Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Ανάπτυξη εκπαιδευτικού γραφικού εργαλείου προσομοίωσης πεπερασμένων αυτομάτων

Koukoubedakis Georgios

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Τα αυτόματα (επίσης γνωστά και ως μηχανές καταστάσεων) είναι αφηρημένα μαθηματικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται ευρέως στη θεωρητική επιστήμη των υπολογιστών για τη μελέτη της υπολογισιμότητας, αλλά και σε πολλές πρακτικές εφαρμογές. Στη βιβλιογραφία, συνήθως απεικονίζονται ως κατευθυνόμενοι γράφοι. Η γραφική τους αναπαράσταση τα καθιστά ένα ιδανικό διαισθητικό τρόπο μετάδοσης θεμελιωδών εννοιών της Θεωρίας Υπολογισμού. Πολλά ακαδημαϊκά ιδρύματα χρησιμοποιούν εκπαιδευτικά εργαλεία λογισμικού που προσομοιώνουν αυτόματα με διαδραστικό τρόπο προς διευκόλυνση της εκπαιδευτικής διαδικασίας. Η παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφει την δική μας προσέγγιση για τη δημιουργία ενός τέτοιου εργαλείου λογισμικού, που ονομάσαμε FA-Sim, και αποτελεί έναν γραφικό διαδραστικό προσομοιωτή για το πιο βασικό είδος αυτομάτων, τα πεπερασμένα αυτόματα ή μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων. Το εργαλείο μας είναι συνεπές με το μάθημα της Θεωρίας Υπολογισμού που διδάσκεται στο ίδρυμά μας και προσαρμοσμένο στις ανάγκες του. Ο χρήστης (μαθητής ή διδάσκων) είναι σε θέση να δημιουργήσει, να επεξεργαστεί και να προσομοιώσει γραφικά οποιοδήποτε ντετερμινιστικό ή μη ντετερμινιστικό πεπερασμένο αυτόματο σε οποιαδήποτε δεδομένη είσοδο και να παρατηρήσει τον υπολογισμό βήμα προς βήμα. Επιπλέον, το εργαλείο μας υποστηρίζει την αυτόματη μετατροπή από οποιοδήποτε μη ντετερμινιστικό πεπερασμένο αυτόματο σε ισοδύναμο ντετερμινιστικό. Τέλος, το εργαλείο μας υποστηρίζει την εισαγωγή αυτομάτων που περιγράφονται με το ανοικτό πρότυπο κειμένου JSON και την εξαγωγή της γραφικής αναπαράστασης οποιουδήποτε αυτομάτου σε διάφορες μορφές αρχείων εικόνας. Η υλοποίησή μας βασίζεται εξ ολοκλήρου στην γλώσσα προγραμματισμού Java και ακολουθεί τις αρχές του οντοκεντρικού προγραμματισμού. Το γραφικό περιβάλλον χρήστη αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας την βιβλιοθήκη Swing της Java για περιβάλλοντα χρήστη και το εργαλείο διαχείρισης γράφων JUNG. Η εσωτερική αναπαράσταση αυτομάτων για τις ανάγκες αποθήκευσης και ανάκτησης βασίζεται στο πρότυπο αρχείων για γραφήματα GraphML. Οι αξιολογήσεις των χρηστών που διεξήχθησαν με φοιτητές από την τάξη της Θεωρίας Υπολογισμού αποκάλυψαν αρκετές προτάσεις και προτιμήσεις σε θέματα διεπαφής χρήστη, οι οποίες ελήφθησαν υπόψη και ενσωματώθηκαν στην τελευταία έκδοση του FA-Sim. Όλοι οι συμμετέχοντες συμφώνησαν ότι το εργαλείο FA-Sim θα μπορούσε πράγματι να φανεί χρήσιμο για την βαθύτερη κατανόηση της έννοιας των πεπερασμένων αυτομάτων.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες