计算机语言的发展.ppt

第5课计算机语言的发展,1,主要内容,5.1形式语言5.2计算机语言的发展,2,5.1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,3,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。,4,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,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。,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，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,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。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。,8,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。,9,5.2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。,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,11,算法的汇编语言描述,例如：用汇编语言对“2+6”进行计算的算法描述MOVAL，6ADDAL，2MOVVC，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,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,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”，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,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,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：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。,17,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。,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=，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,19,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=SNPVP，NPN，VPVNP，VPVS，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SNPVP表示句子由名词短语和动词短语组成NPN表示名词短语由名词构成,20,句子的派生过程举例,21,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,22,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,23,罗宾米尔纳,（1934?）,24,彼得诺尔,（1928?）,25,弗朗西丝爱伦,（1932?）,26,讨论,计算机发展趋势是什么？（巨型化、微型化、网络化、