【官方正版】 形式语言与自动机理论教学参考书 第3版 图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析 蒋宗 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 第3版
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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302317814

商品编码：27971593029

丛书名： 形式语言与自动机理论教学参考书

出版时间：2013-05-01

活动名称：清华摸百万 活动时间：2015-01-09至2015-01-31 活动描述：区区2元钱，不足挂齿，只为送您一个百万富翁的机会！

形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）

形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）

书名:形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）

：26.00元

作者:蒋宗礼

出版社：清华大学出版社

出版日期：

ISBN：9787302317814

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版次：3

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 《“十二五”普通高等教育本科规划教材：形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）》作为《形式语言与自动机理论（第3版）》（主教材）的配套教学辅导用书，按照主教材的结构编写而成。《“十二五”普通高等教育本科规划教材：形式语言与自动机理论教学参考书（第3版）》包括有关内容的讲解、学习要点、问题分析、求解思路和方法、注意事项。考虑到该课程习题求解具有相当的难度，以及给出全部习题解答又不利于学生学习，只给出了典型习题的解析。为了引导读者及时总结学习内容，按照小节给出知识点和主要内容解读，为读者学习和掌握主教材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，阅读这些内容都是很有意义的。

 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 递归定义与归纳证明
1.2.3 关系的闭包
1.3 图
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
1.6 典型习题解析

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
2.7 典型习题解析

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
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
3.8 典型习题解析

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
4.3.1 正则表达式到FA的等变换
4.3.2 正则语言可以用正则表达式表示
4.4 正则语言等模型的总结
4.5 小结
4.6 典型习题解析

第5章 正则语言的性质
5.1 正则语言的泵引理
5.2 正则语言的封闭性
5.3 Myhill�睳erode定理与DFA的极小化
5.3.1 Myhill�睳erode定理
5.3.2 DFA的极小化
5.4 关于正则语言的判定算法
5.5 小结
5.6 典型习题解析

第6章 上下文无关语言
6.1 上下文无关文法
6.1.1 上下文无关文法的派生树
6.1.2 二义性
6.1.3 自顶向下的分析和自底向上的分析
6.2 上下文无关文法的化简
6.2.1 去无用符号
6.2.2 去ε�膊�生式
6.2.3 去单一产生式
6.3 乔姆斯基范式
6.4 格雷巴赫范式
6.5 自嵌套文法
6.6 小结
6.7 典型习题解析

第7章 下推自动机
7.1 基本定义
7.2 PDA与CFG等
7.2.1 PDA用空栈接受和用终止状态接受等
7.2.2 PDA与CFG等
7.3 小结
7.4 典型习题解析

第8章 上下文无关语言的性质
8.1 上下文无关语言的泵引理
8.2 上下文无关语言的封闭性
8.3 上下文无关语言的判定算法
8.3.1 L空否的判定
8.3.2 L是否有穷的判定
8.3.3 x是否为L的句子的判定
8.4 小结
8.5 典型习题解析

第9章 图灵机
9.1 基本概念
9.1.1 基本图灵机
9.1.2 图灵机作为非负整函数的计算模型
9.1.3 图灵机的构造
9.2 图灵机的变形
9.2.1 双向无穷带图灵机
9.2.2 多带图灵机
9.2.3 不确定的图灵机
9.2.4 多维图灵机
9.2.5 其他图灵机
9.3 通用图灵机
9.4 几个相关的概念
9.4.1 可计算性
9.4.2 P与NP相关问题
9.5 小结
9.6 典型习题解析

第10章 上下文有关语言
10.1 图灵机与短语结构文法的等性
10.2 线性有界自动机及其与上下文有关文法的等性
10.3 小结
10.4 典型习题解析

第11章 内容归纳
11.1 文法与语言
11.2 正则语言
11.3 上下文无关语言
11.4 图灵机

第12章 教学设计
12.1 概述
12.2 课程内容体系
12.2.1 课程的基本描述
12.2.2 教学定位
12.2.3 知识点与学时分配
12.3 讲授提示
12.3.1 重点与难点
12.3.2 讲授中应注意的方法等问题
12.4 习题与实验
12.4.1 指导思想
12.4.2 关于大作业和实验
12.5 考试与成绩记载
 

 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理、形式语言与自动机理论、人工神经网络等课程。教学名师，教学团队负责人，国家精品课程，国家精品课程 、国家精品资源共享课（立项）负责人，主编有精品教材，获国家教学成果二等奖2项，另有师、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成员，教育部高等学校计算机类专业指导委员会副主任，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员会副主任。

 

 培养创新人才，对本科教育来讲，主要是夯实基础、训练思维、养成探索之习惯。所以，创新能力（innovationability）的培养不能着眼于眼前，简单追求立竿见影，必须面向未来，寻求可持续发展。所以，要追求雄厚的基础（fundaments）、有效的思维（thinking）、勤奋的实践（practice），这3点简单归纳为“厚基础、善思维、常实践”，可以用如下公式表示：I=F+T+P
　　首先是“厚基础”，包括知识基础和能力基础。对计算机类专业人才来说，重要的理论基础主要来自于理论课程的学习。认真深入地读几本基础性的书，深入理解其中的内容，使自己的思想水平上升到一个新的高度，是非常必要的。为了达到学习知识以提升能力的目的，就要在学习知识的同时，注重对其中蕴含的思想和方法的学习，培养主动探索意识与精神。其次是“善思维”。古人云：“学而不思则罔，思而不学则殆。”要想将书中的知识转化成自己的知识和能力，就必须在认真读书的过程中勤奋地思考。在培养创新思维能力的过程中建立创新意识，形成创新能力。最后，“常实践”是手段。在实践中去加深理解，实践探索。“动手能力”不能是狭义的，它不仅仅简单地来自于下工厂、进企业、进实验室的活动，更不是简单地“编程序”。作为一名科技工作者，“动手”的关键在于“动脑”。
　　就计算学科而言，离开了理论的指导，就很难有高水平的实践。作者认为，“理论，可以使人‘站到巨人的肩膀上’，并拥有一个‘智慧的脑’”；“实践，需要用智慧的脑，练就一双灵巧的手，去开创一个新世界”。不应该将理论和实践教学割裂开，要有意识地将它们融在一起，这样会收到事半功倍的效果。这就是说，既要“动手”又要“动脑”，要用高水平的动脑，去“指挥”高水平的动手，也就是“理性实践”。而且，不同的专业、不同的课程需要不同形式的实践。就本课程而言，认真地读书，思考一些问题，做一些各种难度的练习，就是一种常规的实践。在这个过程中领悟大师们的思维，从而达到训练思维、提升思维水平的目的，不断强化自己探索未知的意识，提升探索的能力。
　　这些能力导向教育的思想如何体现在教材中？如何引导读者去发现问题、分析问题、解决问题？如何使得这些引导既深入又简单？它们一直是作者努力探讨的问题。在本书的写作中，除了叙述基本的知识内容外，还努力进行着问题的分析，从而使这些分析在本书中占有很大的篇幅。建议读者不要简单地背定义、定理，要深入地理解，达到能够用自己的语言表达它们的程度。特别要注意认真地阅读分析部分，其中的某一句话可能会使读者产生“恍然大悟”之感，而某一句话可能会引导读者思考更深入的问题。希望读者能够仔细地阅读这些内容，相信会有更多的收获。

探索计算的基石：形式语言与自动机理论的精妙世界 在计算机科学的浩瀚星空中，形式语言与自动机理论无疑是最为璀璨的恒星之一。它不仅是计算机科学理论的基石，更是驱动我们理解和构建复杂计算系统的核心动力。本书将带领您踏上一段深入探索计算本质的旅程，揭示隐藏在程序代码和算法背后的数学原理，领略形式语言的严谨与自动机的强大。 第一篇：形式语言的语法王国——构建精确的表达体系 本篇将从最基础的构建块——字母表和字符串——出发，逐步构建起形式语言的宏伟框架。 字母表与字符串：语言的原子与分子。 我们将定义什么是字母表，以及如何用字母表中的符号组成具有特定意义的字符串。从简单的二元字母表到包含丰富符号的复杂字母表，理解字母表的选择如何影响语言的表达能力。 语言的定义：规则的艺术。 语言不仅仅是符号的堆砌，它遵循着严格的规则。我们将学习如何使用集合论的语言来精确定义语言，理解有限语言、无限语言等概念。 文法的力量：生成语言的规则。 文法是形式语言的核心，它提供了生成语言中所有合法字符串的规则。我们将深入探讨不同类型的文法： 0型文法（无约束文法）： 最为宽松，几乎可以生成任何语言。理解其强大的表达能力，以及在实际应用中的局限性。 1型文法（上下文有关文法）： 引入了上下文的约束，使得表达能力更具针对性。我们将学习其推导过程和应用场景。 2型文法（上下文无关文法）： 这是本书重点关注的文法类型。上下文无关文法是绝大多数程序设计语言语法的根基。我们将详细解析其产生式规则，学习如何构造上下文无关文法来描述编程语言的结构，理解递归在文法定义中的作用。 3型文法（正则文法）： 最为严格的文法类型，与有限自动机紧密相连。我们将学习如何利用正则文法来描述和识别最简单的语言模式。 语言的分类：米歇尔-丘奇的阶梯。 在本篇的结尾，我们将系统地介绍乔姆斯基谱系，理解不同类型文法所对应的语言家族，以及它们之间的层级关系。这种分类为我们分析和设计语言提供了清晰的框架。 第二篇：自动机的计算机器——识别语言的逻辑引擎 本篇将聚焦于自动机，这些抽象的计算模型，它们是识别和处理形式语言的“智能”引擎。 有限自动机（FA）：识别规则的守门员。 有限自动机是最简单的计算模型，但其能力却足以识别正则语言。我们将详细讲解： 确定性有限自动机（DFA）： 每一步的状态转移都是确定的。我们将学习DFA的定义、状态转移图、以及如何判断一个字符串是否被DFA接受。 非确定性有限自动机（NFA）： 允许存在多种可能的转移，甚至无需输入符号即可转移（ε-转移）。我们将深入理解NFA的非确定性如何被转化为DFA，以及NFA在设计时的便利性。 DFA与NFA的等价性： 证明两种模型在表达能力上是等价的，这为我们提供了灵活选择工具的可能。 正则表达式：表达简洁的模式。 正则表达式是描述正则语言的另一种强大工具。我们将学习如何将正则表达式与有限自动机相互转换，理解其在文本搜索、模式匹配等领域的广泛应用。 下推自动机（PDA）：处理上下文无关的挑战。 下推自动机在有限自动机的基础上增加了一个栈，这使得它能够处理更复杂的上下文无关语言。 PDA的定义与工作原理： 理解栈的引入如何改变了自动机的计算能力，以及如何利用栈来记忆和匹配语言结构。 确定性下推自动机（DPDA）与非确定性下推自动机（NPDA）： 探讨两者的区别和联系，以及DPDA的限制。 PDA与上下文无关文法的等价性： 证明这两种模型在识别能力上是完全等价的，进一步巩固了上下文无关文法在程序设计语言解析中的核心地位。 图灵机（TM）：计算能力的极限探索。 图灵机是理论上最强大的计算模型，被认为是所有可计算问题的终极判定者。 图灵机的定义与工作方式： 详细解析图灵机的组成部分（状态、有限指令集、读写头、无限长的纸带），以及其如何通过对纸带进行读、写、移动来执行计算。 图灵机的变体： 介绍多带图灵机、非确定性图灵机等，并证明它们与标准图灵机在计算能力上是等价的。 可判定性与不可判定性： 这是图灵机理论中最深刻的结论之一。我们将探讨哪些问题可以被图灵机在有限时间内解决（可判定问题），以及哪些问题是根本无法解决的（不可判定问题）。 停机问题： 图灵机理论中最著名的不可判定问题，深刻揭示了计算的局限性。我们将分析停机问题的证明思路，理解其背后的深刻含义。 其他不可判定问题： 介绍如二义性问题、霍尔特问题等，进一步拓展我们对计算界限的认识。 丘奇-图灵论题： 阐述了任何可有效计算的问题，都可以被图灵机计算的论断，奠定了图灵机在计算理论中的崇高地位。 第三篇：理论的实践——应用与展望 本篇将连接理论与实践，展示形式语言与自动机理论在现实世界中的广泛应用，并展望其未来的发展方向。 形式语言在程序设计语言中的应用： 语法分析（Parsing）： 学习编译器的前端如何利用上下文无关文法和下推自动机来解析源代码，检查语法错误，并构建抽象语法树。 词法分析（Lexical Analysis）： 理解正则表达式和有限自动机如何用于将源代码分解成一个个有意义的标记（tokens）。 形式语言在其他领域的应用： 自然语言处理： 探讨形式语言模型如何被用于理解和生成自然语言。 生物信息学： 基因序列的模式识别和分析。 形式化方法： 在软件工程和硬件设计中，利用形式语言来精确描述系统规范，并进行验证，确保系统的正确性。 计算的边界与复杂性理论的联系： 简要介绍计算复杂性理论，以及形式语言与自动机理论如何为其提供基础，例如P类、NP类问题的研究。 未来展望： 探讨形式语言与自动机理论在人工智能、量子计算等前沿领域可能带来的机遇与挑战。 本书将以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的实例，引导读者从入门到精通形式语言与自动机理论。无论您是计算机科学的学生，还是希望深入理解计算原理的从业者，本书都将是您不可或缺的良师益友，助您在计算科学的海洋中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将步入研究领域的研究生，我对理论课程的要求自然更高，也更加注重学习的深度和广度。这本书的出现，无疑为我提供了一个高质量的学习资源。《形式语言与自动机理论教学参考书 第3版》虽然名字听起来像是教材的补充，但实际上它在很多方面都超越了基础教材的范畴。作者在“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这几个关键词上做足了功课。它不仅仅是简单地罗列了图灵机的定义和性质，而是深入探讨了图灵机在解决不同类型问题时的“思维模式”。书中对一些经典的“难题”进行了抽丝剥茧式的分析，比如如何构造特定的图灵机来识别某个语言，或者如何证明某个问题不可计算。这种分析过程，对于培养解决复杂问题的能力至关重要。而且，它不是那种“讲完就走”的风格，而是通过精心挑选的典型习题，引导读者去主动思考，去尝试自己构建解决方案。最让我欣赏的是，它的习题解析不是简单的答案堆砌，而是层层递进，从问题的本质入手，一步步推导出答案，中间还会提及一些备选方案或优化思路。这种严谨的学术态度和深入浅出的讲解方式，让我感觉不仅仅是在学习一门课程，更是在学习一种严谨的数学思维和工程设计方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我眼前一亮，尤其是对于我这种刚开始接触形式语言和自动机理论的学生来说。市面上同类书籍不少，但很多要么过于理论化，要么习题解析过于简单。这本《图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析》则恰恰找到了那个平衡点。拿到手的第一感觉就是装帧精美，纸张质量也很好，阅读体验本身就很舒适。翻开目录，就能看到它并非仅仅罗列知识点，而是更注重“问题分析”和“求解思路”，这一点深得我心。很多时候，我们学习理论知识，最怕的就是“知道是什么，但不知道怎么用”。这本书显然意识到了这一点，在讲解每一个概念后，都会深入剖析这类问题通常会遇到的难点，以及一些通用的解题方法，感觉就像是一位经验丰富的老师在旁边手把手地指导。特别是关于图灵机的部分，虽然它是核心但也是难点，书中将复杂的概念拆解得非常清晰，而且通过大量的典型习题，让我们能够亲手实践，并从中体会解题的逻辑。那些习题的解析，更是细致入微，每一个步骤都解释得清清楚楚，甚至会指出一些容易出错的地方，这对于巩固理解、查漏补缺非常有帮助。读完这本书，我感觉自己不再是死记硬背，而是真正理解了形式语言和自动机理论背后的思想，也更有信心去面对各种考试和实际应用了。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是“形式语言与自动机理论”领域的一股清流。对于那些在学习过程中，特别是关于“图灵机”这个核心概念感到困惑的读者来说，这本书简直是福音。《图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析》这部分内容，让我耳目一新。它没有故弄玄虚，而是用一种非常务实的态度，深入浅出地讲解了图灵机的原理和应用。最让我印象深刻的是，它不仅仅讲解了“是什么”，更侧重于“怎么做”和“为什么”。“问题分析”部分，它会带你走进一个具体的问题场景，然后分析这个问题与图灵机理论的关联，让我们理解为什么需要图灵机来解决这类问题。“求解思路”则像是一张地图，指引你在迷宫般的理论中找到前进的方向，提供了清晰的解题步骤和策略。而“典型习题解析”更是这本书的精华所在，每一道习题的解析都详尽得不可思议，从最基础的定义出发，一步步引导你走到答案，让你不仅知道答案是什么，更重要的是理解答案是怎么来的，以及解题过程中需要避免的坑。这种细致入微的讲解，让我感觉像是请了一个私人导师，随时解答我的疑惑。读完这本书，我对形式语言和自动机理论的理解，从“死记硬背”变成了“融会贯通”，充满了学习的信心。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种已经学完基础课程，但想进一步深化理解的学生来说，这本书提供了一个绝佳的平台。《形式语言与自动机理论教学参考书 第3版》在“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这几个核心要点上，做得相当出色。它并没有停留在对基础概念的复述，而是着重于如何将这些理论知识应用于实际问题。书中对图灵机的讲解，不仅仅是理论上的梳理，更包含了大量的“问题分析”，即针对特定语言或计算问题，如何判断其可判定性，以及如何设计相应的图灵机来解决。这种从问题出发，再回溯理论的视角，对于培养独立思考和解决问题的能力非常宝贵。同时，“求解思路”部分更是点睛之笔，它提供了一种系统性的思考框架，帮助我们梳理解决复杂计算问题的逻辑脉络。我特别喜欢它对“典型习题”的处理方式，不是简单地给出答案，而是详细解析了每一步的推导过程，并且常常会给出多种解法，或者指出解法中的优劣之处。这种深入的解析，让我能够更透彻地理解知识点，也能看到同一个问题背后隐藏的多种解决路径，极大地拓展了我的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我买这本书，纯粹是抱着试一试的心态，因为我一直对形式语言和自动机理论感到有些抽象和难以把握。但是，当我真正开始阅读后，我才发现我的担忧完全是多余的。这本书的“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”部分，简直就是为我量身打造的。作者没有用晦涩难懂的语言来吓唬读者，而是用一种非常亲切、易懂的方式，将复杂的概念一个个地解释清楚。尤其是关于图灵机的部分，以前我总觉得它高深莫测，但这本书通过大量生动的例子和详细的分析，让我对它的工作原理有了深刻的认识。它不是简单地告诉你图灵机是什么，而是告诉你图灵机是如何工作的，在解决什么样的问题时发挥作用，以及如何去“设计”一个图灵机。更重要的是，它给出的“求解思路”和“典型习题解析”，真的太实用了！很多时候，一道题看半天不知道从何下手，这本书就像是一位经验丰富的老师，会点拨你，告诉你解题的切入点在哪里，需要注意哪些陷阱。每一个习题的解析都做得非常细致，不仅给出了最终答案，更重要的是展示了推理过程，让我能够理解“为什么”是这样。读完之后，我感觉我对这门课的理解瞬间提升了一个层次，也更加享受学习的过程了。