華中科技大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)方法論 3計算學(xué)科中的三個學(xué)科形態(tài)

第3章 計算學(xué)科中的三個學(xué)科形態(tài) 文坤梅 E-Mail:kunmei.wen@ 智能與分布計算實驗室 Intelligence and Distributed Computing Lab 設(shè)計形態(tài)與抽象、理論兩個形態(tài)存在的聯(lián)系 設(shè)計源于工程，用于系統(tǒng)或設(shè)備的開發(fā)，實現(xiàn)給定的任務(wù) 設(shè)計形態(tài)和抽象、理論兩個形態(tài)都須以對自然規(guī)律的認識為前提 設(shè)計必須創(chuàng)造出相應(yīng)的人工系統(tǒng)和人工條件，還必須認識自然規(guī)律的具體表現(xiàn)形式 設(shè)計形態(tài)的主要特征與抽象、理論兩個形態(tài)的主要區(qū)別： 設(shè)計形態(tài)具有較強的實踐性、社會性、綜合性 三個學(xué)科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系 在計算機科學(xué)與技術(shù)方法論的原始命題中，蘊含著人類認識過程的兩次飛躍，第一次飛躍是從物質(zhì)到精神，從實踐到認識的飛躍。這次飛躍包括兩個決定性的環(huán)節(jié)：一個是科學(xué)抽象，另一個是科學(xué)理論。 第二次飛躍是從精神到物質(zhì)，從認識到實踐的飛躍。這次飛躍的實質(zhì)對技術(shù)學(xué)科(計算學(xué)科就是一門技術(shù)學(xué)科)而言，其實就是要在理論的指導(dǎo)下，以抽象的成果為工具來完成各種設(shè)計工作。 三個學(xué)科形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系 抽象源于現(xiàn)實世界。建立對客觀事物進行抽象描述的方法，建立具體問題的概念模型，實現(xiàn)對客觀世界的感性認識。 理論源于數(shù)學(xué)。建立完整的理論體系，建立具體問題的數(shù)學(xué)模型，從而實現(xiàn)對客觀世界的理性認識。 設(shè)計源于工程。對客觀世界的感性認識和理性認識的基礎(chǔ)上，完成一個具體的任務(wù)；對工程設(shè)計中所遇到的問題進行總結(jié)，提出問題，由理論界去解決它。 計算機語言在裸機級所取得的主要成果 歧義性； 不夠嚴格和不夠統(tǒng)一的語法結(jié)構(gòu)。 他的發(fā)理得好。 他的理發(fā)水平高； 理發(fā)師理他的發(fā)理得好。 他的小說看不完。 他寫的小說看不完； 他收藏的小說看不完； 他是個小說迷。 高級語言的歧義性問題 高級程序設(shè)計語言其實也有語義的歧義性問題,高級程序設(shè)計語言存在較少的歧義性而已 例3.4 IF (表達式1) THEN IF (表達式2) THEN 語句1 ELSE 語句2。 IF (表達式1) THEN (IF (表達式2) THEN 語句1 ELSE 語句2)； IF (表達式1) THEN (IF (表達式2) THEN 語句1) ELSE 語句2。 形式語言 有一組初始的、專門的符號集； 有一組精確定義的，由初始的、專門的符號組成的符號串轉(zhuǎn)換成另一個符號串的規(guī)則。 在形式語言中，不允許出現(xiàn)根據(jù)形成規(guī)則無法確定的符號串。 2. 圖靈機 圖靈的觀點及結(jié)論： 凡是能用算法方法解決的問題，也一定能用圖靈機解決；凡是圖靈機解決不了的問題，任何算法也解決不了。 與圖靈機等價的計算模型： 遞歸函數(shù) λ-演算 POST規(guī)范系統(tǒng) 圖靈機是從過程這一角度來刻畫計算的本質(zhì)，其結(jié)構(gòu)簡單、操作運算規(guī)則也較少，從而為更多的人所理解。 圖靈機 圖靈機由一條兩端可無限延長的帶子、一個讀寫頭以及一組控制讀寫頭工作的命令組成， 圖靈機 寫在帶子上的符號為一個有窮字母表：{S0，S1，S2，…，Sp}。 可以認為這個有窮字母表僅有S0、S1兩個字符， 其中S0可以看作是“0”，S1可以看作是“1”， 由 “0”和“1”組成的字母表可以表示任何一個數(shù)。 一個給定機器的“程序” 機器內(nèi)的五元組(qiSjSkR(或L或N)ql)形式的指令集，五元組定義了機器在一個特定狀態(tài)下讀入一個特定字符時所采取的動作。5個元素的含義如下： qi表示機器目前所處的狀態(tài)； Sj表示機器從方格中讀入的符號； Sk表示機器用來代替Sj寫入方格中的符號； R、L、N分別表示向右移一格、向左移一格、不移動； ql表示下一步機器的狀態(tài)。 一個機器計算的結(jié)果是從機器停止時帶子上的信息得到的。容易看出，q1S2S2Rq3指令和q3S3S3Lq1指令如果同時出現(xiàn)在機器中，當機器處于狀態(tài)q1，第一條指令讀入的是S2，第二條指令讀入的是S3，那么機器會在兩個方塊之間無休止地工作。 另外，如果q3S2S2Rq4和q3S2S4Lq6指令同時出現(xiàn)在機器中，當機器處于狀態(tài)q3并在帶子上掃描到符號S2時，就產(chǎn)生了二義性的問題，機器就無法判定。 例3.9 b表示空格，q1表示機器的初始狀態(tài)， q4表示機器的結(jié)束狀態(tài)，設(shè)帶子上的輸入信息讀入頭位對準最右邊第一個為0的方格，狀態(tài)為初始狀態(tài)q1。規(guī)則如下。 q1 0 1 L q2 q1 1 0 L q3 q1 b b N q4 q2 0 0 L q2 q2 1 1 L q2 q2 b b N q4 q3 0 1 L q2 q3 1 0 L q3 q3 b b N q4 計算過程如下： 計算結(jié)果是

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机学科的三大科学形态,华中科技大学 计算机科学与技术方法论 3计算学科中的三个学科形态.ppt...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。