计算机语言的发展课件

第5课计算机语言的发展/1975731184/infocenter#!app=2&via=QZ.HashRefresh&pos5课计算机语言的发展http://user.qzon主要内容5.1形式语言5.2计算机语言的发展1主要内容5.1形式语言15.1形式语言计算机语言是一种形式化语言为什么要用形式化语言？形式语言是以数学和数理逻辑为基础的科学语言，其语言符号具有单一性、无歧义性和明确性特点自然语言具有歧义性，其语法结构不够严格、不够统一自然语言是某一社会发展中形成的一种民族语言要用计算机对语言进行处理，则必须解决语言的歧义性问题25.1形式语言计算机语言是一种形式化语言2自然语言的歧义性实例例：他的发理得好。这个例子至少有两种不同的解释：他的理发水平高。理发师理他的发理得好。3自然语言的歧义性实例例：他的发理得好。3形式语言的基本特点有一组初始的、专门的符号。有一组精确定义的符号串转换规则（即形式语言语法）。形式语言语法中不包含语义。在一个给定的形式语言中，可以根据需要，通过赋值或模型对其进行严格的语义解释，从而构成形式语言的语义在形式语言中，不允许出现根据形成规则无法确定的符号串4形式语言的基本特点有一组初始的、专门的符号。4形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，能组成一英语单词的为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法精确地定义转换规则。原因：形成规则（语法）中包含了语义。5形式语言实例例：语言W定义为：5形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，能组成表达式的为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法精确地定义转换规则。原因：形成规则（语法）中包含了语义6形式语言实例例：语言W定义为：6形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，凡以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串为一公式。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法对不是以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串进行判定。例如，(a+b)×c。7形式语言实例例：语言W定义为：7形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，凡以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：是。8形式语言实例例：语言W定义为：85.2计算机语言的发展计算机语言经历了从机器语言、汇编语言、高级语言、应用语言到自然语言的发展阶段。95.2计算机语言的发展计算机语言经历了从机器语言、汇编语算法的机器语言描述例如：用机器指令对“2+6”进行计算的算法描述 1011000000000110//将“6”送到寄存器AL中，数字“6”放在指令后八位 0000010000000010//将数“2”与寄存器AL中的内容相加，结果仍存在AL中101000100101000000000000//把AL中的内容送到地址为5的单元中10算法的机器语言描述例如：用机器指令对“2+6”进行计算的算法算法的汇编语言描述例如：用汇编语言对“2+6”进行计算的算法描述 MOVAL，6 ADDAL，2 MOVVC，AL汇编语言语句与特定的机器指令有一一对应的关系，经汇编程序（汇编语言用户的虚拟机）翻译为机器指令后才能运行11算法的汇编语言描述例如：用汇编语言对“2+6”进行计算的算法算法的高级语言描述例如：用高级语言对“2+6”进行计算的算法描述 2+6高级语言的语句与特定机器的指令无关高级语言程序经编译程序（高级语言用户的虚拟机）翻译成汇编语言，然后经汇编程序（汇编语言用户的虚拟机）翻译为机器指令后才能运行12算法的高级语言描述例如：用高级语言对“2+6”进行计算的算法算法的应用语言描述用应用语言编程，用户只需告知系统“做什么”，而无需说明“怎么做”如：SQL这类语言提供了功能强大的非过程化问题定义手段用应用语言编写的程序一般经应用程序包（应用语言用户的虚拟机）翻译成高级语言程序后，再逐级向下实现13算法的应用语言描述用应用语言编程，用户只需告知系统“做什么”基于虚拟机的计算机层次结构14基于虚拟机的计算机层次结构14基于虚拟机的计算机层次结构15基于虚拟机的计算机层次结构15自然语言的计算机处理自然语言的计算机处理可以分为以下四个层次：第一层次是文字和语音，即基本语言信息的构成；第二层次是语法，即语言的形态结构；第三层次是语义，即语言与它所指的对象之间的关系；第四层次是语用，即语言与它的使用者之间的关系。目前，自然语言的输入问题已基本解决。要使计算机对自然语言进行处理，关键是要解决自然语言语法和语义的形式化问题。16自然语言的计算机处理自然语言的计算机处理可以分为以下四个层次自然语言的形式化问题自然语言能否形式化？人具有创造和理解正确句子的能力。这种语言“创造性”过程，其实就是由有限数量的词，根据一定的规则产生正确句子的过程。进一步而言，其实质也就是一个字符串到另一个字符串的变换过程。显然，语言“创造性”过程的本质与计算过程的本质是一致的。因此，可以将自然语言也看作是一种计算，从而自然语言能否实现形式化的争论也就不存在了。17自然语言的形式化问题自然语言能否形式化？17自然语言的形式化方法自然语言的形式语法可表示为：G0=<Vn，Vt，P0，S>，其中，Vn为非终结符号的有限集合；Vt为终结符号的有限集合；P0为生成式（或称产生式）的有限集合，即形式规则；S为开始符号18自然语言的形式化方法自然语言的形式语法可表示为：G0=<Vn自然语言的形式化实例设自然语言的形式语法中，Vn={S，NP，VP，N，V}，Vt={我，他，学，教，英语，汉语，希望}，P0={S→NPVP，NP→N，VP→VNP，VP→VS，N→我，N→他，V→学，V→教，V→希望，N→英语，N→汉语}，其中，S表示句子；NP表示名词短语VP表示动词短语N表示名词V表示动词S→NPVP表示句子由名词短语和动词短语组成NP→N表示名词短语由名词构成19自然语言的形式化实例设自然语言的形式语法中，19句子的派生过程举例20句子的派生过程举例20相关图灵奖获得者约翰•巴克斯1977年图灵奖获得者，FORTRAN和BNF的发明者肯尼思•艾弗森1979年图灵奖获得者，大器晚成的科学家，APL的发明人查尔斯•霍尔1980年图灵奖获得者，从QUICKSORT、CASE到程序设计语言的公理化21相关图灵奖获得者约翰•巴克斯21相关图灵奖获得者罗宾•米尔纳1991年图灵奖狄得者，标准元语言ML的开发者彼得•诺尔2005年图灵奖获得者，从天文学家到计算机科学家，BNF改良家弗朗西丝•爱伦2006年图灵奖获得者，编译器优化理论与实践的先驱22相关图灵奖获得者罗宾•米尔纳22罗宾•米尔纳（1934－?）23罗宾•米尔纳（1934－?）23彼得•诺尔（1928－?）24彼得•诺尔（1928－?）24弗朗西丝•爱伦（1932－?）25弗朗西丝•爱伦（1932－?）25讨论计算机发展趋势是什么？（巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化）26讨论计算机发展趋势是什么？26思考题什么是形式语言？试举例说明。什么是机器语言？什么是汇编语言？如何用虚拟机的观点来划分计算机的层次结构？自然语言的计算机处理分为哪4个层次？为什么说自然语言的“创造性”过程的本质与计算过程的本质是一致的？27思考题什么是形式语言？试举例说明。27AllEND28AllEND28演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！第5课计算机语言的发展/1975731184/infocenter#!app=2&via=QZ.HashRefresh&pos=136638495830第5课计算机语言的发展http://user.qzon主要内容5.1形式语言5.2计算机语言的发展31主要内容5.1形式语言15.1形式语言计算机语言是一种形式化语言为什么要用形式化语言？形式语言是以数学和数理逻辑为基础的科学语言，其语言符号具有单一性、无歧义性和明确性特点自然语言具有歧义性，其语法结构不够严格、不够统一自然语言是某一社会发展中形成的一种民族语言要用计算机对语言进行处理，则必须解决语言的歧义性问题325.1形式语言计算机语言是一种形式化语言2自然语言的歧义性实例例：他的发理得好。这个例子至少有两种不同的解释：他的理发水平高。理发师理他的发理得好。33自然语言的歧义性实例例：他的发理得好。3形式语言的基本特点有一组初始的、专门的符号。有一组精确定义的符号串转换规则（即形式语言语法）。形式语言语法中不包含语义。在一个给定的形式语言中，可以根据需要，通过赋值或模型对其进行严格的语义解释，从而构成形式语言的语义在形式语言中，不允许出现根据形成规则无法确定的符号串34形式语言的基本特点有一组初始的、专门的符号。4形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，能组成一英语单词的为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法精确地定义转换规则。原因：形成规则（语法）中包含了语义。35形式语言实例例：语言W定义为：5形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，能组成表达式的为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法精确地定义转换规则。原因：形成规则（语法）中包含了语义36形式语言实例例：语言W定义为：6形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，凡以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串为一公式。问：W是否为一形式语言？答：不是，因为根据形成规则，无法对不是以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串进行判定。例如，(a+b)×c。37形式语言实例例：语言W定义为：7形式语言实例例：语言W定义为：初始符号集：{a，b，c，d，e，(，)，+，−，×，÷}。形成规则：上述符号组成的有限符号串中，凡以符号“(”开头且以“)”结尾的符号串为一公式；否则不是。问：W是否为一形式语言？答：是。38形式语言实例例：语言W定义为：85.2计算机语言的发展计算机语言经历了从机器语言、汇编语言、高级语言、应用语言到自然语言的发展阶段。395.2计算机语言的发展计算机语言经历了从机器语言、汇编语算法的机器语言描述例如：用机器指令对“2+6”进行计算的算法描述 1011000000000110//将“6”送到寄存器AL中，数字“6”放在指令后八位 0000010000000010//将数“2”与寄存器AL中的内容相加，结果仍存在AL中101000100101000000000000//把AL中的内容送到地址为5的单元中40算法的机器语言描述例如：用机器指令对“2+6”进行计算的算法算法的汇编语言描述例如：用汇编语言对“2+6”进行计算的算法描述 MOVAL，6 ADDAL，2 MOVVC，AL汇编语言语句与特定的机器指令有一一对应的关系，经汇编程序（汇编语言用户的虚拟机）翻译为机器指令后才能运行41算法的汇编语言描述例如：用汇编语言对“2+6”进行计算的算法算法的高级语言描述例如：用高级语言对“2+6”进行计算的算法描述 2+6高级语言的语句与特定机器的指令无关高级语言程序经编译程序（高级语言用户的虚拟机）翻译成汇编语言，然后经汇编程序（汇编语言用户的虚拟机）翻译为机器指令后才能运行42算法的高级语言描述例如：用高级语言对“2+6”进行计算的算法算法的应用语言描述用应用语言编程，用户只需告知系统“做什么”，而无需说明“怎么做”如：SQL这类语言提供了功能强大的非过程化问题定义手段用应用语言编写的程序一般经应用程序包（应用语言用户的虚拟机）翻译成高级语言程序后，再逐级向下实现43算法的应用语言描述用应用语言编程，用户只需告知系统“做什么”基于虚拟机的计算机层次结构44基于虚拟机的计算机层次结构14基于虚拟机的计算机层次结构45基于虚拟机的计算机层次结构15自然语言的计算机处理自然语言的计算机处理可以分为以下四个层次：第一层次是文字和语音，即基本语言信息的构成；第二层次是语法，即语言的形态结构；第三层次是语义，即语言与它所指的对象之间的关系；第四层次是语用，即语言与它的使用者之间的关系。目前，自然语言的输入问题已基本解决。要使计算机对自然语言进行处理，关键是要解决自然语言语法和语义的形式化问题。46自然语言的计算机处理自然语言的计算机处理可以分为以下四个层次自然语言的形式化问题自然语言能否形式化？人具有创造和理解正确句子的能力。这种语言“创造性”过程，其实就是由有限数量的词，根据一定的规则产生正确句子的过程。进一步而言，其实质也就是一个字符串到另一个字符串的变换过程。显然，语言“创造性”过程的本质与计算过程的本质是一致的。因此，可以将自然语言也看作是一种计算，从而自然语言能否实现形式化的争论也就不存在了。47自然语言的形式化问题自然语言能否形式化？17自然语言的形式化方法自然语言的形式语法可表示为：G0=<Vn，Vt，P0，S>，其中，Vn为非终结符号的有限集合；Vt为终结符号的有限集合；P0为生成式（或称产生式）的有限集合，即形式规则；S为开始符号48自然语言的形式化方法自然语言的形式语法可表示为：G0=<Vn自然语言的形式化实例设自然语言的形式语法中，Vn={S，NP，VP，N，V}，Vt={我，他，学，教，英语，汉语，希望}，P0={S→NPVP，NP→N，VP→VNP，VP→VS，N→我，N→他，V→学，V→教，V→希望，N→英语，N→汉语}，其中，S表示句子；NP表示名词短语VP表示动词短语N表示名词V表示动词S→NPVP表示