言語・オートマトン

科目ナンバリング U-ENG29 29104 LJ10
U-ENG29 29104 LJ11
開講年度・開講期 2022 ・ 後期
単位数 2 単位 授業形態 講義
配当学年 対象学生
使用言語 日本語 曜時限 水1
教員 山本 章博 (情報学研究科 教授)
授業の概要・目的 情報学の数理的基盤の一つである形式言語理論,およびオートマトンからTuring機械に至る抽象的な計算機構について講述する.また,これらの応用についても適宜言及する。
到達目標 形式言語と計算機構の関係について,情報学的視点および数理的視点の両方から理解する.
授業計画と内容 イントロダクション,1回,文字列の数学, 形式言語
有限状態オートマトン,5回, 決定性有限状態オートマトン,Myhill-Nerodeの定理, 状態数最小化, 非決定性有限状態オートマトン,正則表現, 順序機械
前半の復習,1回,前半の学習内容を振り返る試験を行う(講義環境,学生の理解度等の理由により講義1回とレポート課題に切替えることがある)
文脈自由言語,4回, 文脈自由文法と文脈自由言語, Chomsky標準形, 構文解析, CKY法, 正則文法, Greibach標準形,プッシュダウンオートマトン
チューリング機械および関連する話題,3回,Turing機械, 万能性, 帰納的集合, 帰納的に可算な集合, 決定可能性
フィードバック, 1回, 全体の学習内容を振り返る

なお,履修者の理解の状況を適切に見極め,必要な場合には説明や課題を追加する等により,履修者が一定のレベルに達するように講義を行う.
成績評価の方法・観点 前半の学習内容を振り返る試験40点と定期試験60点の成績を総合して評価する。前半の学習内容を振り返る試験をレポートに変更する場合は,配点を変更することがある.各回に演習問題を宿題として指定するので評価に加えることがある。
履修要件 数学における集合に関する初歩的知識,情報学におけるデータ構造の初歩的知識,帰納的定義などの計算機科学の初歩的知識を仮定する.自習も可能な程度である.科目としては「自然現象と数学(工学部情報学科クラス指定)」「アルゴリズムとデータ構造入門」「計算機科学のための数学演習」などで扱われる.自習する場合はこれらの科目の教科書・参考書が教材になる.
授業外学習(予習・復習)等 講義はスライド資料を中心にして,適宜注釈を加筆しながら進める.スライド資料と演習問題は講義前にKULASISまたはPandAにアップロードしておくので, 各自PC等にダウンロードしてから講義に臨むこと. なお, 演習問題のための時間は十分ではないため、各自の復習を要する。
教科書 教科書は指定しないが,講義の進展に合わせて下記の参考書の少なくとも一つを熟読することを望む.
参考書等 Hopcroft, Motowani, Ullman, Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation -3rd Edition- Peason, 2007 ISBN 0321455363.
Hopcroft,Ullman, Motowani, オートマトン言語理論 計算論 [第2版] I および II(上記の第2版の邦訳) ,2003 ISBN 4781910262, ISBN 4781910270.
富田・横森,オートマトン・言語[第2版],森北出版,2013 ISBN 4627805527.
丸岡,計算理論とオートマトン言語理論,サイエンス社 [第2版] ,2021 ISBN 9784781915210.
有川(監修)西野・石坂(著) 形式言語の理論,丸善出版,1999 ISBN 4621082094.
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