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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/17642
Title: Formalization of context-free language theory
Authors: RAMOS, Marcus Vinícius Midena
Keywords: Assistentes de provas;Coq;Formalização;Teoria de linguagens;Linguagens livres de contexto;Gramáticas livres de contexto;Proof assistants;Coq;Formalization;Language theory;Context-free languages;Context-free grammars
Issue Date: 28-Mar-2016
Publisher: Universidade Federal de Pernambuco
Abstract: Assistentes de prova são ferramentas de software que são usadas na mecanização da construção e da validação de provas na matemática e na ciência da computação, e também no desenvolvimento de programas certificados. Diferentes ferramentas estão sendo usadas de forma cada vez mais frequente para acelerar e simplificar a verificação de provas, e o assistente de provas Coq é uma das mais conhecidas e utilizadas. A teoria de linguagens e de autômatos é uma área bem estabelecida da matemática, com relevância para os fundamentos da ciência da computação e a tecnologia da informação. Em particular, a teoria das linguagens livres de contexto é de fundamental importância na análise, no projeto e na implementação de linguagens de programação de computadores. Este trabalho descreve um esforço de formalização, usando o assistente de provas Coq, de resultados fundamentais da teoria clássica das gramáticas e linguagens livres de contexto. Estes incluem propriedades de fechamento (união, concatenação e estrela de Kleene), simplificação gramatical (eliminação de símbolos inúteis, de símbolos inacessíveis, de regras vazias e de regras unitárias), a existência da Forma Normal de Chomsky para gramáticas livres de contexto e o Lema do Bombeamento para linguagens livres de contexto. Para alcançar estes resultados, diversas etapas precisaram ser cumpridas, incluindo (i) o entendimento das características, da importância e dos benefícios da formalização matemática, especialmente na ciência da computação, (ii) a familiarização com as teorias matemáticas fundamentais utilizadas pelos assistentes de provas, (iii) a familiarização com o assistente de provas Coq, (iv) a revisão das estratégias usadas nas provas informais dos principais resultados da teoria das linguagens livres de contexto e, finalmente, (v) a seleção e adequação das estratégias de representação e prova adotadas para permitir o alcance dos resultados pretendidos. O resultado é um importante conjunto de bibliotecas cobrindo os principais resultados da teoria das linguagens livres de contexto, com mais de 500 lemas e teoremas totalmente provados e verificados. Esta é provavelmente a formalização mais abrangente da teoria clássica das linguagens livres de contexto jamais feita no assistente de provas Coq, e inclui o importante resultado que é a formalização do Lema do Bombeamento para linguagens livres de contexto. As perspectivas para novos desenvolvimentos a partir deste trabalho são diversas e podem ser agrupadas em três áreas diferentes: inclusão de novos dispositivos e resultados, extração de código e aprimoramentos gerais das suas bibliotecas.
URI: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/17642
Appears in Collections:Teses de Doutorado - Ciência da Computação

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