形式语言与自动机：理论、应用与计算复杂性

"只读输入文件-形式语言与自动机"这一主题探讨了计算机科学中的关键理论，特别是如何用数学工具来研究自然语言和人工语言。形式语言理论关注的是语言的结构和组成规则，而不涉及具体的语义，它将语言视为由字母按照规则排列的字符串，并通过规则来分类不同的语言类别。这个理论的发展历程包括了克林的神经细胞自动机研究，以及乔姆斯基对文法和自动机之间关系的阐明。 自动机理论则是研究抽象计算设备如何处理和识别语言，以状态自动机为基础构建抽象机器模型，用于区分可计算问题和不可计算问题。早期有图灵机模型和有限状态自动机的研究，后者在实际应用中非常广泛，比如字符串匹配算法（如KMP算法）、词法分析器、数字电路行为验证软件等。此外，文法和正规表达式作为两种符号表示方式，分别对应于处理递归结构数据和描述字符串模式。 在讨论计算机与人脑的关系时，有两种观点。一种认为计算机在不可判定问题上有限制，而人脑在一定程度上可以解决这些问题，例如判定程序的行为。另一种观点则认为，虽然人脑的运作机制复杂且动态，但计算机理论上可以通过模拟图灵机或有限状态自动机来达到人脑的部分功能。 第一部分主要介绍了语言的定义，包括其基本概念，以及语言研究的三个方面：表示方式（如何表示无限语言），有穷描述（如何用有限资源描述语言），以及可能涉及到的表示方法，如语言的语法和正规表达式的运用。这些理论和应用在现代信息技术中起着至关重要的作用，不仅推动了计算机科学的发展，也影响了我们理解和利用计算机处理复杂任务的方式。