形式语言与自动机理论(蒋宗礼)课件.pptVIP

形式语言与自动机理论FormalLanguagesandAutomataTheory蒋宗礼

课程目的和基本要求?课程性质–技术基础?基础知识要求–数学分析（或者高等数学），离散数学?主要特点–抽象和形式化–理论证明和构造性–基本模型的建立与性质

课程目的和基本要求?本专业人员4种基本的专业能力–计算思维能力–算法的设计与分析能力–程序设计和实现能力–计算机软硬件系统的认知、分析、设计与应用能力?计算思维能力–逻辑思维能力和抽象思维能力–构造模型对问题进行形式化描述–理解和处理形式模型

课程目的和基本要求?知识–掌握正则语言、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。?能力–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、形式化描述、自动化（计算机化）”这一最典型的计算机问题求解思路。

主要内容?语言的文法描述。?RL–RG、FA、RE、RL的性质。?CFL–CFG(CNF、GNF)、PDA、CFL的性质。?TM–基本TM、构造技术、TM的修改。?CSL–CSG、LBA。

教材及主要参考书目1.蒋宗礼，姜守旭.形式语言与自动机理论.北京：清华大学出版社，2003年2.JohnEHopcroft,RajeevMotwani,JeffreyDUllman.IntroductiontoAutomataTheory,Languages,andComputation(2ndEdition).Addison-WesleyPublishingCompany,20013.JohnEHopcroft,JeffreyDUllman.IntroductiontoAutomataTheory,Languages,andComputation.Addison-WesleyPublishingCompany,1979

第3章有穷状态自动机?主要内容?确定的有穷状态自动机(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。?不确定的有穷状态自动机(NFA)–定义；–NFA与DFA的等价性；

第3章有穷状态自动机?带空移动的有穷状态自动机(ε-NFA)–定义。–ε-NFA与DFA的等价性。?FA是正则语言的识别器–正则文法(RG)与FA的等价性。–相互转换方法。–带输出的有穷状态自动机。–双向有穷状态自动机。

第3章有穷状态自动机?重点：DFA的概念，DFA、NFA、εRG之间的等价转换思路与方法。?难点：对DFA概念的理解，DFA、RG的构造方法，RG与FA的等价性证明。

3.1语言的识别?推导和归约中的回溯问题将对系统的效率产生极大的影响S?aA|aBA?aA|cB?aB|d分析句子aaac的过程中可能需要回溯。

3.1语言的识别?系统识别语言{anc|n≥1}∪{ad|n≥1}的字符n串过程中状态的变化图示如下：

3.1语言的识别?识别系统(模型)?⑴系统具有有穷个状态，不同的状态代表不同的意义。按照实际的需要，系统可以在不同的状态下完成规定的任务。?⑵我们可以将输入字符串中出现的字符汇集在一起构成一个字母表。系统处理的所有字符串都是这个字母表上的字符串。

3.1语言的识别?⑶系统在任何一个状态(当前状态)下，从输入字符串中读入一个字符，根据当前状态和读入的这个字符转到新的状态。当前状态和新的状态可以是同一个状态，也可以是不同的状态；当系统从输入字符串中读入一个字符后，它下一次再读时，会读入下一个字符。这就是说，相当于系统维持有一个读写指针，该指针在系统读入一个字符后指向输入串的下一个字符。

3.1语言的识别?⑷系统中有一个状态，它是系统的开始状态，系统在这个状态下开始进行某个给定句子的处理。?⑸系统中还有一些状态表示它到目前为止所读入的字符构成的字符串是语言的一个句子，把所有将系统从开始状态引导到这种状态的字符串放在一起构成一个语言，该语言就是系统所能识别的语言。

3.1语言的识别?相应的物理模型一个右端无穷的输入带。一个有穷状态控制器(finitestatecontrol,FSC)。一个读头。?系统的每一个动作由三个节拍构成：读入读头正注视的字符；根据当前状态和读入的字符改变有穷控制器的状态；将读头向右移动一格。

3.1语言的识别?有穷状态自动机的物理模型

3.2有穷状态自动机?有穷状态自动机(finiteautomaton,FA)M=(Q，∑，δ，q，0F)Q——状态的非空有穷集合。?q∈Q，q称为M的一个状态(state)。∑——输入