計算理論

竹田 正幸 教授

授業の目的

情報科学、特に、コンピュータ・サイエンスの重要な理論的基礎であるオートマトンと言語理論の要点を体系的に修得し、 同時に、コンピュータ・サイエンスの理解と展開のために必要な基本概念(ことば)と手法に習熟してもらうことを目的とします。

授業の概要

まず、情報表現の基本である文字や記号、それらの列、その集合としての形式的な言語、グラフ等に慣れてもらい、 その上で、計算理論の基礎をなす有限オートマトンの理論とその応用について講義します。 次に、形式的な文法や言語、特に、文脈自由文法と言語、プッシュダウン・オートマトンを説明し、それらの間の関係を示します。
講義資料で学習する:
1 第2章 有限オートマトン
 2.1 定義
2 第2章 有限オートマトン
 2.2 正規集合の演算
3 第2章 有限オートマトン
 2.3 Nerodeの定理
4 第2章 有限オートマトン
 2.4 非決定性の有限オートマトン
5 第2章 有限オートマトン
 2.5 正規表現と正規集
6 第2章 有限オートマトン
 2.6 順序機械と状態最小化
7 第3章 文脈自由言語
 3.1 文脈自由文法
8 第3章 文脈自由言語
 3.2 プッシュダウンオートマトン
9 第3章 文脈自由言語
 3.3 文脈自由文法とプッシュダウンオートマトン
10 第3章 文脈自由言語
 3.4 正規文法と有限オートマトン
11 第3章 文脈自由言語
 3.5 文脈自由文法の性質
12 第3章 文脈自由言語
 3.6 決定性プッシュダウンオートマトン
13 第5章 形式言語の理論
 5.1. 文脈依存文法とその標準形
14 第5章 形式言語の理論
 5.2 線形有界オートマトン
15 第5章 形式言語の理論
 5.3 文脈依存言語の性質
16 第5章 形式言語の理論
 5.4 言語族の階層