形式语言与自动机理论

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出版者:机械工业
作者:吴哲辉
出品人:
页数:180
译者:
出版时间:2007-4
价格:20.00元
装帧:
isbn号码:9787111209980
丛书系列:
图书标签:
  • 形式语言
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具体描述

形式语言与自动机理论是计算机科学理论的重要基础。本书主要介绍乔姆斯基文法体系的四类文法以及它们与有限自动机、下推自动机、线性界限自动机和图灵机之间的关系。此外,对语言的各种运算和封闭性质、判定问题及不可判定性以及确定的上下文无关语言与LR-文法也进行了讨论。书中还介绍了一些文法和自动机在文本编辑、编译程序、标注语言以及逻辑电路和时序电路设计中的应用。

  全书共分8章:第1章介绍语言及其表示;第2章介绍正规表达式、正规文法与有限自动机;第3章介绍上下文无关文法与下推自动机;第4章介绍图灵机;第5章介绍乔姆斯基文法体系;第6章介绍语言的运算与封闭性质;第7章介绍判定问题与不可判定性;第8章介绍确定的上下文无关语言和LR-文法。

好的,这是一份针对一本名为《形式语言与自动机理论》的图书,但内容完全不涉及该主题的详细图书简介。 --- 《数学思维的飞跃:从基础公理到高级抽象》 本书导读 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数学思维训练体系。它超越了传统教科书对单一学科知识点的罗列,而是专注于构建一种结构化、逻辑严密的思考框架。我们相信,真正的数学素养不仅在于掌握公式或定理,更在于理解概念背后的深刻逻辑联系,以及如何运用抽象工具解决实际问题。 第一部分:基础结构的重塑——从朴素集合到严谨证明 本书的起点并非任何特定的数学分支,而是数学作为一门学科最根本的构建基石——集合论的严谨阐述。我们首先探讨集合的严格定义、基本运算,以及康托尔对无穷的早期探索。然而,本书的关键不在于重复经典集合论的证明过程,而是引导读者思考“集合”这一概念在不同数学体系中的作用。 在这一部分,我们将深入剖析数学证明的结构。我们不会停留在“归纳法”和“反证法”的表面介绍,而是探究这些方法论背后的哲学基础。我们提供了大量的实例,展示如何将一个看似复杂的命题分解为可验证的微小步骤,并如何构建一个无懈可击的逻辑链条。特别地,我们详细分析了“公理化体系”的构建过程,探讨了哥德尔不完备性定理对数学思维极限的启示。读者将学会如何辨识和质疑那些看似理所当然的“常识性”假设。 第二部分:代数结构的内在美学——群、环与域的统一视角 代数是描述结构和对称性的语言。本书在代数部分采取了一种“自上而下”的路径,首先从最基本的运算结构——群(Group)出发。我们强调群的四个基本性质如何定义了一个抽象的对称世界,并展示了有限群(如对称群 $S_n$)和无限群(如整数加法群 $mathbb{Z}$)的对比。 随后,我们过渡到更丰富的结构:环(Ring)。环的引入增加了乘法运算,这使得我们可以探讨分配律和理想(Ideals)的概念。本书的重点在于将理想视为一种“分解”或“模”的概念,它为理解更高级的代数结构奠定了基础。我们特别关注了整环(Integral Domains)和域(Fields)的区别,阐明了域在解决多项式方程(例如二次方程的求解)中的关键作用。 为了提升读者的抽象能力,本书详细比较了“自由群”、“商群”和“模”的构造过程,并首次引入了范畴论(Category Theory)的初级概念,将其作为连接不同代数结构(如群、向量空间)的统一视角。我们强调,范畴论提供了一种观察数学对象的“关系”而非“内部结构”的强大工具。 第三部分:几何空间的拓扑重构——连续性与形变的极限 本书的第三部分将读者的注意力从离散的代数结构转向连续变化的几何空间,但我们的视角是高度抽象的拓扑学(Topology)。我们规避了对传统欧几里得几何的详细讨论,转而关注“形变”下的不变性。 我们从拓扑空间的定义开始,重点解释了“开集”和“邻域”如何取代了传统的距离概念。本书的核心概念是连续性,我们将其定义为在拓扑空间之间的映射,这种定义使得原本在度量空间中复杂的连续性概念得以推广。 随后,本书深入探讨了连通性和紧致性。连通性讨论的是“一整块”的概念,而紧致性则是在无限集合中寻找有限表示的能力。我们通过Menger海绵的例子说明了这些概念的直观意义,并展示了紧致性如何保证连续函数能达到其最大值和最小值。 最后,我们引入了基本群(Fundamental Group),这是一种利用“环路”来区分不同拓扑空间(例如区分圆环面和球体)的代数工具。这一章节展示了代数工具如何被用来分析和分类几何对象,体现了数学跨学科融合的魅力。 第四部分:逻辑与计算的边界——可证性与不可判定性 本书的最后一部分将视角转向了数学的“可计算性”和“可证明性”的极限。这部分内容是纯粹的逻辑学和计算理论的交汇点,但我们将侧重于其对数学推理能力的哲学影响。 我们探讨了递归函数和图灵机(Turing Machine)的概念,不是作为编程实践的指南,而是作为“有效方法”的严格数学定义。图灵机模型提供了一个关于“什么是计算”的普适框架。 紧接着,我们深入分析了可判定性问题。通过著名的“停机问题”(Halting Problem)的不可判定性证明,本书旨在揭示任何形式系统(包括数学本身)在表达能力和证明能力上的内在限制。我们讨论了什么是“有效可定义的”,以及在何种条件下,一个数学问题是“无解”的。 结论:抽象思维的实践与升华 全书贯穿始终的是对“抽象”的深刻理解和运用。我们不是在教读者如何应用已有的工具,而是训练读者如何“创造”和“理解”工具本身。从集合的公理到拓扑空间的形变,再到计算的极限,本书为读者提供了一套完整的、用于构建和批判任何形式化系统的思维武器。阅读本书的读者将不仅掌握高级数学的语言,更重要的是,他们将获得驾驭复杂抽象系统的能力。 ---

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目录信息

读后感

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用户评价

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当我翻开《形式语言与自动机理论》这本书时,我的第一感觉是它可能充满了枯燥的数学公式和抽象的概念。然而,这种顾虑很快就被书中精彩的内容所驱散。作者以一种非常系统的方式,引导读者逐步深入理解计算的本质。从最基础的字母表、字符串的概念,到对不同类型自动机(有限自动机、下推自动机、图灵机)的详尽介绍,每一个概念的引入都伴随着清晰的定义、直观的例子以及严谨的数学证明。我尤其对书中关于有限自动机(FA)的讨论印象深刻。无论是确定性有限自动机(DFA)还是非确定性有限自动机(NFA),它们如何识别正则语言的原理,以及DFA和NFA之间的等价性,都让我对形式化描述语言有了全新的认识。书中对正则表达式的介绍,以及它与FA之间的紧密联系,更是让我惊叹于这种简洁而强大的表达能力。更令我着迷的是,本书对更强大的计算模型——图灵机的介绍。图灵机作为一种理论上的通用计算模型,它奠定了可计算性理论的基础。书中对图灵机的工作原理、其等价性以及它在解决计算问题上的能力边界的探讨,都让我对计算的极限有了深刻的理解。

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不得不说,《形式语言与自动机理论》这本书的编排和内容呈现方式,是它能够成为经典的关键因素之一。作者在叙述时,总是能够把握好“度”,既不显得过于浅显而失去深度,也不会因为过于晦涩而劝退读者。我在阅读过程中,最令我惊叹的是书中对“可归约性”和“不可归约性”的讨论。这部分内容直接触及了计算理论的核心,关于什么问题是可以计算的,什么问题是永远无法解决的。图灵机作为一种抽象的计算模型,其描述和通用图灵机的概念,让我对计算的极限有了深刻的认识。书中对停机问题的不可判定性的证明,虽然理论性很强,但作者通过巧妙的类比和反证法,将其阐释得非常透彻,让我第一次感受到了理论的深刻力量。我尤其喜欢书中关于“P类问题”和“NP类问题”的讨论,虽然这部分内容可能对于初学者来说稍显复杂,但它直接关联到了现实世界中很多棘手的问题,比如旅行商问题,以及为什么求解这些问题如此困难。作者并没有止步于理论的介绍,而是深入浅出地讲解了这些概念在实际计算中的意义。对我而言,这本书不仅仅是一本教材,更是一本启迪思维的书,它让我开始思考计算的本质,以及计算机的能力边界究竟在哪里。

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《形式语言与自动机理论》这本书,在我看来,不仅仅是关于抽象概念的堆砌,它更像是一把钥匙,为我打开了通往计算世界深处的大门。初读时,我对“形式语言”这个词汇就充满了好奇,它听起来既严谨又带着一丝神秘。书中对语言的定义,不仅仅是日常意义上的交流工具,而是通过字母表、字符串、文法等一系列形式化的工具来构建的数学对象,这一点让我耳目一新。特别是对正则表达式的阐述,它用一种简洁而强大的方式来描述一类特殊的字符串集合,而有限自动机正是识别这些字符串的“守门员”。书中将两者紧密联系起来,并通过详实的证明,展现了它们之间的等价性,这一过程让我深刻体会到理论的严谨与优美。更让我着迷的是,本书并未止步于此。它继续深入,介绍了上下文无关文法(CFG)以及与之对应的下推自动机(PDA)。CFG能够描述比正则语言更复杂的结构,比如程序语言的语法,而PDA则通过引入栈这一内存机制,大大增强了其识别能力。作者在讲解PDA时,对栈的push和pop操作的细致描述,以及如何通过状态和栈顶符号来决定转移,让我对计算过程中的“状态”与“记忆”有了更直观的理解。这本书给我最大的启发在于,它教会了我如何用一种抽象、精确的数学模型来描述和分析复杂的计算过程,这对于理解现代计算机科学的底层逻辑至关重要。

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当我拿到《形式语言与自动机理论》这本书,我并没有抱太高的期望,只是把它当作一本了解基础知识的工具书。然而,它的内容深度和讲解的细致程度,彻底颠覆了我的看法。书中对“计算”这个概念的定义,是通过一系列精巧的抽象模型来实现的,比如有限自动机、下推自动机,以及最后登场的图灵机。图灵机作为一种终极的计算模型,其“读写头”、“纸带”、“状态”等构成要素,虽然抽象,但作者通过反复的类比和实例,将其讲解得极其生动。我对书中关于图灵机模型模拟其他计算模型的章节尤为喜爱,这证明了图灵机在计算能力上的普适性,它能够模拟一切可以被计算的算法。书中对“可判定性”和“不可判定性”的探讨,更是触及了计算理论的灵魂。停机问题作为最著名的不可判定问题之一,其证明过程虽然复杂,但书中提供的详细步骤和逻辑推演,让我能够一步步地跟进,最终理解为什么有些问题是计算理论上的“绝境”。这种对计算能力边界的探索,让我对计算机的本质有了更深的敬畏。这本书不仅仅是在教授知识,更是在培养一种严谨的逻辑思维和解决问题的能力,它让我明白,即使是最复杂的问题,也可能可以通过精巧的数学模型来分析和理解。

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这本《形式语言与自动机理论》确实是一本让人爱不释手的经典之作。第一次翻开它的时候,我就被其严谨的逻辑和清晰的论述深深吸引。作者在开篇就为我们构建了一个宏大的理论框架,从最基础的字母表、字符串概念出发,逐步引导我们进入形式语言的奇妙世界。最让我印象深刻的是,书中对不同类型自动机的介绍,如有限自动机(DFA、NFA)以及它们在识别正则语言上的能力,作者通过大量的例子和图示,将抽象的数学概念变得直观易懂。特别是对NFA如何转换为DFA的算法讲解,简直是神来之笔,让我第一次真正理解了理论的优雅和实用性。书中对文法 G (V, T, P, S) 的定义,以及如何通过文法生成语言的原理,也阐述得淋漓尽致。上下文无关文法 (CFG) 和下推自动机 (PDA) 的联系,更是展现了形式语言理论强大的表达能力,它能够描述比正则语言更复杂的语言结构。这种由简入繁、层层递进的讲解方式,让我在学习过程中几乎没有遇到难以逾越的障碍,而是始终保持着一种探索的乐趣。而且,书中对一些关键定理的证明,虽然逻辑严谨,但并没有流于枯燥的符号推演,而是辅以大量的解释和直观的几何或代数意义的阐释,这使得我能够深入理解定理背后的思想,而不是死记硬背。对于任何希望深入理解计算科学基础、计算机科学理论核心的读者来说,这本书绝对是不可或缺的启蒙读物,它为你打下坚实的地基,让你在未来的学习中能够更加自信地攀登高峰。

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《形式语言与自动机理论》这本书,对我来说,是一次深刻的学习体验。开篇对“形式语言”的定义,彻底改变了我对“语言”的认知,它不再仅仅是人与人交流的工具,而是可以被数学化、形式化地描述和分析的对象。书中对正则表达式的介绍,以及它与有限自动机之间的等价性证明,是我学习的第一个重要里程碑。作者通过清晰的图示和严谨的推导,让我深刻理解了如何用最简洁的数学符号来描述一类字符串,以及有限自动机是如何精确地识别这些字符串的。最让我着迷的是,本书并没有止步于正则语言,而是进一步引入了上下文无关文法(CFG)和下推自动机(PDA)。CFG能够描述更复杂的语言结构,例如程序设计语言的语法,而PDA则通过引入一个栈来增强其记忆能力,从而能够识别比正则语言更广泛的语言。书中对PDA的推导过程,以及栈的入栈、出栈操作如何与文法的产生式规则相结合,让我对计算的“状态”和“内存”有了更深的理解。这本书给我带来的不仅仅是理论知识,更是一种思维方式的训练,它教会我如何将实际问题抽象成数学模型,并利用形式化的工具去分析和解决它们。

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刚拿到《形式语言与自动机理论》这本书,我的第一反应是:这究竟是什么“天书”?毕竟,形式语言和自动机听起来就充满了数学的冰冷和抽象。然而,当我真正沉浸其中,我才发现自己大错特错了。作者以一种极其耐心和富有洞察力的方式,一点一点地揭开了这层神秘的面纱。开篇对字符串、语言的定义,看似简单,却蕴含着定义整个计算世界的基石。书中对正则文法和有限自动机之间等价关系的证明,简直是一种思维的盛宴。我花了相当多的时间去理解DFA和NFA之间的转换过程,书中提供的算法步骤清晰明了,配合着实际的例子,让我仿佛亲手操作,感受着状态的迁移和接受的逻辑。而当我深入到上下文无关文法(CFG)的部分,我才真正体会到理论的强大。CFG能够描述程序语言的语法结构,这是正则语言无法企及的。书中对CFG的分析,包括它与下推自动机(PDA)的紧密联系,让我理解了如何用一种数学化的方式来描述和处理复杂的语言。尤其是对PDA的非确定性操作和栈的使用,让我对计算的“记忆”能力有了更深的认识。书中对各种文法类的区分,如0型、1型、2型、3型文法,以及它们所对应的自动机类型,构建了一个完整的层级体系,让我看到了不同计算模型的表达能力和局限性。这本书不仅仅是枯燥的理论堆砌,它更是一种思维方式的训练,让你学会如何用精确的数学语言去描述和分析问题,这对于任何一个想要在计算机科学领域有所建树的人来说,都至关重要。

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在我深入研读《形式语言与自动机理论》这本书的过程中,我逐渐意识到,它所探讨的不仅仅是抽象的数学概念,而是构成了整个计算机科学的基石。书中对于“计算”的定义,是通过对不同复杂度的自动机模型的构建和分析来实现的。从最简单的有限自动机(FA)开始,作者循序渐进地介绍了它们如何识别正则语言,并详细阐述了DFA与NFA之间的相互转换。这一过程,让我体会到不同计算模型之间的联系与区别,以及它们各自的表达能力。随后,书中引进了下推自动机(PDA),它通过引入一个栈,极大地扩展了可识别语言的范围,能够描述上下文无关文法(CFG)。我尤其欣赏书中对PDA识别CFG的证明,它清晰地展示了PDA如何利用栈来处理嵌套结构,这对于理解程序语言的解析至关重要。更让我印象深刻的是,本书对图灵机这一通用计算模型的介绍。图灵机作为一种理论上的终极计算设备,它奠定了计算复杂性理论和可计算性理论的基础。书中对图灵机等价性的证明,以及它能够模拟其他一切计算模型的论断,让我对“计算”的本质有了前所未有的认识。这本书为我构建了一个完整而严谨的计算模型体系。

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《形式语言与自动机理论》这本书,真的是让我大开眼界。一开始,我对“形式语言”这个概念充满了困惑,总觉得它和我们日常说话的语言相去甚远。但随着阅读的深入,我才发现,这种“形式化”正是其魅力所在。书中用字母表、字符串、文法等一套严谨的数学工具,构建了一个全新的语言世界。我对正则表达式和有限自动机(FA)之间的关系非常着迷。作者通过清晰的图示和算法描述,展现了如何将复杂的正则表达式转化为等价的有限自动机,以及如何通过有限自动机的状态转移来判断一个字符串是否属于某个语言。这个过程,让我深刻体会到理论的简洁与强大。本书的精彩之处还在于,它并没有止步于正则语言,而是进一步介绍了上下文无关文法(CFG)和下推自动机(PDA)。CFG能够描述比正则语言更复杂的语言结构,例如编程语言的语法,而PDA则通过引入一个栈来增强其处理能力。书中对PDA的讲解,让我明白了计算过程中“记忆”的重要性,以及如何通过栈的机制来实现对递归或嵌套结构的有效处理。这本书不仅传递了知识,更培养了我严谨的逻辑思维和分析问题的能力。

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《形式语言与自动机理论》这本书,对我而言,是一次关于计算世界深层奥秘的探索之旅。书中对“形式语言”的定义,让我认识到语言的数学本质,它不仅仅是沟通的工具,更是可以被精确描述和操作的对象。我特别喜欢书中关于正则表达式和有限自动机(FA)的章节。作者将抽象的正则表达式转化为直观的FA状态图,并详细解释了状态转移的逻辑,这一过程让我对“匹配”的概念有了深刻的理解。书中关于DFA和NFA之间的转换算法,以及它们等价性的证明,都展现了理论的严谨与优雅。更让我着迷的是,本书逐渐深入,介绍了上下文无关文法(CFG)和下推自动机(PDA)。CFG能够描述比正则语言更复杂的语言结构,例如程序语言的语法,而PDA则通过引入一个栈,极大地增强了其识别能力。书中对PDA如何利用栈来处理嵌套结构的讲解,让我明白了计算过程中“记忆”的作用。这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养一种抽象思维能力,让我能够用数学的语言去理解和分析复杂的问题,这是我受益匪浅的地方。

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