
Studenti získají základní teoretické a implementační znalosti o konstrukci, použití a vzájemných transformací konečných automatů, regulárních výrazů a regulárních gramatik, o použití bezkontextových gramatik a konstrukci a použití zásobníkových automatů a o překladových gramatikách automatech. Znají hierarchii formálních jazyků a rozumějí vztahům mezi formálními jazyky a automaty. Jsou seznámeni s Turingovým strojem a s třídami složitosti P a NP.
- Požadavky:
-
Znalosti základních datových struktur a základů programování.
- Osnova přednášek:
-
1. Základní pojmy, Chomského hierarchie.
2. Deterministické a nedeterministické konečné automaty.
3. Operace s automaty.
4. Regulární výrazy.
5. Převody mezi regulárními gramatikami, regulárními výrazy a konečnými automaty.
6. Vlastnosti regulárních jazyků.
7. Bezkontextové gramatiky.
8. Zásobníkové automaty. Syntaktická analýza.
9. Překladové gramatiky a automaty.
10. Jazyky kontextové, rekurzivně spočetné a rekurzivní. Turingův stroj.
11. Časová složitost, třídy P a NP.
12. Programová a obvodová realizace konečných automatů.
13. Konečný automat jako lexikální analyzátor.
- Osnova cvičení:
-
1. Ukázky formálních jazyků. Intuitivní návrh gramatik pro jazyky zadané množinově. Odhad umístění jazyka v Chomského hierarchii.
2. Intuitivní návrh konečných automatů (DKA, NKA, s epsilon-přechody) pro zadaný jazyk.
3. Převody a kompozice KA.
4. Implementace KA.
5. Návrh KA s výstupní funkcí a jeho implementace.
6. Převody gramatik na KA a zpět.
7. Návrh, úpravy a převody regulárních výrazů.
8. Využití regulárních výrazů pro řešení úloh ze zpracování textu (např. sh, grep, sed, perl).
9. Návrh a implementace lexikálního analyzátoru.
10. Klasifikace jazyků.
11. Příklady bezkontextových jazyků, návrh zásobníkových automatů.
12. Ukázky deterministické analýzy bezkontextových jazyků (např. LL, yacc, bison).
13. Příklady kontextových a neomezených jazyků, návrh gramatik a Turingových strojů.
- Cíle studia:
-
Předmět si klade za cíl seznámit studenty s konečnými automaty, regulárními výrazy, gramatikami a překladovými konečnými automaty s důrazem na praktické využití. Dále pak seznámí studenta s třídou bezkontextových jazyků, základním použitím zásobníkových automatů a s hierarchií jazyků pro jeho snazší orientaci v problematice. Znalosti získané v tomto předmětu naleznou uplatnění při návrhu algoritmů pro vyhledávání vzorků, kompresi dat, překlad, jednoduchou syntaktickou analýzu a při návrhu číslicových obvodů.
- Studijní materiály:
-
1. Sipser M. : Introduction to the Theory of Computation. Cengage Learning Custom Publishing, 2020. ISBN
978-0357670583.
2. Hopcroft J.E., Motwani R., Ullman J. D. : Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation,
3rd Edition. Pearson, 2008. ISBN 978-8131720479.
3. Kozen D. C. : Automata and Computability. Springer, 1997. ISBN 978-0387949079.
4. Šestáková E.: Automaty a gramatiky: Sbírka řešených příkladů. CVUT, 2017. ISBN 978-80-01-06306-4.
5. Šestáková E.: Automata and Grammars: A Collection of exercises and Solutions. CVUT, 2018. ISBN 978-80-01-06462-7.
- Poznámka:
-
Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/BI-AAG/
- Další informace:
- Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: