Théorie des Langages - Analyse Lexicale et Syntaxique

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les fondements théoriques des langages formels et leur application dans l'analyse des langages informatiques.
• Maîtriser les techniques d'analyse lexicale et syntaxique, y compris l'utilisation d'automates et de grammaires formelles.
• Appliquer les concepts de langages réguliers et hors-contexte dans la construction d'analyseurs lexicaux et syntaxiques.
• Étudier les liens entre la théorie des langages et d'autres domaines tels que la compilation, la vérification de programmes et l'intelligence artificielle.
• Développer des compétences pratiques en implémentant des analyseurs pour des langages simples.

Public cible

Ce cours s'adresse principalement aux étudiants en informatique, en particulier ceux spécialisés en génie logiciel, en systèmes intelligents ou en théorie de la calculabilité. Il est également adapté aux professionnels souhaitant approfondir leurs connaissances en compilation ou en vérification formelle de programmes. Une base en mathématiques discrètes et en programmation est recommandée pour tirer pleinement profit du contenu.

Contenu détaillé

Le cours "Théorie des Langages - Analyse Lexicale et Syntaxique" explore en profondeur les concepts clés des langages formels, depuis leur origine dans les travaux de Noam Chomsky jusqu'à leurs applications modernes en informatique. L'analyse lexicale, première étape du processus de compilation, sera abordée à travers l'étude des automates finis et des expressions régulières. Les étudiants apprendront à concevoir des lexers efficaces capables de reconnaître les tokens d'un langage de programmation.

La partie consacrée à l'analyse syntaxique couvrira les grammaires hors-contexte, les analyseurs LL et LR, ainsi que les techniques de résolution des conflits de parsing. Des études de cas sur des langages réels viendront illustrer ces concepts théoriques. Le cours abordera également les limites des approches formelles, en comparant leur efficacité sur les langages informatiques versus les langues naturelles.

Une attention particulière sera portée sur les applications industrielles, notamment dans les domaines de la vérification de modèles (model checking) et de l'analyse statique de code. Les étudiants découvriront comment les théories linguistiques formelles sous-tendent des outils quotidiens comme les compilateurs, les interpréteurs ou les systèmes de traitement de requêtes.

Des travaux pratiques permettront de mettre en œuvre ces concepts, avec notamment le développement d'un analyseur complet pour un langage miniature. Ces exercices renforceront la compréhension des défis concrets rencontrés dans l'implémentation des phases d'analyse.

Approche pédagogique

Le cours combine enseignements théoriques (30%), études de cas (20%) et travaux pratiques (50%). Chaque concept majeur sera d'abord présenté mathématiquement, puis illustré par des exemples concrets, avant d'être implémenté lors des séances de TP. Des outils modernes comme ANTLR ou Lex/Yacc seront utilisés pour montrer l'application industrielle de ces théories.

L'évaluation reposera sur un projet individuel (analyseur pour un micro-langage) et un examen théorique couvrant les aspects formels. Des ressources complémentaires seront fournies pour explorer les liens avec la théorie de la calculabilité et la complexité algorithmique.