Teoria języków formalnych

Podstawowe wiadomości z zakresu matematyki i informatyki obejmujące teorię zbiorów (1000-I1LTM), matematykę dyskretną (1000-I1MAD), teorię algorytmów (1000-I1ASD) oraz programowanie (1000-I1PPR).

kanon (atrybut wycofany)

wykład – 30 godzin

ćwiczenia – 30 godzin

samodzielne rozwiązywanie zadań zadanych przez prowadzącego zajęcia zajęcia – 30 godzin

egzamin – 4 godziny

praca własna (bieżące przygotowanie do zajęć, rozwiązywanie zadań, studiowanie literatury) - 30 godzin

przygotowanie do egzaminu – 26godzin

RAZEM: 150 godzin (6 punktów ECTS)

W1. Student ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w

zakresie programowania, algorytmów i złożoności, języków formalnych i automatów, języków i paradygmatów programowania (K_W02).

W2. Student zna podstawowe metody projektowania, analizowania i programowania algorytmów (projektowanie strukturalne, rekurencja, złożoność obliczeniowa) (K_W04).

W szczególności zna:

• Wyrażenia i języki regularne,

• Automaty skończone,

• Gramatyki,

• Automaty ze stosem,

• Leksery i parsery,

• Rozstrzygalne i nierozstrzygalne problemy decyzyjne z zakresu teorii języków formalnych.

Student:

U1. Potrafi zastosować wiedzę matematyczną do formułowania, analizowania i rozwiązywania zadań informatycznych (K_U01).

U2. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz wiedzy, Internetu oraz innych wiarygodnych źródeł, integrować je, dokonywać ich interpretacji oraz wyciągać wnioski i formułować opinie (K_U02).

U3. Projektuje, analizuje pod kątem poprawności i złożoności obliczeniowej oraz programuje algorytmy; wykorzystuje podstawowe techniki algorytmiczne i struktur danych (K_U07).

U4. Potrafi ocenić, na podstawowym poziomie, przydatność rutynowych metod i narzędzi informatycznych oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia do konkretnych zadań informatycznych (K_U23).

K1. Myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań.

K2. Jest nastawiony na jak najlepsze wykonanie zadania; dba o szczegóły; jest systematyczny.

K3. Skutecznie przekazuje innym swoje myśli w zrozumiały sposób; właściwie posługuje się terminologią fachową; potrafi nawiązać kontakt w obrębie swojej dziedziny i z osobą reprezentującą inną dziedzinę.

K4. Jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, Umiejętności i doświadczeń; rozumie potrzebę ciągłego doskonalenia się i podnoszenia kompetencji zawodowych.

K5. W pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze.

K6. Pracuje systematycznie i posiada umiejętność pozytywnego podejścia do trudności stojących na drodze do realizacji założonego celu; dotrzymuje terminów.

- pokaz

- opis
- opowiadanie
- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Przedmiot kursowy dla II roku studiów I stopnia (licencjackich i inżynierskich). Jego celem jest przedstawienie podstawowych pojęć i faktów z teorii języków formalnych oraz klasyfikacja i analiza własności tych języków, a także zaprezentowanie metod ich wykorzystania w praktyce programistycznej i inżynierii programowania.

1. Podstawowe definicje: alfabet, słowa, języki, monoid wolny.

2. Zbiory i wyrażenia regularne

3. Deterministyczne i niedeterministyczne automaty skończone

4. Minimalizacja automatów skończonych

5. Twierdzenie Kleene’go

6. Lemat o pompowaniu dla języków regularnych

7. Analiza leksykalna: problem dopasowywania wzorca, budowanie lekserów

8. Algorytmy decyzyjne dla zbiorów regularnych

9. Gramatyki. Hierarchia Chomsky'ego

10. Lemat o pompowaniu dla języków bezkontekstowych

11. Automaty ze stosem

12. Zastosowania w inżynierii programowania: algorytmy parsingu

13. Rozstrzygalność i nierozstrzygalność

14. Problem odpowiedniości Posta

15. Podstawowe problemy decyzyjne dla języków bezkontekstowych

Literatura podstawowa:

J. E. Hopcroft, J. D. Ullman, Wprowadzenie do teorii automatów, jezyków i obliczeń. PWN, Warszawa 1994.

M. Sipser, Wprowadzenie do teorii obliczeń. WNT 2009.

A. Kościelski, Teoria obliczeń. Wykłady z matematycznych podstaw informatyki. Wyd. Uniw. Wrocławskiego, Wrocław 1997.

Literatura uzupełniająca:

M. Foryś, W. Foryś, Teoria automatów i języków formalnych, Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, 2005.

A. Blikle, Automaty i gramatyki PWN 1971.

S. Eilenberg, Automata, Languages and Machines. Academic Press 1974.

Kryteria oceniania ćwiczeń:

Zaliczenie na ocenę na podstawie:

• wyników z kolokwiów (co najmniej 1) [W1,W2,U1,U3,U4,K1,K2,K3]

• wyników wejściówek [W1,W2,U1,U3,U4,K1,K2,K3,K4,K5]

• wyników uzyskanych za samodzielne wykonanie zadań domowych rozwiązywanych przez cały semestr [W1,W2,U1,U2,U3,U4,K1,K2,K3,K4,K5]

• projektów na zaliczenie [W1,W2,U1,U2,U3,U4,K1,K2,K3,K4,K5]

• aktywności na zajęciach [W1,W2,U1,U3,U4,K1,K2,K3,K4,K5] .

Dodatkowo na ocenę końcową składają się:

• systematyczność

• rozwiązywanie zadań dla chętnych

• obecność.

Dopuszczalny limit nieobecności na zajęciach – 2 razy.

Uwaga: Zwolnienie lekarskie należy dostarczyć w terminie 2 tygodni od nieobecności.

Zaliczenie wykładu: egzamin pisemny [W1,W2,U1,U2,U3,U4,K1,K2,K3,K4,K5].