形式语言与自动机理论：构建计算思维的关键

"构造思路-形式语言与自动机理论"是一门技术基础类课程，旨在培养学生的计算思维能力、算法设计与分析能力以及程序设计技能。课程核心内容围绕形式语言和自动机理论展开，强调抽象和形式化、理论证明和构造性的方法。 课程的主要目标包括： 1. **基础知识要求**：学生需具备数学分析或高等数学、离散数学的基础知识，以便理解复杂概念。 2. **专业能力培养**：通过学习，学生将掌握正则语言、下文无关语言（如正则文法RG、有限自动机FA、右递归正规表达式RE、正规语言RL）的语法、识别模型及其性质，以及图灵机的基本概念。 **主要内容**： - **语言的文法描述**：介绍不同类型的文法，如上下文无关文法(CFG)的CNF和GNF形式，以及推导过程。 - **RL与CFL**：讲解正规语言和上下文自由语言(CFL)，包括PDA（ pushdown automaton，带一维堆栈的自动机）的概念和它们的性质。 - **TM**：探讨基本的图灵机模型，构造技术和图灵机的修改，这些都是计算能力的基石。 - **CSL**：涵盖完全子集语言(CSL)的概念，如词法分析器的模型，如词法分析器生成器(CSG)和线性bounded automaton(LBA)。 **教材推荐**： - 蒋宗礼和姜守旭编著的《形式语言与自动机理论》提供了详细的理论基础。 - John E. Hopcroft, Rajeev Motwani, Jeffrey D. Ullman的经典著作《自动机理论、语言和计算》是深入学习的权威参考。 **课程结构**： - 第1章绪论首先介绍了集合的基本概念，这是后续讨论的基础，如集合的定义和元素的概念。 通过这门课程，学生将学会如何将实际问题转化为形式化描述，利用自动机理论解决计算问题，从而理解并掌握计算思维的核心过程，即“问题、形式化描述、自动化”。这对于计算机科学和信息技术领域的专业人士来说是一项至关重要的技能。