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形式语言与自动机理论(第2版) 蒋宗礼 课后答案[1-12章].pdf

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霸 21 世纪大学本科计算机专业系列教材 学 手 助 xuebazhushou.com 形 式 语 言 与 自 动 机 理 论 教 学 参 考 书 手 助 霸 蒋宗礼 编著 xuebazhushou.com 学 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 清 华 大 学 出 版 社 北 京 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
手 助 霸 xuebazhushou.com 学 内 容 简 介 本书根据作者对计算机专业教育特点的理解和中国计算机学会“21 世纪大学本 科计算机专业 系 列教材”编写的总体要求,作为《形式语言与自动机 理论》(主教材)一书 的配套教学 辅导用书,按照 原 书的结构编写而成。本书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、典 型习题的解析等内容,并且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。 版权所有,翻印必究。 本书封面贴有清华大学出版社激光防伪标签,无标签者不得销售。 形式语言与自动机理论教学参考书/ 蒋宗礼编著 .—北京:清华大学出版社,2003 .7 图书在版编目(CIP)数据 (21 世纪大学本科计算机专业系列教材) ISBN 7-302-06861-5 Ⅰ .形… Ⅱ .蒋… Ⅲ .① 形式语言 - 高等学校 - 教学参考资 料 ② 自动 机理论 - 高等 学校 - 教 学参考书 Ⅳ .TP301 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2003)第 053936 号 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 出 版 者: 清华大学出版社 http:// www .tup .com .cn 社 总 机: 010-62770175 地 邮 址: 北京清华大学学研大厦 编: 100084 客户服务: 010-62776969 责任编辑: 张瑞庆 封面设计: 孟繁聪 版式设计: 肖 米 印 刷 者: 清华大学印刷厂 发 行 者: 新华书店总店北京发行所 开 本: 787×960 1/ 16 印张: 16 .25 字数: 313 千字 版 书 印 定 次: 2003 年 8 月第 1 版 2003 年 8 月第 1 次印刷 号: ISBN 7-302-06861-5/ TP·5090 数: 1~5000 价: 22 .00 元 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
手 助 霸 xuebazhushou.com 学 名誉主任: 陈火旺 主 任: 李晓明 副 主 任: 钱德沛 焦金生 委 员: (按姓氏笔画为序) 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 马殿富 王志英 王晓东 宁 洪 刘 辰 孙茂松 李大友 李仲麟 吴朝晖 何炎祥 宋方敏 张大方 张长海 周兴社 侯文永 袁开榜 钱乐秋 黄国兴 蒋宗礼 曾 明 廖明宏 樊孝忠 秘 书: 张瑞庆 本书责任编 委: 宋方敏 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
手 助 霸 xuebazhushou.com PR E FAC E 学 序  言 21 世纪是知识经济的时代,是人才竞争的时代。随着 21 世 纪的到 来,人 类已步 入 信息社会,信息产业正成为全球经济的主 导产业。 计算 机科学 与技 术在 信息产 业中 占 据了最重要的地 位, 这 就 对 培 养 21 世 纪 高 素 质 创 新 型 计 算 机 专 业 人 才 提 出 了 迫 切 的要求。 手 为了培养高素质创新型人才,必须建立高水平的教学计划和课程体系。在 20 多年 跟踪分析 ACM 和 IEEE 计算机课 程体 系 的基 础上,紧 跟计 算 机科 学与 技术 的发 展 潮 流,及时制定并修正教学计划和课程体系 是尤其 重要 的。计算 机科 学与 技术的 发展 对 高水平人才的要求,需要我们从总体上优化课程结构,精炼教学内容,拓宽专业基础,加 强教学实践,特别注重综合素质的培养,形成“基础课程精深,专业课程宽新”的格局。 助 霸 xuebazhushou.com 学 为了适应计算机科学与技术学科发展 和计 算机 教学计 划的 需要,要 采取多 种措 施 鼓励长期从事计算机教学和科技前沿研究的专家教授积极参与计算机专业教材的编著 和更新,在教材中及时反映学科前沿的研究成果与发展趋势,以高水平的科研促进教材 建设。同时适当引进国外先进的原版教材。 为了提高教学质量,需要不断改革教学 方法与 手段,倡 导因 材施教, 强调知 识的 总 结、梳理、推演和挖掘,通过加快教案的不断更新,使学生掌握教材中未及时反映的学科 发展新动向,进一步拓 广视 野。教 学与 科研 相 结合 是培 养学 生 实践 能 力的 有 效途 径。 高水平的科研可以为教学提供最先进的高新技 术平 台和 创造性 的工 作环境,使 学生 得 以接触最先进的计算机理论、技术和环境。 高水平 的科 研还可 以为 高水 平人才 的素 质 教育提供良好的物质基础。学生在课题研究中不但能了解科 学研究的艰辛和 科研工作 者的奉献精神,而且能熏陶和培养良好的科研作风,锻炼和培养攻关能力和协作精神。 霸 手 进入 21 世纪,我国高等教育进入了前 所未 有的 大发展 时期,时 代的 进步与 发展 对 高等教育质量提出了更高、更新的要求。2001 年 8 月,教 育部颁发 了《关于加 强高等 学 校本科教学工作,提高教学质量的若干意 见》。 文件 指出,本科 教育 是高 等教育 的主 体 助 xuebazhushou.com 学 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
形式语言与自动机理论教学参考书 手 助 xuebazhushou.com 学 霸 和基础,抓好本科教学是提高整个高等教 育质量 的重 点和 关键。随 着高 等教育 的普 及 和高等学校的扩招,在校大学本科计算机 专业学 生的 人数将 大量 上升,对适 合 21 世 纪 大学本科计算机科学与技术学科课程体系要求 的,并且 适合中 国学 生学 习的计 算机 专 业教材的需求量也将急剧增加。为此,中国 计算机 学会 和清华 大学 出版 社共同 规划 了 面向全国高等院校计算机专业本 科生 的“21 世 纪大学 本科 计算 机专 业 系列 教材”。 本 系列教材借鉴美国 ACM 和 IEEE/ CS 最新 制定 的《Computing Curricula 2001》(简 称 CC2001)课程体系,反映当代计算机科学与技术学科水平和计 算机科学 技术的 新发展、 新技术,并且结合中国计算机教育改革成果和中国国情。 Ⅳ 中国计算机学会教育专业委员会和全 国高 等学 校计算 机教 育研究 会,在清 华大 学 出版社的大力支持下,跟踪分析 CC2001,并结合中 国计 算机科 学与 技术 学科的 发展 现 状和计算机教育的改革成果,研究出了《中国计算机科 学与技 术学科教 程 2002》( China Computing Curricula 2002,简称 CCC2002),该项研究成果对中国高等学校计算机科学 与技术学科教育的改革和发展具有重要的参考价值和积极的推动作用。 “21 世纪大学本科计算机专业系列教材”正是借鉴美国 ACM 和 IEEE/ CS CC2001 课程体系,依据 CCC2002 基本要求组织编写的计算机专业教材。相信通过这套教材 的 编写和出版,能够在内容和形式上显著地提高我国计算机专业教材的整体水平,继而提 高我国大学本科计算机专业的教学质量,培 养出符 合时 代发展 要求 的具 有较强 国际 竞 争力的高素质创新型计算机人才。 霸 手 助 xuebazhushou.com 学 中国工程院院士 国防科学技术大学教授 21 世纪大学本科计算机专业系列教材编委会名誉主任 2002 年 7 月 手 助 霸 xuebazhushou.com 学 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
手 助 霸 xuebazhushou.com FO R EW O RD 学 前  言 助 霸 xuebazhushou.com 学 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, 并且能 够很 好 地掌握逻辑思维方法。我们称其为“计算思 维”能力,或 者叫 做“ 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。它需要一系列课程,并且通过长期的学习和实践来完成。 手 形式语言与自动机理论不仅对问题及 其求 解提 供了良 好的 形式化 描述 工具,更 在 通过适当的描述和解析而降低难度之后,成为 对本 科生和 研究 生进 行“ 计算 思维”能 力 培养的一门重要技术基础课程。 抽象和形式化是本书所涉及内容的主要特点。在这里,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、性质 等。通 过对本 课程 的学 习,除 了使学生掌握正则语言、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 知识以外,主要致力于培养学生的形式化 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,我们就扣上了“ 什么 能被有效地自动化”这一计算学科的主题。 当我们用计算机进行问题的求解时,需要 实现对“ 问题”所 在系 统的 状态及 其变 换 的描述,要用适当的数据在计算机中表示该问题,并用适当的算法通过对这些数据的变 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。它们都是问题的数学模型化的 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,它也向人们展示了一种典 型的 方法 和思想。 另外,形 式语言 与自 动 机理论还是研究算法及其理论的基础。 霸 手 助 xuebazhushou.com 学 形式语言与自动机理论 对于 一个 计算 机科 学 与技 术 工作 者 来说, 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。 ACM 和 IEEE/ CS 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
霸 CC2001 和《中国计算机科学与技术学科教程 2002》(简称为 CCC2002)给出了明确的 要 求。这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 的全 部 三个学科形态。它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,抓住问题及求解的关键点,以“计算机”的方式解决问题。 学 Ⅵ 形式语言与自动机理论教学参考书 手 助 xuebazhushou.com 《形式语言与自动机理论》一书包括了 CC2001-CS 和 CCC2002 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,《形 式 语 言 与 自 动 机 理 论》一 书 主 要 突 出 了 三 个 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 能力上做出进一步的尝试;(3)主要考虑国内读 者的 特点,并且 按照 国内 的教学 风格 的 要求讨论问题。本书将按照小节清晰地列举 出相 关知 识点,给出 主要 内容的 解读。 通 过这些,进一步地讨论讲解学习的要点、问题 分析、求解 思路 和方 法、注意事 项等 内容, 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。考虑到初学者在解答习题中将会遇到的主要困难,本书选择了一些典型习题,并且 给出了解答及分析。 助 手 形式语言与自动机理论课程的教学,最 大的问 题有 两个,一 是内容 非常 抽象,这 就 导致阅读起来比较枯燥,而且它的作用主要是在潜移默化中体现的,难以让学生看出其 “用处”,似乎让人感到学 习这 门课 程是 在“ 自讨 辛苦”,而 且这 种“ 辛苦”没有 太大 的 意 义,不如学习 Java 语言等编程更容易,更实用。其二是这些内 容具有较 大的难 度,难 以 找到体验感性认识的具体实例,这就导致读者难以发现相关知识点的来龙去脉,以达到 深入领会之目的。要想解决这两个问题,必须掌握问题求解的思想和方法,并且通过对 它们的研究,来领略这门课程在高度抽象和形式化下的优美和乐趣,使这些看似抽象枯 燥的内容活起来。实际上,许多内容都可能是读者自己的体会,哪怕这些体会是不完善 的,甚至是过于理想化(理性)的,与历史不十分符合的。但是,它们一定是更理性的“ 思 路”和“ 想法”。实际上,这正是人们在科学研究中所努力追求的。 霸 xuebazhushou.com 学 虽然目前在国内的计算机科学与技术 学科 的本 科生的 课程 教学计 划中,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 也还未开设此课程,但是,随着我国的计算机学 科教 学的 不断发 展和 条件的 逐渐 成熟, 将会有越来越多的学校开设本课程。 助 本书共分 12 章。为了便于阅读,从第 1 章到第 10 章完 全与 原书 结构相 对应。 第 1 章回顾在离散数学中学过的本书将要用到的一些基础 知识,为后续的 章节做 好准备。 由于主要是为了复习,所以这里给出的是知识点和应该注意的事项。除最后一节的“ 形 式语言及其相关的基本概念”为新内容外,其他内容 都可以 由学生自 学。第 2 章到第 8 手 霸 xuebazhushou.com 学 学霸助手[xuebazhushou.com]-课后答案|期末试卷|复习提纲
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