自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)

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出版者:机械工业出版社
作者:John E.Hopcroft
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:2004-6-1
价格:39.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787111144526
丛书系列:计算机科学丛书
图书标签:
  • 自动机
  • 计算机科学
  • 计算理论
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具体描述

《计算的基石:形式语言与自动机》 本书深入探讨了计算科学的核心领域:形式语言、自动机理论以及它们在理解和构建计算模型中的关键作用。我们从最基本的概念出发,逐步构建起理解复杂计算系统的理论框架。 第一部分:形式语言的世界 我们将首先进入形式语言的迷人世界。形式语言与我们日常交流的自然语言不同,它遵循严格的语法规则,这使得计算机能够精确地理解和处理。 字母表、字符串与语言: 我们将从最基础的元素——字母表(finite set of symbols)开始,理解如何通过这些符号组合形成字符串(sequences of symbols)。进而,我们将学习如何将这些字符串集合定义为语言(sets of strings),并探讨不同类型的语言。 文法:生成语言的规则: 文法是定义语言结构的规则集合。我们将详细介绍不同类型的文法,从最简单的正则表达式(regular expressions)描述的正则语言,到由上下文无关文法(context-free grammars)生成的上下文无关语言。我们将学习如何使用文法来精确地描述一个语言的语法结构,以及如何利用这些文法进行语言的生成和分析。 正则表达式与有限自动机: 正则表达式是一种强大的工具,用于描述和匹配字符串模式,它们与一类最简单的自动机——有限自动机(finite automata)——有着紧密的联系。我们将深入研究确定性有限自动机(deterministic finite automata, DFA)和非确定性有限自动机(nondeterministic finite automata, NFA),理解它们如何通过一系列状态和转移来识别特定语言。我们将学习它们的等价性,以及如何将NFA转换为DFA。 第二部分:自动机:计算的抽象模型 自动机是计算过程的抽象模型,它们提供了理解和分析计算能力的基础。 有限自动机:识别模式的机器: 如前所述,有限自动机是处理正则语言的强大工具。我们将详细分析它们的结构、工作原理以及在实际应用中的价值,例如在文本搜索、词法分析器等领域。 下推自动机:处理更复杂的结构: 当语言的复杂度增加,需要更强大的计算能力时,下推自动机(pushdown automata, PDA)便应运而生。PDA在有限自动机的基础上增加了一个栈(stack)结构,使其能够处理更复杂的语言,如上下文无关语言。我们将研究PDA的确定性和非确定性形式,以及它们与上下文无关文法的关系。 图灵机:通用计算的模型: 图灵机(Turing machines)是计算理论中最具代表性的模型,它被认为是通用计算能力的上限。我们将深入理解图灵机的构成、工作方式,以及它在描述可计算性(computability)方面的核心作用。我们将探讨各种图灵机的变体,并理解它们之间的等价性。 第三部分:计算的可计算性与不可计算性 在掌握了自动机模型后,我们将进入计算理论的核心问题:什么是可计算的?什么又是不可计算的? 可计算性:问题能否被算法解决: 我们将正式定义可计算性,并研究图灵机的计算能力。我们将了解什么是算法(algorithm),以及哪些问题可以通过图灵机在有限的时间内解决。 停机问题与不可计算性: 并非所有问题都是可计算的。我们将深入探讨著名的停机问题(halting problem),并理解它为何是不可计算的。这将引导我们认识到计算的局限性,以及存在一些理论上无法用算法解决的问题。 Church-Turing论题: 我们将讨论Church-Turing论题,它提出了一个关于计算能力的强大假设:任何可计算函数都可以被图灵机计算。这一论题在计算科学中具有深远的意义。 第四部分:计算的复杂性:效率的考量 一旦我们理解了问题是否可解,自然会进一步关注解决问题的效率。 复杂性类:P与NP: 我们将介绍计算复杂性理论的基本概念,特别是P类(polynomial time)和NP类(nondeterministic polynomial time)。我们将探讨P=NP问题,这是计算机科学中最重要和最具挑战性的未解之谜之一。 NP-完全性:最难的问题: 我们将学习NP-完全(NP-complete)的概念,并理解NP-完全问题是NP类中最“困难”的问题。一旦找到一个NP-完全问题的多项式时间算法,就意味着所有NP类问题都可以在多项式时间内解决。 本书特点: 本书力求在严谨的数学基础上,提供清晰易懂的解释。通过大量的实例和练习,读者将能够: 建立坚实的理论基础: 掌握形式语言、自动机理论和计算理论的核心概念。 理解计算的本质: 深入理解计算模型的工作原理及其局限性。 培养抽象思维能力: 学习如何将实际问题抽象为计算模型。 为深入研究打下基础: 为后续学习算法设计、编译器构造、计算复杂性理论等更高级的主题做好准备。 无论是计算机科学的初学者,还是希望深入理解计算理论的专业人士,本书都将是您探索计算世界不可或缺的向导。

作者简介

John E.Hopcroft 于斯坦福大学获得博士学位,现为康奈尔大学计算机科学系教授。1994年到2001年,任康奈尔大学工程学院院长。他是1986年图灵奖获得者。他的研究兴趣集中在计算理论方面,尤其是算法分析、自动机理论等。

Rajeev Motwani 于加州大学伯克利分校获得博士学位,现为斯坦福大学计算机科学系教授。他的研究兴趣包括:数据库、数据挖掘,Web搜索和信息检索、机器人等。

Jeffrey D. Ullman 斯坦福大学计算机科学系 Stanford W. Ascherman 教授,数据库专家,美国国家工程院院士。他的研究兴趣包括:数据库理论、数据库集成、数据挖掘、理论计算等。

目录信息

出版者的话
专家指导委员会
译者序
前言
第1章 自动机:方法与体验
第2章 有穷自动机
第3章 正则表达式与正则语言
第4章 正则语言的性质
第5章 上下文无关文法及上下文无关语言
第6章 下推自动机
第7章 上下文无关语言的性质
第8章 图灵机导引
第9章 不可判定性
第10章 难解问题
第11章 其他问题类
索引
· · · · · · (收起)

读后感

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当初想找个DFA最小化算法,这本号称自动机权威的书里面竟然只字未提 Hopcroft DFA minimization 算法。 后来搜了若干篇 Paper,好歹找到了该算法的介绍,但6篇相关的 Paper 中,算法的初始化部分竟然是错的!Paper 的教授作者们大概没几个真正实现过该算法,6篇 Paper 中给出的...

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读《Introduction to Automata Theory、Languages and Computation》(自动机理论、语言和计算导论)时候。遇到了一个问题。这个问题是这样的。 书在讲到P与NP时,首先要给“时间复杂性”下一个定义。那就是,对于一台图灵机,首先要求它不论接受与否总会停机(也就...  

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内容不错啊,讲的挺详细,即使我这个非计算机专业的拿来看也能顺着看下去。当然,前提是你能忍受得了这翻译。有的地方也太“直译”了,有的地方读起来有当初看GRE长难句的感觉。慢慢看下去习惯了翻译也就觉得书还是不错的。  

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读《Introduction to Automata Theory、Languages and Computation》(自动机理论、语言和计算导论)时候。遇到了一个问题。这个问题是这样的。 书在讲到P与NP时,首先要给“时间复杂性”下一个定义。那就是,对于一台图灵机,首先要求它不论接受与否总会停机(也就...  

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读《Introduction to Automata Theory、Languages and Computation》(自动机理论、语言和计算导论)时候。遇到了一个问题。这个问题是这样的。 书在讲到P与NP时,首先要给“时间复杂性”下一个定义。那就是,对于一台图灵机,首先要求它不论接受与否总会停机(也就...  

用户评价

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这部《自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)》对我来说,是一次关于计算思维的深度训练。它并非那种“速成”型的读物,而是需要耐心和毅力去啃噬的。书中对形式语言的各种类型,从正则到上下文无关,再到递归可枚举,其递进关系和内在联系被阐释得极为到位。我曾一度对“非确定性”自动机感到抽象,但通过书中精心设计的例子和详细的转换过程,我逐渐理解了它们在描述语言能力上的强大之处。特别是对图灵机模型的探讨,它不仅是理论计算的基石,更是理解现代计算机工作原理的深刻启示。书中关于“可计算性”和“不可解性”的论证,彻底颠覆了我对计算能力的固有认知。我曾以为,只要是问题,总有方法可以解决,但这本书让我看到了计算的边界。对“停机问题”的深刻剖析,让我对计算的局限性有了全新的认识,也让我对计算科学的发展方向有了更宏观的理解。这本书给我带来的,不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的转变,一种从更深层次去理解计算的视角。

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这部《自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)》给我的感觉,更像是一场严谨的思维体操,它挑战着我固有的认知模式,迫使我去用一种全新的、更抽象的视角来审视计算。书中关于“语言”的定义,从最基础的字母表、字符串,到形式语言的各种生成规则,每一步都透露出一种数学上的精确性。理解这些概念,就像是在学习一种新的“语言”,一种描述计算世界的语言。我曾一度对“上下文无关文法”的概念感到困惑,觉得它似乎与我们日常交流的自然语言相去甚远。但随着深入阅读,我逐渐领悟到,这些文法规则恰恰是解析和生成复杂结构(比如程序代码)的基石。书中关于“文法与自动机之间的等价性”的论证,更是令人拍案叫绝。它揭示了形式语言的描述能力与识别能力的内在联系,仿佛是两面互为镜像的镜子,共同折射出计算的强大力量。我特别喜欢书中关于“图灵机”的部分,那种对通用计算模型的抽象,对“可计算”的界定,简直就是一场思想的革命。它让我意识到,很多看似复杂的问题,其本质可能都在一个极其简单的模型中得到了解答。虽然阅读过程中需要投入大量的时间和精力,但每一次的突破,都让我对计算的本质有了更深刻的洞察。

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老实说,当我翻开《自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)》时,内心是有些忐忑的。自动化理论这个领域,在我看来总带着点“高高在上”的学术光环,生怕自己会望而却步。然而,这本书的“亲和力”远远超出了我的想象。虽然它是一部原版引进的著作,其翻译质量相当不错,文字流畅,术语的解释也足够详尽,不像有些译著那样生硬难懂。作者的写作风格是那种朴实无华但极其扎实的类型,他不会用华丽的辞藻去吸引眼球,而是用最直接、最有效的方式去构建知识体系。书中那些复杂的数学证明,在作者的引导下,仿佛成了一场逻辑的探险,虽然需要集中精力去理解,但一旦豁然开朗,那种成就感是无与伦比的。我尤其欣赏书中对“可计算性”这一核心概念的深入剖析。从邱里海的停止性问题到哥德尔不完备定理的启示,这些内容让我对计算的局限性有了深刻的认识,也为我理解人工智能的边界提供了重要的理论基石。阅读过程中,我常常需要反复咀嚼某些段落,甚至会停下来思考作者是如何一步步推导出结论的。这种“慢下来”的学习过程,虽然增加了时间投入,但却让我对每一个知识点都了然于胸,而不是浅尝辄止。这本书,无疑是一本值得反复研读的经典。

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这部《自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)》对我来说,简直是一场智识的盛宴,虽然它并非一本轻松易读的消遣读物,但其深度和广度绝对能满足任何渴望探索计算本质的灵魂。从一开始,我就被作者严谨的逻辑和清晰的阐述所吸引。书中对于有限自动机、下推自动机以及图灵机的循序渐进的介绍,如同精密的机械图纸,一点点揭示了计算能力的边界。我尤其喜欢书中对形式语言的分类,那种从正则表达式的简单到上下文无关文法的复杂,再到递归可枚举语言的普遍性,仿佛在一步步攀登计算能力的巅峰。每一次概念的引入,都伴随着精妙的例子和证明,让我深刻理解了理论的严密性。更让我印象深刻的是,书中并没有止步于理论的梳理,而是巧妙地将这些抽象概念与实际计算问题联系起来。例如,在讨论正则语言时,书中会举例说明如何用有限自动机来识别文本模式,或者在讲解下推自动机时,如何用来解析编程语言的语法结构。这种理论与实践的结合,让原本枯燥的数学公式变得鲜活起来,也让我看到了计算机科学背后那股强大的理论驱动力。这本书不仅教会了我“是什么”,更教会了我“为什么”,让我对计算的理解上升到了一个全新的高度,远超我最初的预期。

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我选择阅读《自动机理论、语言和计算导论(原书第2版)》,最初是抱着学习计算理论基础的目的,希望能够为我日后的计算机科学学习打下坚实的基础。但这本书的魅力,远不止于此。它不仅仅是一本教材,更是一本能够激发思考的书。书中对于“不可解问题”的讨论,以及对“P vs NP”问题的引入,都让我对计算的效率和复杂性产生了全新的认识。我以前总觉得,只要有足够的计算资源,任何问题都能被解决,但这本书让我明白,在计算理论的领域,存在着一些根本性的限制。这些限制并非源于当前的硬件技术,而是数学和逻辑上的固有难题。我尤其喜欢书中在讲解 NP 完全问题时的分析,它清晰地阐述了为什么某些问题如此难以解决,以及如何在实际应用中寻找近似解或启发式算法。这种理论分析与实际问题的结合,让我受益匪浅。此外,书中对正则表达式和有限自动机的讲解,也为我理解文本搜索、模式匹配等实际应用提供了清晰的理论框架。阅读这本书,就像是走进了一个精密的逻辑迷宫,每一步都需要小心翼翼,但最终的出口,却是对计算世界更清晰的洞察。

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一本读了三年的书……

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一个学期啊,终于可以结束了。

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个人觉得不如第一版好

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这个读过标得更虚了

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个人觉得不如第一版好

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