Описание:Цель учебного курса – ознакомить студентов, специализирующихся в области прикладной математики и информатики, с основными понятиями, моделями и методами решения задач таких разделов теории вычислений как теория автоматов, теория формальных языков, формальные методы верификации, прикладные логики; все перечисленные модели, методы их построения и анализа используются для решения прикладных задач программирования и информатики.
Содержание лекций
Раздел 1. Конечные автоматы и регулярные языки
Детерминированные и недетерминированные конечные автоматы. Преобразование конечного автомата к детерминированному виду. Минимизация детерминированных автоматов. Автоматные языки и их алгебраические свойства. Лемма о разрастании для автоматных языков. Регулярные выражения и их свойства. Уравнения в регулярных выражениях. Теорема Клини. Двусторонние конечные автоматы. Многоленточные автоматы. Применение конечных автоматов для решения прикладных задач программирования и информатики
Раздел 2. Универсальные модели вычислений
Машины Тьюринга. Рекурсивные и рекурсивно перечислимые множества. Универсальные модели вычислений: ассоциативные вычисления, машины Минского, многоголовочные автоматы. Примеры алгоритмически неразрешимых задач алгебры и комбинаторики.
Раздел 3. Автоматы-преобразователи и рациональные отношения. Свойства замкнутости рациональных отношений. Проблема эквивалентности для автоматов-преобразователей. Автоматы над бесконечными словами и темпоральные логики
Автоматы над бесконечными словами (автоматы Бюхи, Рабина, Мюллера) и их свойства. -регулярные языки. Монадическая логика 2-го порядка S1S и ее взаимосвязь с автоматами над бесконечными словами. Детерминизация автоматов над бесконечными словами.
Раздел 4. Формальные грамматики и автоматы с магазинной памятью
Автоматы с магазинной памятью и их свойства. Алгоритмически неразрешимые проблемы анализа поведения автоматов с магазинной памятью. Формальные грамматики и иерархия языков Хомского. Контекстно-свободные языки. Нормальные формы контекстно-свободных грамматик. Лемма о разрастании для контекстно-свободных языков. Характеризация контекстно-свободных языков автоматами с магазинной памятью. Задачи синтаксического анализа и табличные методы синтаксического разбора. Детерминированные автоматы с магазинной памятью и LL(1) грамматики.