INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PROGRAMA SINTÉTICO

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1 CARRERA: Ingeniería en Computación. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. SEMESTRE: Cuarto OBJETIVO GENERAL El alumno diseñará un autómata que decida un lenguaje o que calcule funciones recursivas. Explicará la equivalencia entre algoritmos y máquinas de Turing. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Lenguajes y gramáticas. II. Autómatas de estado finito. III. Autómatas de pila (stack). IV. Autómatas linealmente acotados. V. Máquinas de Turing. METODOLOGÍA: Preparación y discusión de los temas por parte de los alumnos así como la resolución de problemas bajo la supervisión del profesor. Trabajo en equipo. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Participación en actividades de clase, presentación y calidad de trabajos extra clase, aplicación de tres exámenes parciales o departamentales durante el semestre. La calificación final será el promedio de las evaluaciones anteriores, siempre y cuando el alumno cumpla con lo estipulado en la reglamentación institucional. BIBLIOGRAFÍA: Hopcroft, John E. And Ullman Jefrey D., Introducción a la Teoría de Autómatas, Lenguajes y Computación, Edit. Addison-Wesley, U.S.A, Edit Kelley, Dean, Introdcción a la Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales, Edit. Prentice Hall, España, Edic Linz, Peter., An Introductión to Formal Lenguajes and Automata, Jones an Bartlett Publishers, Inc. U.S.A. Edit. 2001

2 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Computación DEPARTAMENTO: Ingeniería en Computación ASIGNATURA: Teoría de autómatas SEMESTRE: Cuarto CLAVE: CRÉDITOS: 12 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórica MODALIDAD: Escolarizada. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 0 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 0 HORAS/TOTALES: PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de computación de la ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdirección Académica de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de ESIME Culhuacan. Ing. Fermín Valencia Figueroa. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas del Consejo General Consultivo.

3 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE HOJA: 2 DE 8 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA El progreso de las ciencias de la computación ha sido basado en la notación formal matemática y lógica dentro de la cual se han desarrollado los lenguajes formales, los cuales han sido clasificados por Chomsky permitiendo ubicar a los lenguajes de programación en las gramáticas de contexto libre, así como a los Autómatas de estado finito dentro de las gramáticas regulares. Un Autómata tendrá un equivalente en una gramática, a su vez desarrollará una manera de pensar, la cual conduce a una estructura, a un comportamiento y a limitaciones y capacidades de máquinas lógicas. El estudio de la Teoría de Autómatas permitirá al profesional de la Carrera de Ingeniería en Computación comprender las capacidades conceptuales y limitaciones de lo que utilizará rutinariamente como herramienta: la computación y los lenguajes de programación; adquiriendo nuevas herramientas de análisis y criterio para la elaboración y diseño de Autómatas lógicos. Las Matemáticas discretas son antecedentes de esta asignatura cuyos conceptos y herramientas serán aplicables consecuentemente a la materia de Compiladores, Arquitectura de Computadoras y Bases de Datos. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA EL alumno diseñará un autómata que decida un lenguaje o que calcule funciones recursivas. Explicará la equivalencia entre algoritmos y máquinas de Turing.

4 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 3 DE 8 No. UNIDAD I NOMBRE: Lenguajes y Gramáticas OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá un lenguaje por medio de una expresión regular y construirá una gramática para el mismo. No. TEMA T E M A S Terminología, notación y conceptos elementales, alfabeto, símbolos, cadena vacía, lenguaje, gramática. Lenguajes: Propiedades de un alfabeto cerrado de Kleene, cerradura positiva y su relación con el lenguaje. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2C, 4B, 6C, 7B, 8C, 12C, 13C 1.3 Operaciones con lenguaje: Unión. Concatenación. Potenciación. 1.4 Gramática Generativa y Árboles de Derivación Símbolos Terminales. Símbolos No Terminales. Símbolos Iniciales. Reglas de Producción. Derivación de palabras Jerarquía de Chomsky para las gramáticas Gramáticas tipo 0 o de estructuras de frase. Gramáticas tipo 1 o sensitiva al contexto. Gramática tipo 2 o de libre contexto. Gramática tipo 3 o regular. 1.6 Gramáticas y Lenguajes ESTRATEGIA DIDÁCTICA Preparación de los temas por parte del alumno antes de la clase bajo la guía del profesor. Desarrollo de trabajos extra clase. Desarrollo de las definiciones formales y ejemplos de cada tema por parte del profesor. El primer departamental abarcará las unidades I y II. La evaluación será sumativa sobre la calidad de los trabajos desarrollados para cada tema.

5 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 4 DE 8 No. UNIDAD II NOMBRE: Autómatas de estado finito OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno construirá un autómata finito mínimo a partir de una expresión regular y de una gramática regular. Demostrará la equivalencia entre gramática regular, expresión regular y autómata finito. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Especificación de un autómata de estado finito. Autómata Finito Determinista. Autómata Finito No Determinista. Autómatas y expresiones regulares. Conversión de Autómatas Finitos No Determinista a determinista. 1B, 2C, 4B, 6B, 8C, 12C, 13C Minimización de Estados. Relaciones de equivalencias entre los estados de un autómata finito. Algoritmo de Minimización Autómatas Finitos y Gramática Regular. Obtención de una gramática regular a partir de un autómata finito. Obtención de una autómata finito a partir de un gramática regular. 2.4 Operaciones con autómatas. 2.5 Lenguajes que no son regulares ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación de conceptos por parte del alumno. Desarrollar en clase las definiciones formales y ejemplos de cada tema por parte del profesor. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Realización de tareas y trabajos extra clase. La evaluación será sumativa sobre la calidad de los trabajos desarrollados para cada tema, además de las evaluaciones por exámenes parcial.

6 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 5 DE 8 No. UNIDAD III NOMBRE: Autómatas de pila (stack) OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará un autómata de pila a partir de una gramática libre de contexto. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Especificación de un Autómata de Pila Aceptación por Pila Vacía Aceptación por Estado Final 1B, 2C, 4B, 6B, 8C, 12C, 13C Formas Normales para Gramática Libres de Contexto Formas Normales de Chomsky Formas Normales de Greinbach Relación entre Autómata de Pila y Gramática Libre de Contexto. Obtención de un Autómata de Pila a partir de una Gramática ESTRATEGIA DIDÁCTICA Preparación de los temas antes de la clase bajo la guía del profesor. Desarrollo en clase las definiciones formales y ejemplos de cada tema por parte del profesor. Desarrollo de trabajos extra clase con la finalidad de dominar cada tema. El segundo examen departamental abarcará la unidad III, siendo la evaluación sumativa sobre la calidad de los trabajos desarrollados para cada tema.

7 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 6 DE 8 No. UNIDAD IV NOMBRE: Autómatas linealmente acotados OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará un autómata linealmente acotado para un lenguaje sensible al contexto. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Gramática sensible al contexto. Forma normal de Kuroda. 1B, 2C, 4B, 6B, 7B, 8C, 12C, 13C 4.2 Especificación de un autómata de doble pila. 4.3 Especificación de un Autómata Linealmente Acotado ESTRATEGIA DIDÁCTICA Preparación de los temas antes de la clase bajo la guía del profesor. Desarrollo en clase las definiciones formales y ejemplos de cada tema por parte del profesor. Desarrollo de trabajos extra clase con la finalidad de dominar cada tema. Uso de recursos audiovisuales. La evaluación será sumativa sobre la calidad de los trabajos desarrollados para cada tema, además de las evaluaciones por exámenes parcial.

8 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 7 DE 8 No. UNIDAD: V NOMBRE: Maquinas de Turing OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará una Máquina de Turing para funciones recursivas primitivas, explicará el problema del paro de una Máquina de Turing y los conceptos de Decidibilidad y Computabilidad. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Gramáticas de estructura de frase. Forma normal de una gramática tipo B, 2C, 4B, 6C, 7B, 8B, 12B, 13C Especificaciones de la Máquina de Turing. Definición y notación. Construcción de un Máquina de Turing. Máquina de Turing. Problemas de Paro Decidibilidad La Tesis de Chvrch-Turing Computabilidad Otros modelos de Máquina de Turing. Máquina Multicinta Otros modelos de computación Funciones Recursivas Primitivas Funciones Recursivas Parcial Máquina de Acceso Aleatorio Autómatas Celulares ESTRATEGIA DIDÁCTICA Preparación de los temas antes de la clase bajo la guía del profesor. Desarrollo en clase las definiciones formales y ejemplos de cada tema por parte del profesor. Formación de grupos para la discusión de resultados. Desarrollo de trabajos extra clase con la finalidad de dominar cada tema. El tercer examen departamental abarcará las unidades IV y V, siendo la evaluación sumativa sobre la calidad de los trabajos desarrollados para cada tema.

9 ASIGNATURA: Teoría de Autómatas. CLAVE: HOJA: 8 DE 8 PERÍODO UNIDAD I II III I, II III IV, V 20 % Búsqueda de información y tareas. 80 % Examen del Primer Departamental 20 % Búsqueda de información y tareas. 80 % Examen del Primer Departamental 20 % Búsqueda de información y tareas. 80 % Examen del Primer Departamental CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 HOPCROFT,John E. and Ullman Jefrey D. Introducción a la Teoría de Autómatas, Lenguajes y Computación Edit. Addison-Wesley, U.S.A, Edic HOPCROFT,John E. and Ullman Jefrey D. Introduction to Automata Theory Languages and Computation Edit. Addison-Wesley, U.S.A, Edic KELLEY,Dean, Introdcción a la Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales Edit.Prentice-Hall,España,Edic GARCIA,Pedro, Pérez, Tomas, Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales Edit. Alfaomega, España, Edic MINSKY,M.., Computation: Finite and Ininite Machines Edit. Prentice-Hall, U.S.A, KAIN,R.Y., Automata Theory: Machines and Languages Edit. McGraw Hill, U.S.A, Edic.1972 RÉVISZ,Gyorgy E., Introduction to Formal Languages Edit. McGraw Hill, U.S.A, Edic Kimber, Efim., Theory of Computing, Edit.Prentice Hall, Inglaterra, Edic.2001 Backhouse, Roland C., Sintax of Programming Languages, Theory and Practice Edit. Prentice Hall International, England,Edic Wolfram,S, Cellular Automata and Complexity, Edit. Addison Wesley, U.S.A, Edic.1994 Linz, Peter., An Introductión to Formal Lenguajes and Automata Jones an Bartlett Publishers, Inc. U.S.A. Edit Lewis, Harry and Papadimitriov, Christos, Elements of the Theory of Computation, Prentice Hall, U.S.A. Edit Carroll. John and Darrel, Long, Theory of Finite Automats With an Introducction to Formal Languajes, Prentice Hall, U.S.A. Edit. 1989

10 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan CARRERA: Ingeniería en Computación, SEMESTRE Cuarto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Computación. ASIGNATURA: Teoría de Autómatas ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Maestría en Computación. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará un autómata que decida un lenguaje o que calcule funciones recursivas. Explicará la equivalencia entre algoritmos y máquinas de Turing. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Fuerte formación teórica en Teoría de la computación. EPERIENCIA PROFESIONAL Haber impartido clases Formación pedagógica HABILIDADES Dominio de la asignatura Manejo de grupos Comunicación (Transmisión del conocimiento) Capacidades de análisis y síntesis Motivación al alumno Manejo de materiales didácticos Creatividad. ACTITUDES Tener vocación por la docencia Honestidad Ejercicio de la critica fundamentada. Respeto (buena relación maestro-alumno) Tolerancia Ética Responsabilidad científica Espíritu de colaboración Superación docente y profesional ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ ING. JORGE VELOZ ORTIZ M. EN C. ALBERTO PAZ GUTIÉRREZ ING. FERMÍN VALENCIA FIGUEROA PRESIDENTE DE LA ACADEMIA DE SUBDIRECTOR ACADÉMICO. DIRECTOR COMPUTACIÓN FECHA: Marzo de 2004