chittolina / ine5421-t1

First college work from INE5421.

Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Informática e Estatística (INE)

INE5421 - Linguagem Formais e Compiladores - Trabalho 01

Filipe Oliveira de Borba

Gabriel Leal Chittolina Amaral

Lucas João Martins

14 de outubro de 2018

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Informações sobre os fontes

Tecnologias

As seguintes tecnologias foram utilizadas:

• Python 3.6 como linguagem de programação;
• Qt QML como framework para desenvolvimento da interface gráfica;
• JSON como extensão dos arquivos utilizados na aplicação;
• git e github para versionamento de código entre os membros da equipe

Além disso, vale citar as principais libs/módulos utilizados:

• json para trabalhar com os arquivos nesse formato;
• itertools para fazer algumas iterações serem mais eficientes;
• re para auxiliar no trabalho com expressões regulares;
• collections que fornece um tipo de dado crucial no desenvolvimento da modelagem;
• unittest para realização dos testes unitários;
• os para fornecer uma interface que permitisse o acesso de arquivos nos testes unitários;
• sys para auxiliar na execução da aplicação.

Executando a aplicação

• Instalar o pyqt5:
  • pip3 install PyQt5
• Executar a aplicação:
  • python3 main.py

Executando os testes

Os comandos abaixos devem ser executados a partir da pasta raíz do projeto.

Executar todos os testes: python3 -m unittest discover

Executar teste específico: python3 -m unittest test.test_automata

Modelagem

Para uma melhor explicação, esse item está separado por autômato, gramática e expressão regular.

Autômato:

• modelado na maneira clássica: uma 5-tupla
• o alfabeto corresponde a um set
• o estado inicial é uma string
• o conjunto de estados corresponde a um set
• o conjunto de estados finais são um set
• as produções são mapeadas para um dict onde as chaves são uma collections.namedtuple de estado de origem e símbolo do alfabeto que apontam para um set que são os estados destinos

Gramática:

• apesar de somente receber o seu símbolo inicial e as produções no construtor, está modelado de modo clássico: uma 4-tupla
• símbolo inicial é uma string
• produções correspondem a um set de tuplas
• não-terminais são um set
• terminais também são um set

Expressão regular:

• modelado de maneira similar ao que o livro do Aho apresenta, ou seja, como uma árvore

Vale citar que buscou-se esboçar como cada parte do código foi modelado, e, que para maiores detalhes deve-se consultar o código fonte.

Estruturas de dados

As estruturas de dados mais utilizadas no desenvolvimento foram:

• set e frozenset
• dict
• list
• namedtuple

Como visto aqui (https://www.ics.uci.edu/~pattis/ICS-33/lectures/complexitypython.txt), percebe-se, que na melhor das hipóteses, grande parte das operações possuem complexidade O(1).

Execuções dos testes solicitados

Para uma melhor explicação, esse item está separado por autômato, gramática e expressão regular.

Autômato:

• teste 1, minimização de AFD (retirado daqui http://www.cs.ucr.edu/~stelo/cs150fall02/subset.pdf):
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste1MinimizacaoAfd.json'
  • clicar em 'DFA Minimize' e verificar o resultado
• teste 2, determinização de AFND (retirado daqui https://en.wikipedia.org/wiki/Powerset_construction):
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste2AfndAfd.json'
  • clicar em 'NFA to DFA' e verificar o resultado
• teste 3, união de AFD (retirado daqui https://www.complang.tuwien.ac.at/lkovacs/ATCSNotes/atcs_h2.pdf):
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste3UniaoAfdInput01.json'
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste3UniaoAfdInput02.json'
  • clicar em 'DFA Union' e verificar o resultado
• teste 4, interseção de AFD (retirado daqui https://www.complang.tuwien.ac.at/lkovacs/ATCSNotes/atcs_h2.pdf):
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste4IntersecaoAfdInput01.json'
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste4IntersecaoAfdInput02.json'
  • clicar em 'DFA Intersection' e verificar o resultado
• teste 5, transformação de AFD para GR:
  • clicar em 'Import automata' e selecionar o arquivo 'teste5AfdGr.json'
  • clicar em 'DFA to GR' e verificar o resultado

Gramática:

Expressão regular:

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Utilização do sistema

Do ponto de vista visual, a aplicação busca ser simples e intuitiva de ser usada. Consiste de uma única tela dividida em três partes (autômato, gramática e expressão regular), onde cada parte possui botões básicos para realizar uma espécie de CRUD (sem todas as ações disponíveis). Além disso, cada parte possui um botão para a realização de cada requisito solicitado naquela parte.

Observação importante: é possível redimensionar com o mouse o tamanho de cada painel. Basta colocar ele sobre a divisória (o ponteiro irá mudar), então pressionar e arrastar para o tamanho desejado.

Já do ponto de vista estrutural, pode-se ver a organização de pastas no repositório do github (https://github.com/chittolina/ine5421-t1):

• report possui os arquivos relacionados ao relatório final;
• src possui um arquivo para cada item que deveria ser manipulado pela aplicação. Além disso, possui um arquivo utils que possui código que os itens citados anteriormente compartilham;
• test possui os arquivos necessários para a execução dos testes unitários. Como o autômato é uma das peças chave do trabalho, pois está envolvido em quase todos os requisitos, optou-se por realizar testes unitários sobre a sua classe;
• test_with_view possui os arquivos JSON necessários para a realização dos testes solicitados;
• ui contêm toda definição visual do programa;
• main.py no diretório principal serve como ponto de partida da aplicação, ou seja, bastaria um python main.py para executar o programa.

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Principais referências

• Slides fornecidos pela professora;
• Compilers: Principles, Techniques, and Tools (2nd Edition) by Alfred V. Aho;
• Introduction to the Theory of Computation by Michael Sipser;
• Introduction to Automata Theory, Languages, and Computation by Hopcroft John;
• Formal Languages and Their Relation to Automata by Hopcroft John.