模式识别课件：第七章 句法结构与形式语言

"北京邮电大学模式识别课件-模式识别导论第07章 句法结构模式识别" 本文主要探讨的是句法结构模式识别，这是模式识别领域的一个重要概念，尤其是在处理自然语言和计算机科学的语法分析时。首先，我们从形式语言的基础概念开始，这些概念对于理解文法和句法分析至关重要。 形式语言概述涵盖了以下几个关键点： 1. 字母表（Alphabet）是符号的集合，它可以是任意与研究问题相关的符号。 2. 句子（Sentence）或链是由字母表中的符号组成的有限长度的字符串。 3. 句子的长度是指字符串中包含的符号数量。 4. 语言（Language）是字母表中的符号组成的句子集合，可以是有限的，也可以是无限的。 5. 文法（Grammar）是规定如何构造句子的一组规则，它定义了语言的结构。 6. V* 表示由字母表V中的符号组成的所有句子的集合，包括空句子λ。 7. V+ 是不包含空句子的句子集合，即V*减去λ。 8. VT是终止符集合，通常由小写字母表示，是不能进一步分解的基本单元。 9. VN是非终止符集合，代表由基本单元组成的子模式和句子，通常用大写字母表示。 10. 产生式（Production）是描述终止符和非终止符之间关系的规则。 11. 文法的数学定义是一个四元组，包括VN（非终止符集合），VT（终止符集合），P（产生式集合）以及S（起始符号）。 接下来，我们讨论两种主要类型的文法： 1. 0型文法（无限制文法或乔姆斯基层次的最上层）：这种文法没有对产生式的限制，可以产生非常复杂和广泛的语言。例如，0型文法G可以生成语言X=anbn+2cn+2，当n>=0时。这种文法的灵活性使得它可以生成任何可能的计算过程。 2. 1型文法（上下文有关文法）：相较于0型文法，1型文法对产生式施加了一些限制，每个产生式形式为α1Aα2→α1βα2，其中A是非终止符，β是任意长度的字符串。1型文法可以描述计算机程序的局部结构，如变量的声明和赋值。 句法结构模式识别在模式识别中扮演着核心角色，它涉及将输入数据（如自然语言文本）转换为符合特定文法规则的形式。在处理自然语言时，句法分析（Syntactic Analysis）是解析句子结构的关键步骤，它识别出词汇项之间的关系，形成语法树，帮助理解和生成有意义的句子。 自动机理论（Automata Theory）也是理解句法结构的重要工具，例如下推自动机（Pushdown Automata, PDA）常常用于描述上下文有关文法，能够处理更复杂的语言结构。 在实际应用中，例如在自然语言处理系统中，误差校正句法分析是必不可少的。这种分析允许系统在遇到语法错误时进行修正，以提高理解和生成的准确性。 本章内容深入浅出地介绍了句法结构模式识别的基础知识，包括形式语言的基本概念、文法的分类及其特性，以及它们在模式识别中的应用。这些知识对于学习模式识别和自然语言处理的初学者来说极其重要，也为后续的高级主题奠定了坚实的基础。