形式语言与自动机理论（第3版）/普通高等教育精品教材·21世纪大学本科计算机专业系列教材 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

编辑推荐

本书集作者30余年相应课程的教学经验和20余年对专业教育的研究体会编著而成。自第1版在2003年出版以来，受到读者的厚爱，成为是国内主创的、发行量大、优秀的形式语言与自动机理论教材。第1版获北京市教学成果一等奖、北京市精品教材，第2版获国家2008年度普通高等教育精品教材、北京市精品教材，第3版被评为“十二五”普通高等教育本科国家规划教材。

l 通过模型建立、等价变换、性质分析，使读者逐渐熟悉模型计算。层次分明，循序渐进，符合认知规律，突出设计形态，很好地体现了本专业理工兼有的特征和学科“抽象第1”的基本教育原理。

l 引导能力导向的教育。以知识为载体，注重模型建立、构造、变换、证明的方法与思想探讨，挖掘知识背后的内容，强化专业基本能力和创新能力的培养。

l 取材合适，结构严谨，深入浅出，把握知识点间的联系，安排铺垫，分散难点，突出重点，努力化解深奥，保持基本内容抽象和形式化，通过思路表达的可视化提高了易懂性，富有启发性，使抽象、枯燥的内容变得吸引人。

l 配有大量难度适当、前后呼应、富有启发性、努力结合专业、宏观和微观兼有的习题。附教学设计、缩写符号、词汇索引等，便于学习。

教学资源：

l 《形式语言与自动机理论教学参考书(第3版)》（ISBN 9787302317814）：本书根据作者作为《形式语言与自动机理论》一书的配套读物，按照原书的结构编写而成。重点讨论有关内容的讲解和学习的要点、问题分析、求解思路和方法、注意事项、典型习题的解析等。按照小节给出知识点和主要内容解读。为读者学习和掌握原书中的知识点和问题求解方法、体会问题求解的核心思想提供帮助，对教师和学生来说，阅读这些内容都是有意义的。

l 主教材的PPT电子课件：可在清华大学出版社网站下载。

本书是学习“形式语言与自动机理论”课程的优秀的经典教材，配套教学资源丰富。本书的PPT电子课件、配套的源代码，可在清华大学出版社官网http://www.tup.com.cn下载。

内容简介

　　形式语言与自动机理论是计算机科学与技术专业的一门重要课程。《普通高等教育精品教材·21世纪大学本科计算机专业系列教材：形式语言与自动机理论（第3版）》是作者结合其20余年来在大学讲授该门课程的经验和体会，选择和组织有关内容撰写而成。不仅含有有关正则语言、上下文无关语言的文法、识别模型及其性质、图灵机的基本知识，更涉及到本学科方法论中所包含的3个学科形态。其内容特点是抽象和形式化，既有严格的理论证明，又具有很强的构造性，从而培养学生的形式化描述和抽象思维能力，使学生了解和初步掌握“问题、形式化、自动化（计算机化）”的解题思路。为了便于学生对内容的掌握，附录A还给出了建议的教学设计。
　　《普通高等教育精品教材·21世纪大学本科计算机专业系列教材：形式语言与自动机理论（第3版）》配套出版有《形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）》，归纳各章知识点，解读主要内容，解析典型习题。
　　《普通高等教育精品教材·21世纪大学本科计算机专业系列教材：形式语言与自动机理论（第3版）》适合作为计算机科学与技术专业的高年级本科生、研究生的教材，也可供相关专业的学生、教师和科研人员参考。

作者简介

　　蒋宗礼，1978年3月至1984年7月在哈尔滨工业大学计算机学科学习，曾经到美国、加拿大进修，自1984年起先后在哈尔滨工业大学和北京工业大学主讲编译原理、形式语言与自动机理论、人工神经网络等课程。国家教学名师，国家教学团队负责人，国家精品课程、国家精品资源共享课（立项）负责人，主编有国家精品教材，获国家教学成果二等奖2项，另有十余项省部级教学、科研成果一、二、三等奖。曾获中国高校优秀青年学者、宝钢优秀教师、航天部优秀青年教师等荣誉称号。主要学术兼职有中国工程教育认证协会（筹）学术委员会委员、2012-2013年度结论审议委员会委员、计算机类专业认证分委员会成员，教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会副主任、全国高校计算机教育研究会理事长、中国计算机学会教育专业委受会副主任。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 集合的基础知识
1.1.1 集合及其表示
1.1.2 集合之间的关系
1.1.3 集合的运算
1.2 关系
1.2.1 二元关系
1.2.2 等价关系与等价类
1.2.3 关系的合成
1.2.4 递归定义与归纳证明
1.2.5 关系的闭包
1.3 图19
1.3.1 无向图
1.3.2 有向图
1.3.3 树
1.4 语言
1.4.1 什么是语言
1.4.2 形式语言与自动机理论的产生与作用
1.4.3 基本概念
1.5 小结
习题

第2章 文法
2.1 启示
2.2 形式定义
2.3 文法的构造
2.4 文法的乔姆斯基体系
2.5 空语句
2.6 小结
习题

第3章 有穷状态自动机
3.1 语言的识别
3.2 有穷状态自动机
3.3 不确定的有穷状态自动机
3.3.1 作为对DFA的修改
3.3.2 NFA的形式定义
3.3.3 NFA与DFA等价
3.4 带空移动的有穷状态自动机
3.5 FA是正则语言的识别器
3.5.1 FA与右线性文法
3.5.2 FA与左线性文法
3.6 FA的一些变形
3.6.1 双向有穷状态自动机
3.6.2 带输出的FA
3.7 小结
习题

第4章 正则表达式
4.1 启示
4.2 正则表达式的形式定义
4.3 正则表达式与FA等价
4.3.1 正则表达式到FA的等价变换
4.3.2 正则语言可以用正则表达式表示
4.4 正则语言等价模型的总结
4.5 小结
习题

第5章 正则语言的性质
5.1 正则语言的泵引理
……

第6章 上下文无关语言
第7章 下推自动机
第8章 上下文无关语言的性质
第9章 图灵机
第10章 上下文有关语言
附录A 教学设计
附录B 缩写符号
词汇索引
参考文献

前言/序言

　　当我们用计算机进行问题的求解时，首先需要建立模型并用适当的数据进行问题表示，然后再用适当的算法通过对这些数据进行变换来获得问题的求解结果。因此，对问题进行抽象和形式化表示，然后进行处理是进行计算机问题求解的基本途径。形式语言与自动机理论给出了一类基本问题的基本描述与计算模型——抽象表示，并通过研究这些模型的性质及其变化方法来对这些问题进行研究。这些模型都是问题模型化的典范，给计算机问题求解提供了一种优美而坚实的基础，而且，也向人们展示了一种典型的方法和思想。另外，它还是研究算法及其理论的基础。
　　形式语言与自动机理论对计算机科学与技术工作者是非常重要的，它已经成为国际上计算机科学与技术专业本科生的一门重要课程。CC2001-CS和CCC2002给出了明确的要求，里面不仅含有本学科最基本的知识内容，更涉及本学科方法论中所包含的三个学科形态。它们可以被用来引导学生站在更高的高度去看待问题，去粗存真，直击本质，从关键点上以“计算机”的方式解决问题。难怪作者在1989年到美国进修时被首先问到的两个问题之一就是“是否学过形式语言与自动机理论？”（另一个问题是“是否学习过算法设计与分析？”）。据统计.在每年GRE的考题中，大约有8～15道题是关于本课程内容的。本书包括了CC2001-CS和0002002规定的全部相关知识单元的内容，并且完全满足CC2001建议的高级课程自动机理论的教学大纲的要求。它不仅是后续课“编译原理”的理论基础，而且还广泛地用于一些新兴的研究领域。与国外现有的教材比较，本书主要突出如下特点：①充分考虑国内教学计划的容量，进行内容的取舍和组织；②在培养读者的计算思维能力上做进一步的尝试；③尽量照顾国内读者的特点，并且按照国内的教学风格讨论问题。计算机科学与技术学科要求学生具有形式化描述和抽象思维能力，掌握逻辑思维方法。我们称这种能力为“计算思维”能力，或者叫“计算机思维”能力。当然，一种能力的培养决不是一两门孤立的课程可以实现的，尤其是思维能力的培养，更是如此。它需要一系列的课程，并且通过长期的修养来完成。本课程是这个系列课程中的一门，关于这个系列课程的具体讨论我们将放到1.4节进行。本书内容的主要特点是抽象和形式化，既有严格的理论证明，又具有很强的构造性，包含一些基本模型、模型的建立与性质等。通过对本课程的学习，除了使学生掌握有关正则语言、上下文无关语言的文法、识别模型及其基本性质、图灵机的基本知识外，更重要的是还能培养学生的形式化描述和抽象思维能力，同时使学生了解和初步掌握“问题、形式化描述、自动化（计算机化）”的解题思路。这样，我们就扣上“什么能被有效地自动化”这一计算学科的主题。哈尔滨工业大学从1977级本科生开始，一直坚持在本科教学计划中设置此课程。为了给没有学过此课程的研究生提供机会，还从1982级工学硕士研究生开始，在其计算机科学与技术学科的硕士研究生的培养方案中安排了此门课程。与其他课程相配合，在对学生进行计算思维能力的培养上，取得了良好的效果。本书是作者根据其在该校进行10余年的形式语言与自动机理论课程教学的教案，并参考有关教材撰写而成的。促使作者将教案变成教材的另一个原因是，在国内的教材市场上，这类教材少之又少，根本无法与它在计算机学科的人才培养中的地位相匹配。另外，我们也希望将自己积累的经验和体会提供给大家参考。在本书中，我们希望通过对一些思想和方法的介绍，使读者在这门课程中享受其高度抽象和形式化所带来的美和乐趣。希望通过这些努力，能使这些看似抽象枯燥的内容活起来。许多都是我们自己的体会，其中也难免存在不完善的地方。为了帮助读者更好地学习，附录A提供了包括内容取舍、讲授要点等在内的教学设计。在每章的后面，我们都附有一定量的习题。这些习题用来深化对课程知识的理解，并为读者提供应用所学知识解决问题的机会，使读者亲身体验用相关方法和思想进行探索的乐趣。特别难的习题我们没有列出来，请感兴趣的读者查阅本书后面给出的参考文献。
　　虽然目前国内计算机科学与技术学科本科生的课程计划中，除了一些重点院校外，设置形式语言与自动机理论课程的学校还不是很普遍，甚至在一些学校的研究生的培养方案中也难以见到此课程。但是，我们相信，随着我国计算机学科教学的不断发展，条件的逐渐成熟，将会有越来越多的学校开设本课程。本书共分10章。第1章绪论，带领读者回顾在离散数学中学过的本书将要用到的一些基础知识，包括集合及其表示，集合之间的关系，集合的运算，无穷集合，二元关系及其性质，等价关系与等价类，关系的合成，关系的闭包，无向图，有向图，树；另外，介绍形式语言及其相关的基本概念，为后续的章节做准备。第2章介绍文法，包括文法的直观意义与形式定义，推导，归约，文法产生的语言、句子、句型，文法的构造，乔姆斯基体系，左线性文法，右线性文法，空语句。第3章讨论有穷状态自动机，包括DFA作为对实际问题的抽象，直观物理模型，形式定义，DFA接受的句子、语言，状态转移图，构造方法，NFA与DFA的等价性，带空移动的NFA与NFA的等价性，正则文法与FA的等价性及其相互转换方法，基本问题的判定。第4章研究正则表达式，包括正则表达式的定义及其与FA的等价性证明。第5章讨论正则语言的性质，包括正则语言的泵引理的证明及其应用，正则语言的封闭性，Myhill-Nerode定理与FA的极小化，判定算法。第6章讲述上下文无关语言，包括文法二义性，派生与派生树，上下文无关文法的化简，乔姆斯基范式，格雷巴赫范式。第7章叙述下推自动机，包括下推自动机的基本定义，下推自动机用终态接受的语言和用空栈接受的语言，构造方法，下推自动机与上下文无关文法的等价性。第8章研究上下文无关语言的性质，包括上下文无关语言的泵引理、Ogden引理及其应用，上下文无关语言的封闭性，判定算法。第9章介绍图灵机，包括图灵机作为一个计算模型的基本定义，图灵机接受的语言，构造技术，通用图灵机，丘奇一图灵论题，图灵机的变形，可计算语言，不可判定性，P-NP问题。第10章介绍上下文有关语言，包括图灵机与短语结构文法的等价性，线性有界自动机的定义及其与上下文有关语言的关系。
　　由于作者水平有限，书中的错误和不当之处在所难免，敬请读者批评指正。

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