唐常杰翻译的计算理论导引(1).ppt

2019/4/25,1/15,四川大学计算机学院 可计算理论 课程说明和教学计划（2006.2-7）,学分3 周学时 4 任课教师 唐常杰 时间 每周三 8:00-11:35 地点 研 3-301 教材 Material: Michael Sipser (MIT) Required Sipser, Michael, Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company, 1997. (Both first and second printing are okay. ISBN 0-619-21674-2) 中译本，计算理论导引(第二版), (美)Michael Sipser 著(麻省理工学院) 唐常杰 陈鹏 向勇 刘齐宏 译，机械工业出版社出版，.7 ISBN 7-111-19028-9) Additional Lewis, Harry R., and Papadimitriou, Christos H., Elements of the Theory of Computation, 2nd ed. Prentice-Hall, 1997. 内容 Chapters 0 - 8.3 (up to the PSPACE-completeness of TQBF),2019/4/25,2/15,关于选择教材的体会,2001-2002 我们采用教材为： Lewis, Harry R., and Papadimitriou, Christos H., Elements of the Theory of Computation, 2nd ed. Prentice-Hall, 1997. 2003-2006 采用 Sipser, Michael, Introduction to the Theory of Computation. PWS Publishing Company, 1997. (Both first and second printing are okay.) 这两本书 是目前世界上主要大学采用最多的教材。 经验表明，如果学生数学基础好，用前者较好，如学生计算机基础好，用后者更受学生欢迎。 目前欧美大学中计算机专业 用后者的大学越来越多。网上赞誉甚多,2019/4/25,3/15,电子教案下载,电子教案可在下面三个网址 下载： Http:/ (机械工业出版社） 川大计算机学院： /tangchangjie/teach/tang_teaching.htm 川大教师主页： /waim03/scu_cs/teach/tang_teching.htm 后两各地址 可能更新 及时一些。,2019/4/25,4/15,本电子教案由机械工业出版社出版,2019/4/25,5/15,请提改进意见,任课教师 ： 唐常杰 联系信息 四川大学计算机科学与技术系 主任。 博士生导师 中国计算机学会数据库专业委员会副主任 下载教案网址 机械工业出版社网址 或 下列网址 /chjtang/teach/tang_teching.htm /tangchangjie/teach/tang_teching.htm 联系email: 028-8546 6105 经验表明，教案年年改，年年都有需改处。 请提出改进意见。,2019/4/25,6/15,可计算理论 课程说明和教学计划,PT文件名称说明： 01_1d2_概念_自动机语言06021220.ppt,第一周 ，1.2节开始,主要内容,最后修改时间,2019/4/25,7/15,可计算理论 课程说明和教学计划,教材详略处理 讲要点，前后次序有少数调整， 教学计划，大致1618周 最后两章不讲或用讨论班形式讨论，有了基础，如果需要，已经能自学。 参考国内外同行（如Berkeley, MIT等）对这门课程教材的 处理经验，准备： 略讲或自学的部分 ，要求了解主要思想 Section 2.2(中文3.2节） : the proof that CFL = pushdown automata Section 5.1., linear bounded automata Section 5.2 Post correspondence problem 快讲的部分， 要求一般了解的章节，要求了解主要方法和演绎框架 Section 6.2 decidability of logical theories (Section 6.2), Section 6.3 Turing reducibility (), Chapter 8 space complexity (). 其余未列出的部分要求深入掌握（能作题目 或作难题，通过考试）,2019/4/25,8/15,可计算理论 课程说明和教学计划,考查方式(暂定): 30% - Homework (one will be dropped) 20% - Midterm 50% - Final,2019/4/25,9/15,可计算理论 课程说明和教学计划,Homework : 参见 ”作业.PPT” 要求用一个比较好的本子（如硬面，B5以上），作布置和自选题目，记录研究与思考，作业本在检查后归还，作为学生自己的永久的纪念（上课时参见示范实例）。（亦可能复印部分） 作业 参见 /tangchangjie/tang_teching.htm Lecture Slides / Tentative Schedule 草案，将在实施中调整进度，遇节假日，运动会，重要会议 则顺延, 在每次课前1-2周发布最后修改的PPT，可按PPT 预习）,2019/4/25,10/15,可计算理论目录,Lecture Slides / Tentative Schedule （草案） 将在实施中调整进度, 每次课程结束时预报下两次进度 在每次课前1-2周发布相应的电子教案最后修改版本 遇节假日，运动会，重要会议 则顺延） 参见 /tangchangjie/tang_teching.htm,2019/4/25,11/15,可计算理论目录,Lecture Slides / Tentative Schedule 草案，将在实施中调整进度，遇节假日，运动会，重要会议 则顺延, 在每次课前1-2周发布最后修改的PDF， 下载和阅读 iamscucsphd 可按PDF 预习） 1周 Chapter 0: Introduction, mathematical notation, proof techniques Chapter 1: Deterministic finite automata (DFA), nondeterministic finite automata (NFA), 84 pages 2周 Chapter 1:DFA=NFA, regular expression (RE), 46 pages 2周 Chapter 1: RE=NFA, nonregular languages/RE pumping lemma 39 page 3周Chapter 2: Context-free grammars (CFG), Chomsky normal form, all RL are CFG 59 pages 4周Chapte r 2: Pushdown automata (PDA), Non-CF languages/CFL pumpin lemma 73 pages,2019/4/25,12/15,可计算理论目录,5周 51 pages Chapter 3: Turing machines (TMs), TM decidable languages, TM recognizable languages, Equivalence between multitape TMs Chapter 4: Equivalence between nondeterministic TMs and other models, Church-Turing thesis, Decidable languages, decidability RL/PDAs/RE 6 周 Chapter 4: Decidability CFLs/CFGs, Halting problem, counting/diagonalization, Chapter 4: Undecidability of the Halting problem, TM unrecognizable languages 52pages 6 周 Chapter 5: Computation histories, examples of undecidable languages Chapter 5: TM computable functions, mapping reducibility 50pages 7 周 Chapters 0-5: Review session 66 pages 8 周 专题讨论补充材料 半期考试,2019/4/25,13/15,可计算理论目录,8 周 Chapter 6: Recursion theorem, undecidability by self-reference, undecidability of mathematical theories 45 pages 10 周 Chapter 6 + handout: Kolmogorov complexity/minimal length descriptions, randomness, arguments by incompressibility 69 pages 11 周 Chapter 7: Time-complexity, polynomial time (P), languages in P, Strong Church-Turing thesis Chapter 7: Nondeterministic polynomial time (NP), SAT 47 12周 Chapter 7: Polynomial time reductions, NP-completeness, 3SAT versus CLIQUE, Cook-Levin Theorem,2019/4/25,14/15,可计算理论目录,13 , NP-completeness of SAT and 3SAT, proving NP- completeness . 14 周 Chapter 7: NP-completeness of HAMPATH, SUBSET SUM Chapter 8: Space complexity, Savitchs theorem, PSPACE, PSPACE completeness, TQBF,2019/4/25,15/15,关于同学讨论发言,研究生的课程应该有同学的发言讨论。-三章的部分可作为讨论内容。 在教师讲解下，学完前面章后， 已经有了很好的基础。 我们提供了同学作报告PPT的部分素材。 这是作为教学科研的基本训练的一个重要环节，学生应该能根据教材，作出有自己特色的PPT发言稿. 这里提供一些素材，试图减小难度。 PPT不能仅仅是剪报。一份好的讨论班PPT 应该有同学的理解和创新. (素材节选自教材， 但不能代替教材) 从素材作PPT一般 需要用 读 -减 -加 三个过程。 先充分阅读理解 教材， 从此素材中删去次要语句， 增加自己的心得，理解方法，解释和图形。 PPT应该突出思路，突出要点, 适当的比喻可以帮助理解。,2019/4/25,16/15,可计算理论目录,15周 讨论 第9章 3人 9.1-9.3.1 .3 9.49.6 16周 讨论 第10章 3人 10.1， 10.2 ， 10.3 17 周 讨论 第10章 4人 11.1-11.2， 11.3, 11.4, 11.5-11.6 18- 19 周 复习 20 周 Final exam, Chapters 0-8. Open book open notes. 中间可能有节假日，运动会或会议的耽误，相应时间安排为自习，作业，或网上答疑，全课程可能需要21周,2019/4/25,17/15,关于引用和标注,1 本电子教案以 Sipser, Michael, 等著的Introduction to the Theory of Computation（ PWS Publishing Company, 1997）. 为基本教材 ，结合了教案作者