Syllabus del curso Autómatas y Lenguajes Formales.pdf

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FORMATO DE SYLLABUS VERSIÓN:

0-06-10-2015 PROCEDIMIENTO RELACIONADO: DISEÑO DE CURSOS

PÁGINAS: Página 1 de 21

1. INFORMACIÓN GENERAL DEL CURSO ESCUELA O UNIDAD: Escuela de ciencias SIGLA: ECBTI básicas tecnología e ingeniería NIVEL: Profesional CAMPO DE FORMACIÓN: Campo de Formación Interdisciplinar Básico Común - Componente de Formación Tecnológica, Comunicación y Lenguaje. CURSO: AUTOMATAS Y LENGUAJES FORMALES CODIGO: 301405 TIPO DE CURSO: Teórico N° DE CREDITOS: Tres (3) N° DE SEMANAS: Dieciséis (16) CONOCIMIENTOS PREVIOS: • Teoría de conjuntos: Conocimientos y apropiación de las leyes de conjuntos, propiedades y operaciones de conjuntos. Interpretación de diagramas de Venn, asociaciones, reglas y funciones. • Algoritmos. Comprender el diseño lógico, funcional y objetivo de los algoritmos. Enfoque al análisis de compiladores y estructuras lógicas (sentencias numéricas). • Grafos. Conocimientos previos en diagramas de ven, árboles de derivación, tablas de transición.  Algebra. Matemáticas discretas: área de las matemáticas encargadas del estudio de los conjuntos discretos: finitos o infinitos numerables. DIRECTOR DEL CURSO: Ángela María González Amarillo Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI Asegúrese de estar utilizando la versión actualizada de este formato.


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FECHA DE ELABORACIÓN: Diciembre 2016 DESCRIPCIÓN DEL CURSO: Autómatas y lenguajes formales es un curso de carácter teórico, que pertenece al campo de formación profesional básico del Programa de Ingeniería de Sistemas con un valor académico de tres créditos. La temática aborda conceptos y mecanismos fundamentales para la definición de lenguajes (expresiones regulares, gramáticas independientes del contexto y gramáticas generales), los tres tipos de máquinas correspondientes para su reconocimiento (autómatas finitos, autómatas a pila y máquinas de Turing) y las propiedades fundamentales de las familias de lenguajes por ellos definidas, también realiza el estudio de las condiciones necesarias para que un lenguaje sea de un tipo determinado. Este curso toma como base el avance de los lenguajes de programación de alto y bajo nivel para propiciar la distinción entre lenguajes formales con reglas sintácticas y semánticas rígidas, concretas y bien definidas de los lenguajes naturales, como el inglés o el español, donde la sintaxis y la semántica no se pueden controlar fácilmente. Los intentos de formalizar los lenguajes naturales, lleva a la construcción de gramáticas, como una forma de describir estos lenguajes, utilizando para ello reglas de producción para construir las frases del lenguaje. En cuanto a la utilidad práctica de esta asignatura, son importantes para la construcción de compiladores: Los lenguajes regulares para la construcción de analizadores léxicos y los lenguajes independientes del contexto para la construcción de analizadores sintácticos. La tercera Unidad Didáctica (Lenguajes estructurados por frases incluidas las máquinas de Turing) son fundamentales para el estudio de la computabilidad y complejidad de problemas



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2. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Propósitos: • Apropiar conocimientos que le permitan adquirir los conceptos básicos de la teoría de los lenguajes formales y la relación que existe con la teoría de autómatas. • Comprender el alto nivel de abstracción de las máquinas secuenciales y los autómatas y que conozca los elementos y las técnicas necesarias para la construcción de las fases iniciales de un compilador. • Desarrollo de habilidades para diseñar autómatas, pilas (PDA) y Máquinas de Turing para propósitos específicos, en los que se reconozca su comportamiento, lenguaje que acepta y la forma de expresarlos matemáticamente, asociándolo a contextos reales o escenarios reales que apliquen la implementación de estas máquinas abstractas. Competencias Generales del Curso: • El estudiante desarrolla la capacidad de manejar la conceptualización y contextualización técnica y operativa de los componentes computacionales de un autómata • El estudiante representa lenguajes formales mediante expresiones regulares, autómatas finitos, o gramáticas • El estudiante diseña máquinas abstractas (Autómata de Pila y Máquinas de Turing). • El estudiante podrá clasificar determinado lenguaje dentro de una jerarquía que los diferencia y caracteriza. Así mismo podrá definir cuando un autómata genera un determinado lenguaje. El estudiante comprenderá y asociará las aplicaciones de los autómatas llevados a contextos reales y a problemas computacionales válidos. Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI Asegúrese de estar utilizando la versión actualizada de este formato.


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3. CONTENIDOS DEL CURSO Esquema del contenido del curso:



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Nombre de la unidad

UNIDAD 1: Lenguajes Regulares

Contenidos de aprendizaje Alfabetos, cadenas y lenguajes Autómatas y Lenguajes regulares Lenguajes Regulares y expresiones regulares Autómatas finitos y sus clases

Referencias Bibliográficas Requeridas (Incluye: Libros textos, web links, revistas científicas)

Carrasco, R., Calera, R., Forcada, M. (2016). Teoría De Lenguajes, Gramáticas Y Autómatas Para Informáticos. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/login?user=proveedor&pass=danue0a0&url=http:// bibliotecavirtual.unad.edu.co:2051/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=318032&lang=es&s ite=eds-live&ebv=EB&ppid=pp_Cover Hernández, R. (2010). Practique la teoría de autómatas y lenguajes formales. (pp. 1 -124). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10566114&ppg=10 Alfonseca, C., Alfonseca, M., Mariyón, S. (2009). Teoría de autómatas y lenguajes formales. (pp. 7-797). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10498456&ppg=6 Millán, J., Antonio J. (2009). Compiladores y procesadores de lenguajes. (pp. 28-62). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/detail.action?docID=10844351



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Ferrando, J.C., and Gregori, V. (2012). Matemática discreta (2a. ed.). (pp. 207-232). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=260&docID=1075154 3&tm=1481476339478 González, A. (2016). Conversión de Autómata Finito No Determinista a Autómata Finito Determinista. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=29Qp_AWXFt4 González, A. (2016). Conversión de Autómata Finito No Determinista a Autómata Finito Determinista con transiciones vacías – Método 1. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=NF47BSorRfU González, A. (2016). Conversión de Autómata Finito No Determinista a Autómata Finito Determinista con transiciones vacías – Método 2. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=KhgMam0DMmM González, A. (2016). Conversión de Autómata Finito No Determinista a Autómata Finito Determinista con transiciones vacías – Ejemplo 2. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=uLOXjZUTYyc Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI Asegúrese de estar utilizando la versión actualizada de este formato.


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OVI - Unidad I – Lenguajes Regulares En este recurso digital se brinda información a los estudiantes del contenido temático de la Unidad 1- Lenguajes regulares con el objetivo de facilitar el reconocimiento de los diferentes elementos que se deben tener en cuenta para el cumplimiento de los objetivos cognitivos de la unidad. CK-12, (2015). Operations with Sets. [OVA]. Recuperado http://www.ck12.org/probability/Operations-with-Sets/plix/Lets-Roll-the-Dice56e1fc1f8e0e0813d4b14128/?referrer=concept_details.

de:

CK-12, (2015). Operations with Sets Practice. [OVA]. Recuperado de: http://www.ck12.org/probability/Operations-with-Sets/asmtpractice/Operations-with-SetsPractice/?referrer=concept_details Gonzalez, A. (2017). Autómatas Finitos. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/10470 Referencias bibliográficas complementari as

Moral, S., Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales, 2006. Universidad de Granada: Departamento de ciencias de la computación. P 118. Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI Asegúrese de estar utilizando la versión actualizada de este formato.


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Nombre de la unidad

Contenidos de aprendizaje Gramáticas Regulares

UNIDAD 2 Lenguajes Independientes del Contexto

Lenguajes independientes libres de contexto, sus propiedades y sus máquinas.

Referencias Bibliográficas Requeridas (Incluye: Libros textos, web links, revistas científicas) Carrasco, R., Calera, R., Forcada, M. (2016). Teoría De Lenguajes, Gramáticas Y Autómatas Para Informáticos. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/login?user=proveedor&pass=danue0a0&url=http:// bibliotecavirtual.unad.edu.co:2051/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=318032&lang=es&s ite=eds-live&ebv=EB&ppid=pp_Cover Hernández, R. (2010). Practique la teoría de autómatas y lenguajes formales. (pp. 1 -124). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10566114&ppg=10

Árboles de derivación.

Alfonseca C, E., Alfonseca M, M., Mariyón S, R. (2009). Teoría de autómatas y lenguajes formales. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10498456&ppg=6

Autómatas de pila (PDA)

Millán, J., Antonio J. (2009). Compiladores y procesadores de lenguajes. (pp. 73-126). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/detail.action?docID=10844351



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OVA - Unidad 2 – Lenguajes Independientes del Contexto En este recurso digital se brinda información a los estudiantes del contenido temático de la Unidad 2 – Lenguajes Independientes del Contexto con el objetivo de facilitar el reconocimiento de los diferentes elementos que se deben tener en cuenta para el cumplimiento de los objetivos cognitivos de la unidad. CK-12, (2014). Connecting Science and Mathematics to Engineering. [OVI]. Recuperado de: http://www.ck12.org/book/Engineering%3A-An-Introduction-for-High-School/section/5.3/ Referencias bibliográficas complementari as

Kelley, D. (1995). Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales, Prentice Hall Hispanoamericana. Brookshear, G. (1993). Teoría de la Computación, Addison Wesley Iberoamericana. Hopcroft, E., Motwani, R., Ullman, J. (2002). Introducción a la teoría de autómatas, lenguajes y computación. Addison Wesley.



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Nombre de la unidad

UNIDAD 3 Lenguajes Estructurados por Frases

Contenidos de aprendizaje

Referencias Bibliográficas Requeridas (Incluye: Libros textos, web links, revistas científicas) Carrasco, R., Calera, R., Forcada, M. (2016). Teoría De Lenguajes, Gramáticas Y Autómatas Para Máquinas de Turing Informáticos. Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/login?user=proveedor&pass=danue0a0&url=http:// bibliotecavirtual.unad.edu.co:2051/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=318032&lang=es&s Tesis de Church/Turing ite=eds-live&ebv=EB&ppid=pp_Cover

Problemas decidibles y insolubles para la teoría de lenguajes

Funciones recursivas

Hernández, R. (2010). Practique la teoría de autómatas y lenguajes formales. (pp. 1 -124). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10566114&ppg=10 Alfonseca C, E., Alfonseca M, M., Mariyón S, R. (2009). Teoría de autómatas y lenguajes formales. (pp. 7-797). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=10498456&ppg=6 Rosenfeld, D. (2016). Computabilidad, Complejidad computacional y verificación de programas. (pp. 7 - 27). Recuperado de: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?docID=11201616&ppg=12



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OVA - UNIDAD 3 - Lenguajes Estructurados por Frases En este recurso digital se brinda información a los estudiantes del contenido temático de la UNIDAD 3 - Lenguajes Estructurados por Frases con el objetivo de facilitar el reconocimiento de los diferentes elementos que se deben tener en cuenta para el cumplimiento de los objetivos cognitivos de la unidad. CK-12, (2012). Case History: How Math, Science, and Engineering Led to the First Pocket Radio. [OVI]. Recuperado de: http://www.ck12.org/book/Engineering%3A-An-Introduction-for-HighSchool/section/5.2/ Referencias bibliográficas complementari as

Kelley, D. (1995). Teoría de Autómatas y Lenguajes Formales, Prentice Hall Hispanoamericana. Brookshear, G. (1993). Teoría de la Computación, Addison Wesley Iberoamericana. Hopcroft, E., Motwani, R., Ullman, J. (2002). Introducción a la teoría de autómatas, lenguajes y computación. Addison Wesley.



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4. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad

UNIDAD 1: Lenguajes Regulares.

Contenido de Aprendizaje

Competencia

Desarrollo y Valoración en la calidad de la participación y apropiación del tema. Conocimiento de la historia e identificación del área de conocimiento

Indicadores de desempeño

De manera Sustenta el individual, el conocimiento estudiante adquirido medirá su evolución y apropiación de la temática de manera autocrítica y constructiva, identificando en que área de conocimiento se trabaja.

Estrategia de Aprendizaje Fase 0: Explorar. Desarrollar la actividad de reconocimiento

N° de Sem 2

Evaluación1 Criterios de evaluación

Propósito

Tener puntos referentes de autodesempeño , autocontrol y de proyección individual como metas de trabajo

Presenta informe con la solución al desarrollo de la actividad.


Ponderación

25 Puntos 5%


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Unidad

UNIDAD 1: Lenguajes Regulares.

Contenido de Aprendizaje Alfabetos, cadenas y lenguajes. Autómatas y Lenguajes regulares. Lenguajes Regulares y expresiones regulares. Definición formal de autómata finito y sus

Competencia El estudiante deberá identificar los componentes computacion ales de un autómata, tendrá la capacidad de describirlos y formularlos, caracterizánd olos de manera matemática (llevándolos a recrearlos


Estrategia de Aprendizaje

N° de Sem

El estudiante interioriza los conceptos, la terminologí a básica, concreta y realiza la caracteriza ción de los autómatas y lenguajes formales en contextuali

Fase 1: Debatir y desarrollar los ejercicios planteados sobre lenguajes regulares y autómatas finitos.

4

Estrategia de aprendizaje basado en problemas. Involucra las siguientes fases: Fase 1: Preparación individual: Cada participante estudia la temática y plantea soluciones iniciales

Evaluación1 Propósito

Facilitar la apropiación de conocimientos para que el estudiante pueda adquirir los conceptos que enmarcan el desarrollo Autómatas y lenguajes Formales. Llevarlos a escenarios reales de prueba y aprendizaje para que se contextualicen y ellos mismos puedan medir sus competencias.


Criterios de evaluación

Analiza el caso planteado y lo evidencia en el foro * Presenta informe con la solución a los problemas con argumentos y referencias de soporte.

Ponderación

75 Puntos 15%


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clases

en diagramas o tablas de transición).

zación de manera objetiva.

al problema. Fase 2. Aclaración del problema: Analizar el problema propuesto preguntar, explicar, desarrollar, etc. Fase 3. Debate grupal: Analizar y discutir el caso y Presentar Alternativas de solución y tomar decisiones Fase 4. Concluir y Formular el resultado

El resultado de esta estrategia será un informe escrito (documento)



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Unidad

UNIDAD 2: Lenguajes Independi entes del Contexto

Contenido de Aprendizaje Gramáticas Regulares. Lenguajes independient es libres de contexto, sus propiedades y sus máquinas. Árboles de derivación. Autómatas de pila (PDA)

Competencia El estudiante se apropiará del conocimiento y habilidades técnicas para identificar los componentes de autómatas con memoria adicional (Push Down automaton). PDA. Y los lleva a una simulación



N° de Sem

Desarrollo de Autómatas con pila y gramáticas El estudiante está en la capacidad de realizar autómatas con pilas AP con el fin de detectar diferencias entre las

Fase 2: Debatir y desarrollar los ejercicios planteados sobre autómatas con pila y gramáticas.

4

Estrategia de aprendizaje basado en problemas. Involucra las siguientes fases: Fase 1: Preparación individual: Cada participante estudia la temática y plantea soluciones iniciales



Facilitar la apropiación de conocimientos para que el estudiante pueda adquirir los conceptos que enmarcan el trabajo con máquinas abstractas que manejen memoria, simulando el funcionamiento de un computador. Llevarlos a escenarios reales de prueba y aprendizaje para que se

Analiza el caso planteado y lo evidencia en el foro * Presenta informe con la solución a los problemas con argumentos y referencias de soporte. La estructura de la evaluación


Ponderación

75 Puntos 15%


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básica (diagramas destacados). Identifica lenguajes, alfabetos y construye una función de transición. Desarrollo y Valoración en la calidad de la participación y apropiación del tema.

condicione s existentes y los autómatas finitos, y para evaluar las característi cas del mismo

al problema. Fase 2. Aclaración del problema: Analizar el problema propuesto preguntar, explicar, desarrollar, etc. Fase 3. Debate grupal: Analizar y discutir el caso y Presentar Alternativas de solución y tomar decisiones Fase 4. Concluir y Formular el resultado

contextualicen y ellos mismos puedan medir sus competencias. Después de la simulación y los ejercicios en el aula, se proyecta que el estudiante refuerce los conceptos teóricos asociados a las definiciones matemáticas, demostraciones y teoremas propios de la teoría de lenguajes y autómatas

Fase 2: Reflexionar sobre el tema. Quiz Este documento es de clasificación de seguridad controlada, para su uso debe solicitar autorización a la VIACI Asegúrese de estar utilizando la versión actualizada de este formato.

está dada por la estructura del quiz y el tipo de preguntas que son de selección múltiple con única respuesta.

75 Puntos 15%


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Unidad

UNIDAD 3: Lenguajes Estructura dos por Frases

Contenido de Aprendizaje Máquinas de Turing, Tesis de Church/Turin g, Problemas decidibles y insolubles para la teoría de lenguajes, Funciones recursivas

Competencia El estudiante se apropiará del conocimiento y habilidades técnicas para identificar los componentes de una Máquina de Turing. Y los lleva a una simulación básica (diagramas de estados). Identifica



Identifica los principios conceptos y procesos utilizados en la creación de máquinas de Turing.

Fase 3: Debatir y desarrollar los ejercicios planteados sobre Máquinas de Turing. Estrategia de aprendizaje basado en problemas. Involucra las siguientes fases: Fase 1: Preparación individual: Cada participante estudia la temática y plantea soluciones iniciales al problema.

N° de Sem 4



Facilitar la apropiación de conocimientos para que el estudiante pueda adquirir los conceptos que enmarcan el trabajo con máquinas abstractas (MT) que manejen memoria, simulando el funcionamiento de un computador. Llevarlos a escenarios reales de prueba y aprendizaje para que se

Analiza el caso planteado y lo evidencia en el foro * Presenta informe con la solución a los problemas con argumentos y referencias de soporte. La estructura de la evaluación


Ponderación

75 Puntos 15%


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lenguajes, alfabetos y construye una función de transición. En codificación, ejemplifica un ejercicio para ver el comportamie nto de una Máquina de Turing

Fase 2. Aclaración del problema: Analizar el problema propuesto preguntar, explicar, desarrollar, etc. Fase 3. Debate grupal: Analizar y discutir el caso y Presentar Alternativas de solución y tomar decisiones Fase 4. Concluir y Formular el resultado. Fase 3: Reflexionar sobre el tema. Resolver Quiz

contextualicen y ellos mismos puedan medir sus competencias. Después de la simulación y los ejercicios en el aula, se proyecta que el estudiante refuerce los conceptos teóricos asociados a las definiciones matemáticas, demostraciones y teoremas propios de la teoría de lenguajes y autómatas. Aplicaciones propias de codificación y decodificación.


está dada por la estructura del quiz y el tipo de preguntas que son de selección múltiple con única respuesta

50 Puntos 10%


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Unidad

UNIDAD 12Y3 Autómat as y sus aplicacio nes

Contenido de Competencia Aprendizaje

Comprende todos los contenidos del curso.

El estudiante realiza adecuadament e el proyecto basado en un problema



Sustenta el conocimien to adquirido del curso

El estudiante realiza un proyecto teniendo en cuenta la estrategia de aprendizaje basado en problemas. Donde evidencia el desarrollo de las competencias.

N° de Sem 2


Comprende todos los contenidos del curso.


El estudiante evidencia los saberes adquiridos a través de un proyecto final

125 Puntos 25%


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5. ESTRUCTURA DE EVALUACION DEL CURSO Tipo de Evaluación

Ponderación

Puntaje Máximo

Autoevaluación Coevaluación

Formativa Formativa

0 0

Heteroevaluación

75%

375

Evaluación inicial

5%

25

Evaluación intermedia

15%

75


15%

75


15%

75


15%

75

Evaluación intermedia Evaluación final

10% 25% 100%

50 125 500

Fase 1: Quiz Fase 1: Trabajo colaborativo Fase 2: Trabajo colaborativo Fase 2: Quiz Fase 3: Trabajo colaborativo Fase 3: Quiz Evaluación Final Total



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