形式语言与自动机理论:构建抽象思维与计算能力
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更新于2024-08-21
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"形式语言与自动机" 是一门关于计算机科学和技术基础的课程,主要探讨的是形式语言的文法描述以及各种自动机模型,包括正则语言、上下文无关语言、图灵机以及上下文敏感语言等。这门课程旨在培养学生的计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计能力,以及对计算机系统认知、分析、设计和应用的能力。
课程性质被定义为技术基础,要求学生具备数学分析或高等数学以及离散数学的基础知识。课程的特点在于抽象和形式化的思考方式,强调理论证明和构造性方法,通过建立基本模型来研究其性质。计算思维能力是课程的核心能力之一,它涵盖了逻辑思维、抽象思维,以及将问题转化为形式化模型的能力。
课程目标包括掌握正则语言、下文无关语言的文法、识别模型以及图灵机的基本知识。同时,课程致力于提升学生的形式化描述和抽象思维能力,使他们能够理解并处理形式模型,初步掌握计算机问题求解的一般流程,即问题->形式化描述->自动化(计算机化)。
课程内容广泛,涵盖语言的文法描述,如正则语言(RL)、上下文无关语言(CFL)的相关文法和识别模型,如正规格(RG)、有限自动机(FA)、正则表达式(RE)、下推自动机(PDA)等,以及上下文敏感语言(CSL)的相关概念,如上下文敏感格(CSG)和线性有界自动机(LBA)。此外,还会涉及图灵机的基本结构、构造技术以及其各种变体。
教材和主要参考书目推荐了蒋宗礼和姜守旭的《形式语言与自动机理论》以及Hopcroft、Motwani和Ullman的《自动机理论、语言和计算》两本书,后者有1979年和2001年的不同版本,为深入学习提供了丰富的资源。
这门课程是计算机科学教育中的基石,对于理解计算机如何处理和解析信息至关重要,它不仅提供了理论框架,也为实际编程和算法设计打下了坚实的基础。通过学习,学生将能够理解和运用形式语言和自动机理论解决复杂计算问题。
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