【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
• 算法分析

店铺： 纳卓图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302317814

商品编码：28650795194

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

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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。

形式语言与自动机理论：计算的基石与逻辑的深度 本书致力于深入探索形式语言与自动机理论这一计算机科学核心领域，为读者提供一个全面而深刻的学习体验。我们将从最基础的概念出发，逐步构建起一套严谨的理论体系，涵盖从简单的有限自动机到复杂的图灵机，以及它们所能识别和处理的各种语言。本书旨在帮助读者理解计算的本质，掌握形式化描述和推理的方法，并为进一步学习算法设计、程序语言理论、计算复杂性等高级主题打下坚实的基础。 第一部分：有限自动机与正则语言——模式识别的入门 我们将从最简单的计算模型——有限自动机（Finite Automata, FA）开始。这是一种具有有限数量状态的抽象机器，用于识别给定输入字符串是否属于某个语言。我们会详细介绍确定性有限自动机（Deterministic Finite Automata, DFA）和非确定性有限自动机（Non-deterministic Finite Automata, NFA），并证明它们在识别能力上的等价性。读者将学习如何构造DFA和NFA来识别特定的字符串集合，以及如何将NFA转换为等价的DFA。 在此基础上，我们将引入正则语言（Regular Languages）的概念。正则语言是可以通过有限自动机识别的语言，它们是形式语言中最简单的一类。我们将详细阐述正则表达式（Regular Expressions）的定义和性质，并证明正则表达式与有限自动机在描述能力上的等价性。通过大量实例，读者将学会如何使用正则表达式来简洁高效地描述文本模式，例如查找特定格式的邮箱地址、URL等，这将直接应用于文本处理、编译器设计中的词法分析等实际场景。 为了深入理解正则语言的性质，我们还将探讨“泵引理”（Pumping Lemma for Regular Languages）。这是一个强大的工具，用于证明某个语言不是正则语言。通过分析语言的结构，我们可以利用泵引理来反证其无法被有限自动机识别，从而避免在设计自动机时走入死胡同。 第二部分：下推自动机与上下文无关语言——程序的结构解析 本部分将引入更为强大的计算模型——下推自动机（Pushdown Automata, PDA）。与有限自动机不同，下推自动机在状态的基础上还拥有一个栈（stack），这个栈为模型提供了无限的存储能力，但其访问方式是受限的（只能在栈顶进行操作）。这种额外的能力使得下推自动机能够识别更广泛的语言。 我们将区分确定性下推自动机（Deterministic Pushdown Automata, DPDA）和非确定性下推自动机（Non-deterministic Pushdown Automata, NPDA），并讨论它们之间的能力差异（NPDA比DPDA更强大）。通过实例，读者将学会如何设计PDA来接受某些具有嵌套结构的语言，例如括号匹配、算术表达式等。 紧接着，我们将介绍上下文无关语言（Context-Free Languages, CFLs）的概念。CFLs是能被下推自动机识别的语言。我们将详细阐述文法（Grammars）的概念，特别是上下文无关文法（Context-Free Grammars, CFGs），并证明CFGs与PDAs在描述能力上的等价性。读者将学习如何编写CFGs来生成特定的语言，理解语法树（Parse Trees）的概念，这对于理解程序语言的结构至关重要。 本书还将深入分析上下文无关语言的重要性质，包括“泵引理”（Pumping Lemma for Context-Free Languages），它与正则语言的泵引理类似，是证明某个语言不是上下文无关语言的有力工具。我们还将探讨一些重要的算法，例如CYK算法，用于判断一个字符串是否属于某个上下文无关文法生成的语言，以及如何从CFG生成出所有的句子。 第三部分：图灵机与递归可枚举语言——计算能力的边界 本部分将把我们的目光投向计算能力的巅峰——图灵机（Turing Machines, TM）。图灵机被普遍认为是通用计算的抽象模型，它拥有一个无限长的纸带，一个读写头，以及一套有限的状态和转移规则。图灵机的模型比下推自动机更加通用，它能够模拟任何可计算的函数。 我们将详细介绍图灵机的定义、工作原理，包括多种变体，如多带图灵机、非确定性图灵机等，并证明它们在计算能力上的等价性。读者将学习如何设计图灵机来执行各种计算任务，从简单的字符串操作到复杂的数值计算。 在此基础上，我们将引入递归可枚举语言（Recursively Enumerable Languages, RELs），也被称为可计算语言（Computable Languages）或可识别语言（Recognizable Languages）。这些语言是由图灵机所能接受（识别）的语言。我们将深入探讨可计算性（Computability）和不可计算性（Uncomputability）的界限。 我们将会详细讲解“停机问题”（Halting Problem）的不可判定性，这是计算理论中最著名且最深刻的定理之一。通过“归约”（Reduction）的思想，我们将证明许多其他问题也具有不可判定性，从而勾勒出计算能力的真实边界。 此外，本书还将介绍递归语言（Recursive Languages）和递归可枚举语言之间的关系。递归语言是可以被一个总是停机的图灵机所接受的语言，它们比递归可枚举语言更“强”，因为我们能保证算法的终止。 第四部分：计算复杂性理论初步——效率的考量 在理解了计算能力的基础上，我们自然会关注计算的效率。本部分将初步介绍计算复杂性理论（Computational Complexity Theory）的基本概念。我们将讨论时间复杂性（Time Complexity）和空间复杂性（Space Complexity），并引入P类问题（Polynomial-time solvable problems）和NP类问题（Non-deterministic polynomial-time solvable problems）的概念。 我们将探讨NP-完全问题（NP-complete problems），这类问题是NP类中最“难”的问题，如果其中任何一个问题能在多项式时间内解决，那么NP类中的所有问题都将能在多项式时间内解决。我们将通过一些经典例子，如旅行商问题（Traveling Salesperson Problem）、满足性问题（Satisfiability Problem, SAT）等，来说明NP-完全问题的普遍性和挑战性。 理解计算复杂性对于实际的算法设计至关重要。它帮助我们评估算法的可行性，并指导我们寻找近似算法或启发式方法来解决那些计算上不可行的难题。 本书的特点与价值： 理论严谨与实践结合： 本书在介绍抽象理论的同时，注重通过大量的实例和习题来帮助读者理解和掌握相关概念。每一个理论概念都配有清晰的解释和直观的比喻，力求让读者在理解理论的基础上，也能看到其在实际应用中的影子。 循序渐进的学习路径： 从基础的有限自动机到强大的图灵机，再到计算复杂性的初步探讨，本书的学习路径设计得逻辑清晰，循序渐进，确保读者能够逐步建立起完整的知识体系，避免知识断裂。 深度解析与解题思路： 对于重要的概念和定理，本书将提供深度解析，并辅以典型的习题，重点讲解解题的思路和方法。这不仅帮助读者巩固所学知识，更重要的是培养他们独立解决问题的能力。 为进阶学习奠定基础： 形式语言与自动机理论是计算机科学的基石，掌握好这门学科对于深入理解编译器设计、程序语言理论、操作系统、人工智能等领域至关重要。本书将为读者在这些方向上的进一步学习提供坚实的基础。 培养计算思维： 通过学习形式化描述、模型构建和逻辑推理，本书将有效培养读者的计算思维能力，即以一种结构化、系统化的方式来分析和解决问题的能力。 本书适合作为计算机科学、软件工程、人工智能等相关专业的本科生和研究生教材或参考书，也适合对计算理论感兴趣的任何人士阅读。无论您是初学者，还是希望加深理解的在读学生，抑或是希望重温经典理论的研究者，本书都将是您学习形式语言与自动机理论的理想伴侣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题相当直白，一开始我被“教学参考书”和“第3版”吸引了，毕竟对于学习这种理论性较强的学科，一本内容扎实、更新及时的参考书至关重要。然而，当我拿到这本书时，首先映入眼帘的是“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这些副标题。这让我对它的定位产生了更清晰的认识——它不仅仅是一本简单的理论介绍，更侧重于实际的应用和解题方法。拿到书后，我迫不及待地翻阅了目录，看到内容安排上，从基础的语言定义、文法 GRS、推导、规约，到不同类型的自动机（有限自动机、下推自动机、图灵机），再到可计算性理论和NP完全性，条理清晰，层层递进。最令我惊喜的是，对于每一个重要概念，书中都提供了详细的“问题分析”和“求解思路”，这对于我这种容易在理论海洋中迷失方向的学生来说，简直是雪中送炭。例如，在讲解泵引理时，书中不仅仅给出了定理的表述，还详细剖析了如何构造“泵”以及如何利用它来证明语言不可正则，并且配有多个不同类型的典型习题，每一道题都给出了详细的解题步骤和思路启发，这比我之前看的任何一本教材都更加实用。我尤其喜欢它在解析习题时，会先引导读者思考，而不是直接给出答案，这种互动式的讲解方式让我受益匪浅，也让我对书中的内容有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在理论计算领域摸爬滚打多年的学生，我深知一本优秀的参考书对于提升学习效率和解决实际问题的能力有多么重要。这本【官方正版】形式语言与自动机理论教学参考书第3版，在我看来，恰恰是这样一本难得的宝藏。它最让我印象深刻的是其严谨而又不失灵活的讲解方式。书中对于每一个概念的定义都力求精确，同时又不会显得枯燥乏味。特别是在涉及一些抽象的理论时，例如图灵机的停机问题，书中通过生动形象的比喻和详细的逻辑推演，将这个看似棘手的难题剖析得淋漓尽致。我尤其欣赏的是它对“问题分析”和“求解思路”的侧重。许多时候，我们学习理论知识，最大的挑战不在于理解定义，而在于如何将这些理论应用到实际问题中。这本书在这方面做得尤为出色，它不仅提供了大量的典型习题，更重要的是，它为每一道习题都提供了详细的解题思路和分析过程，并且会指出其中可能遇到的难点和误区，这对于我们独立解决问题能力的培养起到了至关重要的作用。我曾尝试过自己独立解决一些复杂的习题，当遇到瓶颈时，翻开书中的解析，总能从中获得新的启示，让我茅塞顿开。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学理念，贯穿了整本书，让我觉得这是一本真正值得反复研读的参考书。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我之前对形式语言与自动机理论的学习一直有些力不从心，感觉理论概念抽象，习题又变化多端，常常是看了半天书，做起题来还是束手无策。直到我偶然发现了这本【官方正版】形式语言与自动机理论教学参考书第3版，我的学习状态才有了质的飞跃。这本书的标题虽然看起来很学术，但其内容却非常贴近实际的学习需求。最吸引我的是它将“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这些关键词放在了如此重要的位置，这精准地击中了我的学习痛点。以往的教材，往往是理论讲完就一带而过，留给学生大量的思考和练习空间，但对于我这种需要明确指导的学生来说，这种方式效果甚微。而这本书，则完全不同。它在每一章节的讲解中，都将理论与实践紧密结合。例如，在介绍下推自动机时，它不仅讲解了其工作原理，更深入地分析了如何构建一个下推自动机来识别特定语言，并且给出了非常详细的步骤指导。更让我惊喜的是，书中收录了大量来自不同学校和不同考试的典型习题，而且每一道题都附有详尽的解答思路，甚至会分析出题人的意图以及解题过程中容易出现的错误。我常常会先尝试自己做题，然后再对照书中的解析，通过对比自己的思路和书中的方法，我能清晰地发现自己的不足，并及时调整学习策略。这种循序渐进、注重实操的学习方式，极大地提升了我对形式语言与自动机理论的掌握程度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“【官方正版】形式语言与自动机理论教学参考书 第3版”让我对它的权威性和时效性充满期待，而“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这些副标题则让我看到它在实用性上的侧重点。拿到书后，我最先感受到的是其内容的深度和广度。它不仅涵盖了形式语言与自动机的经典理论，例如乔姆斯基谱系、正则语言、上下文无关语言等，更在这些理论的基础上，深入探讨了与这些理论紧密相关的计算模型，特别是图灵机。我特别喜欢书中对于“问题分析”和“求解思路”的详尽阐述。很多时候，学习理论只是第一步，更重要的是如何将这些理论应用到解决实际问题中。这本书在这方面做得非常出色，它通过对一个个典型问题的剖析，展示了如何运用所学的理论知识来寻找解决方案。例如，在处理一些复杂的语言识别问题时，书中会先引导读者分析问题的本质，然后给出几种可能的解题思路，并逐一评估其可行性，最终带领读者找到最优解。这对于我这种习惯于“跟着老师的思路走”的学生来说，是一种极大的锻炼。此外，书中提供的“典型习题解析”也是一大亮点，它不仅仅是给出答案，而是详细地讲解了每一步的推导过程，甚至是题目背后的思想。我常常会自己尝试解答，然后对照书中的解析，从中学习不同的解题技巧和思维方式，这让我在不知不觉中提升了自己的解题能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版信息，尤其是“第3版”和“官方正版”，给了我一种信任感，预示着它是一个经过市场检验、内容相对成熟的版本。而“图灵机 问题分析 求解思路 典型习题解析”这些具体的描述，则让我看到了它作为一本教学参考书的实用价值。“形式语言与自动机理论”本身就是一个听起来颇具挑战性的学科，我一直渴望能有一本真正能够帮助我理解和掌握这门学科的参考书。这本蒋宗老师编写的书，恰恰满足了我的需求。它并没有仅仅停留在理论的罗列，而是非常注重如何将抽象的理论转化为具体的解题方法。我尤其欣赏书中对“问题分析”和“求解思路”的深入讲解。比如，在学习上下文无关文法的时候，面对一道需要构造文法的题目，我常常会感到无从下手。而这本书，就会先分析这类问题的常见类型，然后给出几种通用的构造思路，并辅以大量的例子说明。这使得我能够更好地理解文法构造的逻辑，而不是死记硬背。同样，在图灵机相关的习题解析中，书中会详细地阐述如何设计状态转移、如何定义读写头操作，并分析不同设计方案的优劣。这种深入浅出的讲解方式，让我对复杂的问题不再望而却步。它更像是一位经验丰富的导师，在你遇到困难时，能够提供及时的指导和启发，让你逐步掌握解决问题的能力，而不是简单地告知答案。