形式语言与自动机理论：构建抽象思维与计算能力

"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。