Teoría de autómatas, lenguajes y computación

458 Pages·2008·3.972 MB·Spanish

by  John E. Hopcroft

Este libro, Teoría de atómatas, lenguajes y computación, ha sido ac- n Teoría de autómatas,
ó
tualizado para presentar los conceptos teóricos de una manera
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más concisa y clara aumentando a su vez las aplicaciones prác-
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ticas. t lenguajes y computación
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Esta tercera edición ofrece al estudiante un estilo de redacción
o
más sencillo que cubre toda la teoría de autómatas existen-
c

te. Con un tratamiento sólido en la construcción de pruebas, y

gran número de figuras y diagramas, y apartados que destacan s
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las ideas más importantes, este libro es la herramienta fun-
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damental para consolidar el conocimiento sobre la teoría de
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Hopcroft
Motwani
Ullman
John E. Hopcroft
Rajeev Motwani
Jeffrey D. Ullman
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Introducción a la
teoría de autómatas,
lenguajes y computación
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Introducción a la
teoría de autómatas
lenguajes y computación
Tercera Edición
JOHN E. HOPCROFT
Cornell University
RAJEEV MOTWANI
Stanford University
JEFFREY D. ULLMAN
Stanford University
Traducción
Vuelapluma
Boston San Francisco Nueva York Londres
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Toronto Sydney Tokio Singapur Madrid Ciudad de México
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Munich París Ciudad del Cabo Hong Kong Montreal
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Datos de catalogación bibliográfica
Introducción a la teoría de autómatas,
lenguajes y computación
Hopcroft, J. E.; Motwani, R.; Ullman, J. D.
PEARSON EDUCACIÓNS.A., Madrid, 2007
ISBN: 978-84-7829-088-8
Materia: Informática, 004.4
Formato: 195 x 250 mm. Páginas: 452
Todos los derechos reservados.
Queda prohibida, salvo excepción prevista en la Ley, cualquier forma de reproducción, distri-
bución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los
titulares de propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitu-
tiva de delito contra la propiedad intelectual(arts. 270 y sgts. Código Penal).
DERECHOS RESERVADOS
2008 por PEARSON EDUCACIÓN S.A.
Ribera del Loira, 28
28042 Madrid
Introducción a la teoría de autómatas, lenguajes y computación
Hopcroft, J. E.; Motwani, R.; Ullman, J. D.
ISBN: 978-84-7829-088-8
Deposito Legal:
ADDISON WESLEYes un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIÓN S.A.
Authorized translation from the English language edition, entitled INTRODUCTION TO
AUTOMATATHEORY, LANGUAGES AND COMPUTATION, 3rd Edition by HOPCROFT,
JOHN E.; MOTWANI, RAJEEV; ULLMAN, JEFFREYD.; published by Pearson Education, Inc,
publishing as Addison-Wesley, Copyright © 2007
EQUIPO EDITORIAL
Editor: Miguel Martín-Romo
Técnico editorial: Marta Caicoya
EQUIPO DE PRODUCCIÓN:
Director: José A. Clares
Técnico: Diego Marín
Diseño de Cubierta: Equipo de diseño de Pearson Educación S.A.
Impreso por:
IMPRESO EN ESPAÑA- PRINTED IN SPAIN Este libro ha sido impreso con papel y tintas ecológicos
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Prefacio
Enelprefaciodelaanteriorediciónde1979deestelibro,HopcroftyUllmansemaravillabandelhechodeque
eltemadelosautómatashubiesealcanzadotantoauge,alcompararconsuestadoenlaépocaenqueescribieron
suprimerlibro,en1969.Realmente,ellibroeditadoen1979conteníamuchostemasquenoseabordabanen
lostrabajosanteriores,porloquesutamañoeraprácticamenteeldoble.Sicomparaestelibroconelde1979,
comprobaráque,comoconlosautomóvilesdelosañossetenta,estelibro“esmásgrandeporfuera,peromás
pequeñopordentro”.Estoparececomounpasohaciaatrás,sinembargo,nosotrosestamossatisfechosdelos
cambiosquehemosincorporadopordiversasrazones.
Enprimerlugar,en1979,lateoríasobrelosautómatasyloslenguajestodavíaseencontrabaenunafase
deinvestigaciónactiva.Unodelospropósitosdedicholibroeraanimaralosestudiantesdematemáticasaque
hicieran nuevascontribucionesal campo.Actualmente, existe muy poca investigacióndirecta sobre la teoría
deautómatas(enoposiciónasusaplicaciones),loquenonosmotivaaseguirmanteniendoeltonoaltamente
matemáticodeltextode1979.
Ensegundolugar,elpapeldelateoríadeautómatasydeloslenguajeshacambiadodurantelasdosúltimas
decadas.En1979,losautómatasseestudiabanencursosparalicenciados,porloquepensábamosquenuestros
lectores eran estudiantes avanzados, especialmente aquellos que emplearan los últimos capítulos del libro.
Actualmente,estamateriaespartedelcurriculumdelosestudiantesdelicenciatura.Portanto,elcontenidodel
librodebeexigirmenosrequisitosalosestudiantesydebeproporcionarmásconocimientosbásicosydetalles
acercadelosrazonamientosqueellibroanterior.
Un tercer cambio en el entorno de las Ciencias de la Computación se ha desarrollado en un grado casi
inimaginablealolargodelasdosúltimasdécadas.Mientrasqueen1979eraunretocompletaruncurriculum
conmaterialquepudierasobreviviralasiguienteoladelatecnología,actualmentemuchasdisciplinascompiten
porelespaciolimitadodelaslicenciaturas.
Afortunadamente,lasCiencias dela Computaciónse hanconvertidoen unamateriavocacional,y existe
un severo pragmatismo entre muchos de sus estudiantes. Continuamos creyendoque muchos aspectos de la
teoría de autómatas son herramientasesenciales en un amplia variedad de nuevas disciplinas y creemos que
losejerciciosteóricos,quesirvenparaabrirlamente,integradosenuncursosobreautómatastípicomantienen
todavía su valor, independientementede que un estudiante prefiera aprendersólo la parte más práctica de la
tecnología.Sinembargo,conelfindegarantizarunsitiodentrodelmenúdetemasdisponiblesparaunestudiante
deInformática,creemosqueesnecesariohacerhincapiétantoenlasaplicacionescomoenlasmatemáticas.Por
tanto,hemossustituidoalgunosdelostemasmásabstrusosdelaediciónanteriordellibroporejemplosdecómo
se utilizan hoydía los conceptos.Aunquelas aplicacionesde la teoría de autómatasy de los lenguajesa los
compiladoressonlosuficientementesencillascomoparaincluirlasenuncursosobrecompiladores,existenotras
aplicacionesmásrecientes,entrelasqueseincluyenlosalgoritmosdecomprobacióndemodelosparaverificar
protocolosylenguajesdedescripcióndedocumentos,queestánbasadasenlasgramáticasindependientesdel
contexto.
Unaúltimarazónparaeliminardellibroantiguostemaseincorporarotrosnuevosesqueactualmentehemos
podidoaprovecharlasventajasdelossistemasdecomposiciónTEXyLATEXdesarrolladosporDonKnuthyLes
Lamport.Elúltimo,especialmente,animaaemplearunestilo“abierto”queseprestaaqueloslibrosseanmás
largosperomásfácilesdeleer.Apreciamoslosesfuerzosdeestasdospersonas.
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VI Prefacio
Cómo utilizar el libro
Estelibroesadecuadoparauncursotrimestralosemestraldeuncursodeprimercicloosuperior.EnStanford,
hemosutilizadolas notasdela asignaturaCS154sobreteoríadeautómatasy lenguajes.Se tratade uncurso
deuntrimestre,queimpartenRajeevyJeff.Comoeltiempodisponibleeslimitado,elCapítulo11nosecubre
y parte de los temas finales, como por ejemplo las reduccionesmás complicadasa tiempo polinómico de la
Sección10.4tambiénseomiten.Elsitiowebdellibro(véasemásadelante)incluyeapuntesylosprogramasde
variasofertasdelcursoCS154.
Hace algunosaños,pudimoscomprobarque muchosestudianteslicenciadosacudíana Stanforddespués
decursarasignaturassobrelateoríadeautómatasquenoincluíanlateoríasobrelaintratabilidad.Dadoquela
universidaddeStanfordpiensaqueestosconceptossonfundamentalesparaquecualquierinformáticocomprenda
algomásqueelnivelde“NP-completosignificaquetardamucho”,haydisponibleotraasignatura,CS154N,que
losestudiantespuedencursarparaestudiarsólolosCapítulos8,9y10.ParacumplirlosrequisitosdeCS154N,
bastaconcursaraproximadamenteelúltimoterciodeCS154.Todavíahoydía,muchosestudiantesaprovechan
estaopcióncadatrimestre.Puestoquerequieremuypocoesfuerzoadicional,recomendamosestemétodo.
Prerrequisitos
Para aprovechar este libro, los estudiantes deberían haber recibido previamente un curso sobre matemática
discreta,queabordetemascomografos,árboles,lógicaytécnicasdedemostración.Suponemostambiénque
han recibido varios cursos sobre programación y que están familiarizados con las estructuras de datos más
comunes,larecusiónyelpapeldelosprincipalescomponentesdesistemas,talescomoloscompiladores.Estos
prerrequisitosdeberíancubrirseenunprimercursodeinformática.
Ejercicios
Ellibroincluyeejerciciosencasitodaslassecciones.Losejerciciosolosapartadosdelosmismosmáscom-
plicadosestánmarcadosconunsignodeexclamación.Losejerciciosaúnmáscomplicadosquelosanteriores
sehanmarcadocondossignosdeexclamación.
Algunosejerciciosoapartadosdelosmismosestánmarcadosconunasterisco.Paraestosejercicios,haremos
todo lo posible por mantener accesibles sus soluciones a través de la página web del libro. Estas soluciones
debenutilizarseparaautoevalución.Observequeenalgunospocoscasos,unejercicioBpidequeserealiceuna
modificacionoadaptacióndelasolucióndeotroejercicioA.SiciertosapartadosdelejercicioAtienensolución,
entoncesesdeesperarqueloscorrespondientesapartadosdelejercicioBtambiénlatengan.
Soporte en la World Wide Web
Lapáginaprincipaldellibroeninglésseencuentraen
http://www-db.stanford.edu/˜ullman/ialc.html
Aquípodráencontrarlassolucionesalosejerciciosmarcadosconasterisco,laserratascuandolasdetectemos
ymaterialdeapoyo.EsperamospoderpublicarlosapuntesdecadaedicióndelaasignaturaCS154,incluyendo
lostrabajosprácticos,lassolucionesylosexámanes.
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Prefacio VII
Agradecimientos
Una publicación sobre “Cómo hacer demostraciones” de Craig Silverstein ha influido en parte del material
incluidoenelCapítulo1.Recibimoscomentarioseinformaciónacercadelaserratasdetectadasenlosborradores
delasegundaedición(2000)deestelibrode:ZoeAbrams,GeorgeCandea,HaowenChen,Byong-GunChun,
JeffreyShallit,BretTaylor,JasonTownsendyErikUzureau.
Tambiénhemosrecibidomuchoscorreoselectrónicosenlosquenosinformabandeerratasdelasegunda
edicióndeestelibroyenlínealesdimoslasgracias.Sinembargo,queremosexpresarnuestroagradecimiento
aquíalassiguientespersonasquenosporporcionaronunagrancantidaddeerratasimportantes:ZekiBayram,
SebastianHick,Kang-RaeLee,ChristianLemburg,NezamMahdavi-Amiri,DaveMaier,A.P.Marathe,Mark
Meuleman,MustafaSait-Ametov,AlexeySarytchev,JukkaSuomela,RodTopor,Po-LianTsai,TomWhaley,
AaronWindsoryJacinthH.T.Wu.
Queremosdarlasgraciaspúblicamenteatodasestaspersonasporsuayuda.Porsupuesto,loserroresque
hayanpodidoquedarsonnuestros.
J.E.H.
R.M.
J.D.U.
IthacaNYyStanfordCA
Febrerode2006
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