Формальный язык программирования: Язык программирования C вновь стал самым популярным среди разработчиков

Содержание

Что такое формальный язык программирования?

Что означает, что язык программирования является формальным языком программирования? А какие языки являются формальными языками программирования? А что такое неформальные языки программирования?

Я еще не нашел хорошего объяснения.

programming-languages

formal-languages

Поделиться

Источник


Orjanp    

19 апреля 2010 в 16:36

6 ответов


  • Что такое язык программирования?

    Возможный Дубликат : Что такое язык компьютерного программирования? Нет, правда. Я изо всех сил пытался придумать действительно отличное определение. Вот мой дубль до сих пор: Язык программирования-это формальный язык, содержащий синтаксис. Синтаксические правила используются для формирования…

  • что такое язык программирования?

    Википедия говорит: Язык программирования-это машиночитаемый искусственный язык, предназначенный для выражения вычислений, которые могут быть выполнены машиной, в частности компьютером. Языки программирования могут использоваться для создания программ, определяющих поведение машины, для точного…



10

Каждый язык программирования является формальным языком, так что для меня не имеет особого смысла говорить о “formal programming language.” (или кто-то знает неформальный язык программирования?)

Формальный язык-это язык с математически точными правилами построения. Или, точнее, это набор слов над каким-то алфавитом. Например, если взять алфавит, состоящий из букв a, b и c, то формальным языком над этим алфавитом может быть набор { a , aa , aba , ca }. Конечно, такой язык был бы не очень полезен – дело в том, что с приличным набором правил построения можно создать такой язык, как C или PostScript.

Что касается “construction rules,”, то они могут быть формальным grammar (см. grammar для CSS), регулярным выражением (см. Этот великолепный regex для адресов электронной почты, определенных RFC 822), автоматом или общим алгоритмом.


Если вам кажется, что вы не понимаете этого чуть больше, не отчаивайтесь, потому что это не очень хорошее объяснение 🙂 За концепцией формальных языков стоит много мыслей. Я бы посоветовал вам попробовать переварить статью в Википедии и поискать больше учебников и книг. Это весело, и вы узнаете много нового о предыстории компиляторов, регулярных выражений, машин Тьюринга и других чудес цифрового человечества.

Поделиться


zoul    

19 апреля 2010 в 17:38



2

Формальные средства хорошо определены. Каждый язык программирования, который может быть использован для определения исполняемых программ, должен быть четко определен, чтобы машины могли его понять.

Поделиться


mkorpela    

19 апреля 2010 в 16:43



1

Это не «formal language» это формальный метод программирования: Википедия . Это не обязательно должен быть конкретный язык, а скорее способ написания спецификации и проверки кода.

Поделиться


ierdna    

24 сентября 2016 в 16:46


  • Что такое формальный список параметров в контексте выполнения javascript?

    Я хочу знать, что такое формальный список параметров в контексте выполнения javascript. Скажем, например, у меня есть такая функция function test(a, b, c) { var d, e; } Когда эта функция будет активирована, каков будет формальный список параметров? Будет ли это просто a, b и c или d и e тоже будут…

  • Что такое язык программирования ‘D’?

    Что такое язык программирования ‘D’? Люди начали разрабатывать приложения с использованием этого языка? кто нашел? Могу ли я узнать больше об этом новом языке программирования?



0

Это выдержка из Википедии

«Джон C. Рейнольдс подчеркивает, что формальные языки спецификации являются такими же языками программирования, как и языки, предназначенные для выполнения. Он также утверждает, что текстовые и даже графические форматы ввода, влияющие на поведение компьютера, являются языками программирования, несмотря на то, что они обычно не являются полными по Тьюрингу, и отмечает, что незнание концепций языка программирования является причиной многих недостатков в форматах ввода»

Поделиться


Diego Dias    

19 апреля 2010 в 16:44



0

Формальные языки-это языки, которые только и думают о благоформленности, ни о чем другом. Это означает, что достаточным и необходимым условием является соблюдение его правил.
Пример правила:

Например. Если мы определим язык для десятичных чисел как {x / конечный набор цифр без ведущих нулей}. (проще говоря, десятичные числа означают последовательность цифр.)

Так что если язык, содержащий вышеприведенное правило, должен быть формальным,то он должен придерживаться данного правила.

Но в практическом использовании, если язык трактует 001 как десятичное число, мы можем заключить, что язык программирования не является формальным, поскольку он не совсем соответствует набору правил, которые он определяет.

Обычно языковые Парсеры проверяют эти правила.
Таким образом, формальный язык всегда должен быть хорошо сформирован (строго следуя своим собственным правилам)

Поделиться


Dilruk    

17 февраля 2013 в 13:09



0

Другие ответы относятся к определению формального языка программирования в соответствии с информатикой. Однако этот ответ относится к определению формального языка программирования в соответствии с социальной (подражательной) наукой.

Согласно dictionary.com, одним из определений для ‘formal’ является being in accordance with the usual requirements, customs, etc.; conventional .

Формальный язык программирования-это язык программирования, который широко используется и принимается человеком, говорящим о нем. Таким образом, это предметная область и специфика разговора. Возможно, лучший способ формулировки-это ‘popular’,
традиционный’, ‘mainstream’ или ‘widely-accepted’ язык программирования. Например, в бизнесе и промышленности это относится к SQL, Java , C# , C++, Python и PHP .

Примерами неформальных языков программирования являются SPL (язык программирования Шекспира), FORTRAN и CoffeeScript . Правильнее сказать, что один язык более условен и, следовательно, формален, чем другой, чем сказать, что один язык формален, а другой неформален.
В конце концов, Lisp был бы очень неформальным языком программирования для создания веб-сайта, но очень формальным языком программирования для разработки исследований искусственного интеллекта.

Поделиться


hexicle    

19 декабря 2017 в 01:51


Похожие вопросы:

Чистый объектно-ориентированный язык программирования

Правда ли, что Java не является чистым объектно-ориентированным языком программирования? что такое чистый язык программирования? Является ли smalltalk чистым объектно-ориентированным языком…

Что такое язык компьютерного программирования?

Рискуя показаться наивным, я задаю этот вопрос в поисках более глубокого понимания концепции языков программирования в целом. Я пишу этот вопрос в назидание себе и другим. Каково полезное…

Что такое параллельный язык?

Из спецификации языка Java: Язык программирования Java™-это универсальный, параллельный, основанный на классах, объектно-ориентированный язык. Что такое параллельный язык?

Что такое язык программирования?

Возможный Дубликат : Что такое язык компьютерного программирования? Нет, правда. Я изо всех сил пытался придумать действительно отличное определение. Вот мой дубль до сих пор: Язык…

что такое язык программирования?

Википедия говорит: Язык программирования-это машиночитаемый искусственный язык, предназначенный для выражения вычислений, которые могут быть выполнены машиной, в частности компьютером. Языки…

Что такое формальный список параметров в контексте выполнения javascript?

Я хочу знать, что такое формальный список параметров в контексте выполнения javascript. Скажем, например, у меня есть такая функция function test(a, b, c) { var d, e; } Когда эта функция будет…

Что такое язык программирования ‘D’?

Что такое язык программирования ‘D’? Люди начали разрабатывать приложения с использованием этого языка? кто нашел? Могу ли я узнать больше об этом новом языке программирования?

В информатике, что такое NOT формальный язык?

В Википедии https:/ / www.wikiwand.com/en / Formal_language я нашел определение формального языка: В математике, информатике и лингвистике формальный язык это набор строк символов, которые могут…

Что такое язык программирования «real»?

Недавно один учитель сказал: PHP-это не настоящий язык программирования, но только дал, на мой взгляд, слабое обоснование: Он не компилируется. Все по сценарию. Он работает не на каждой платформе….

Что такое звуковой язык программирования?

По данным сайта Dart Dart — это звуковой язык. Что означает sound в приведенном выше предложении? Является ли sound эквивалентом audio (могу ли я обменять их в приведенном выше утверждении)? Я не…

ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК — это… Что такое ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК?

  • ФОРМАЛЬНЫЙ СТЕПЕННОЙ РЯД
  • ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК, ПРЕДСТАВИМЫЙ МАШИНОЙ

Смотреть что такое «ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК» в других словарях:

  • формальный язык — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN formal language …   Справочник технического переводчика

  • Формальный язык — Не следует путать с формальным стилем речи. В математической логике и информатике формальный язык это множество конечных слов (строк, цепочек) над конечным алфавитом. Понятие языка чаще всего используется в теории автоматов, теории вычислимости и …   Википедия

  • Формальный язык —         то же, что Формализованный язык. Иногда под термином «Ф. я.» понимают также формальную систему (См. Формальная система) …   Большая советская энциклопедия

  • ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК, ПРЕДСТАВИМЫЙ МАШИНОЙ — формальный язык, распознаваемый машиной, множество всех тех слов, при работе над к рыми машина попадает в одно из выделенных состояний. Всякое рекурсивно перечислимое множество слов есть формальный язык (ф. я.), представимый нек рой Тьюринга… …   Математическая энциклопедия

  • Язык программирования — искусственный (формальный) язык, предназначенный для записи алгоритмов. Язык программирования задается своим описанием и реализуется в виде специальной программы: компилятора или интерпретатора. По английски: Programming language Синонимы:… …   Финансовый словарь

  • ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ — это совокупность набора символов (алфавита) системы, правил образования (синтаксис) и истолкования конструкции из символов (семантика) для задания алгоритмов с использованием символов естественного языка. В самом общем виде формальный язык… …   Большая политехническая энциклопедия

  • язык концептуальной схемы — Формальный язык для описания концептуальной схемы, ее составных частей и действий над ними. [ГОСТ 34.320 96] Тематики базы данных EN conceptual schema language …   Справочник технического переводчика

  • ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ — формальный язык для описания данных (информации) и алгоритма (программы) их обработки на ЭВМ. Основу Я. п. составляют алгоритмические языки. Первыми Я. п. были внутренние машинные языки, представляющие собой системы команд конкретной ЭВМ,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • формальный синтаксис — 3.4.1 формальный синтаксис: Спецификация точно сформулированных предложений формального языка с применением формальной грамматики. Примечание 1 Формальный язык это машинно ориентированный язык с интерпретированием. Примечание 2 Формальная… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Язык (значения) — Язык: В Викисловаре есть статья «язык» Язык  знаковая система для обмена информацией. Естественный язык  сформи …   Википедия

Книги

  • Системный подход и общая теория систем, А.И. Уемов. В монографии рассматриваются философские проблемы системных исследований, значение системного подхода для изучения сложных явлений действительности, для практики, излагается один из вариантов… Подробнее  Купить за 2003 руб
  • Архитектура. Элементы, формы, материалы, Франческа Прина. Данный том энциклопедии исследует развитие гражданского, военного, жилищного и религиозного зодчества на протяжении более чем двух тысячелетий. Книга объясняет формальный язык архитектуры,… Подробнее  Купить за 892 руб
  • Архитектура: элементы, формы, материалы, Прина Ф.. 65279;Данный том энциклопедии исследует развитие гражданского, военного, жилищного и религиозного зодчества на протяжении более двух тысячелетий. Книга объясняет формальный язык… Подробнее  Купить за 660 руб

Другие книги по запросу «ФОРМАЛЬНЫЙ ЯЗЫК» >>

Формальный язык — это… Что такое Формальный язык?

В математической логике и информатике формальный язык — это множество конечных слов (строк, цепочек) над конечным алфавитом. Понятие языка чаще всего используется в теории автоматов, теории вычислимости и теории алгоритмов. Научная теория, которая имеет дело с этим объектом, называется теорией формальных языков.

В теории моделей язык соответствует не языку в информатике, а скорее алфавиту. Язык состоит из множеств символов, функций и отношений вместе с их арностью, а также множество переменных. Каждое из этих множеств может быть бесконечным. Из языка вместе с универсальными логическими символами составляются логические высказывания.

Определение

Формальный язык может быть определён по-разному, например:

Если алфавит задан как {a, b}, а язык L включает в себя все слова над ним, то слово ababba принадлежит L. Пустое слово (то есть строка нулевой длины) допускается и часто обозначается как e, ε или Λ.

Некоторые примеры формальных языков:

Операции

Некоторые операции могут быть использованы для того, чтобы порождать новые языки из данных. Предположим, что и являются языками, определёнными над некоторым общим алфавитом.

  • Конкатенация (сцепление) содержит все слова, удовлетворяющие форме , где — это слово из , а — слово из .
  • Пересечение содержит все слова, содержащиеся и в , и в .
  • Объединение содержит все слова, содержащиеся или в , или в .
  • Дополнение языка содержит все слова алфавита, которые не содержатся в .
  • Правое отношение содержит все слова , для которых существует слово в такое, что находидось в .
  • Замыкание Клини содержит все слова, которые могут быть записаны в форме , где содержится в и . Следует помнить, что это включает и пустое слово , так как допустимо по условию.
  • Обращение содержит обращённые слова из .
  • Смешение и содержит все слова, которые могут быть записаны в форме , где и являются такими словами, что связь находится в , а являются такими словами, что находятся в .

Список литературы

  • Хопкрофт, Дж., Мотвани, Р., Дж. Ульман. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений. М.: Вильямс, 2002 (пер. издания Addison Wesley). ISBN 5-8459-0261-4
  • Серебряков В.А., Галочкин М.П., Гончар Д.Р., Фуругян М.Г. Теория и реализация языков программирования //М.: МЗ-Пресс, 2006 г., 2-е изд. ISBN 94073-094-9.
  • Избранные книги по курсам «Теория и реализация языков программирования» и «Формальные языки трансляций»

Какова связь между языками программирования, регулярными выражениями и формальными языками

В двух словах

Языки программирования состоят из синтаксиса, который представляет программу в виде строк символов, и семантики, которая является предполагаемым значением программы.

Формальные языки — это синтаксис без значения. Он предназначен для изучения структуры наборов строк, определенных формально, обычно без придания значения этим строкам.

Регулярные выражения и другие формализмы (такие как контекстно-свободные грамматики) используются для определения формальных языков, используемых в качестве синтаксического компонента программирования и естественных языков, то есть для представления предложений в структурированном виде. Другие механизмы используются для связи этой структуры с семантикой языков программирования.

Многое здесь значительно упрощено, особенно в отношении естественного языка.

С гораздо большим количеством деталей

Чтобы ответить на ваш вопрос, мы должны начать с самого начала. Язык в обычном смысле слова является неофициальным средством передачи информации или идей. На языке обычно различают синтаксис и семантику. Семантика — это то, о чем вы хотите поговорить / написать. информация, которую вы хотите передать. Синтаксис — это средство, которое вы используете для его передачи, то есть обычное представление, которым можно обмениваться между людьми, а теперь и между людьми и устройствами или между устройствами (компьютерами).

Как правило, вы будете использовать слово, dogчтобы передать идею собаки. Слово dogсостоит из трех букв или эквивалентного звука и предназначено для обозначения какого-либо животного. Основная идея заключается в том, что общение осуществляется через представление того, что должно быть передано. Структуры представления обычно называют синтаксисом, в то время как то, что представлено, называется семантикой. Это более или менее подходит как для естественного языка, так и для языков программирования.

Слова — это синтаксические объекты, представляющие более или менее элементарные семантические понятия. Но эти элементарные понятия должны быть объединены различными способами, чтобы придать более сложный смысл. Мы пишем,
the dogчтобы передать, что мы имеем в виду конкретную собаку, и the dog bites the catпередать более сложную идею. Но то, как слова организованы, должно быть зафиксировано правилами, чтобы мы могли определить, какая из собак и кошек на самом деле кусает другую.

Таким образом, у нас есть такие правила sentence -> subject verb complement, которые должны соответствовать предложениям и сообщать нам, как сформулированы идеи, связанные с каждой частью. Эти правила являются синтаксическими правилами, так как они говорят нам, как должно быть организовано представление нашего сообщения. Сам subjectможет быть определен правилом subject -> article nounи так далее.

2x+1=232x+1=23xx112323

equation -> expression "=" expression  
expression -> expression "+" expression 
expression -> number

Структура языков программирования одинакова. Языки программирования семантически специализируются на выражении вычислений, которые необходимо выполнить, а не на выражении проблем, которые необходимо решить, доказательстве теорем или дружеских отношений между животными. Но это главное отличие.

Представления, используемые в синтаксисе, обычно представляют собой строки символов или звуков для разговорных языков. Семантика обычно принадлежит абстрактной области, или, возможно, реальности, но все еще абстрагируется в наших мыслительных процессах, или поведенческой области устройств. Коммуникация влечет за собой кодирование информации / идеи в синтаксис, который передается и декодируется получателем. Затем результат интерпретируется получателем любым способом.

То, что мы видим в языке, это в основном синтаксис и его структура. Приведенный выше пример является лишь одним из наиболее распространенных способов определения синтаксических строк и их структурной организации. Есть и другие. Для данного языка некоторым строкам можно присвоить структуру, и говорят, что они принадлежат этому языку, а другие — нет.

То же самое относится и к словам. Некоторые последовательности букв (или звука) являются допустимыми словами, а другие — нет.

Формальные языки — это просто синтаксис без семантики. Они определяют с помощью набора правил, какие последовательности могут быть построены, используя основные элементы алфавита. Какие правила могут быть очень переменными, иногда сложными. Но формальные языки используются для многих математических целей помимо лингвистического общения, будь то для естественных или для языков программирования. Набор правил, которые определяют строки в языке, называется грамматикой. Но есть много других способов определения языков.

На практике язык структурирован на двух уровнях. Лексический уровень определяет слова, построенные из алфавита символов. Синтаксический уровень определяет предложения или программы, составленные из алфавита слов (или, точнее, из семейств слов, чтобы он оставался конечным алфавитом). Это обязательно несколько упрощено.

Структура слов довольно проста в большинстве языков (программирования или естественных), так что они обычно определяются с помощью того, что обычно считается самым простым видом формального языка: обычными языками. Они могут быть определены с помощью регулярных выражений (regexp) и довольно легко идентифицируются с помощью запрограммированных устройств, называемых конечными автоматами. В случаях языков программирования примерами слова являются идентификатор, целое число, строка, действительное число, зарезервированное слово, такое как if
или repeat, символ пунктуации или открытая скобка. Примерами семейств слов являются идентификатор, строка, целое число.

Синтаксический уровень обычно определяется немного более сложным типом формального языка: языками без контекста, использующими слова в качестве алфавита. Правила, которые мы видели выше, являются контекстно-свободными правилами для естественного языка. В случае языков программирования правила могут быть:

statement -> assignment
statement -> loop
loop ->  "while" expression "do" statement
assignment -> "identifier" "=" expression
expression -> "identifier"
expression -> "integer"
expression -> expression "operator" expression

С такими правилами вы можете написать:

while aaa /= bbb do aaa = aaa + bbb / 6 что является заявлением.

И способ его создания может быть представлен древовидной структурой, называемой деревом разбора или синтаксическим деревом (здесь не полный):

                          statement
                              |
            _______________  loop _______________
           /      /                 \            \
      "while" expression           "do"       statement
       __________|_________                       |
      /          |         \                  assignment
 expression "operator" expression          _______|_______
     |           |          |             /       |       \
"identifier"   "/="   "identifier" "identifier"  "="   expression
     |                      |            |                 |
    aaa                    bbb          aaa             ... ...

Имена, появляющиеся слева от правила, называются нетерминалами, в то время как слова называются также терминалами, поскольку они находятся в алфавите для языка (выше лексического уровня). Нетерминальные представляют различные синтаксические структуры, которые могут быть использованы для создания программы.

Такие правила называются свободными от контекста, потому что нетерминал может быть произвольно заменен с использованием любого из соответствующих правил, независимо от контекста, в котором он появляется. Набор правил, определяющих язык, называется грамматикой без контекста.

На самом деле существуют ограничения на это, когда идентификаторы должны быть впервые объявлены или когда выражение должно удовлетворять ограничениям типа. Но такое ограничение можно считать семантическим, а не синтаксическим. На самом деле некоторые профессионалы помещают их в то, что они называют
статической семантикой .

Для любого предложения, любой программы значение этого предложения извлекается путем анализа структуры, заданной деревом разбора для этого предложения. Следовательно, очень важно разработать алгоритмы, называемые синтаксическими анализаторами, которые могут восстанавливать древовидную структуру, соответствующую программе, при наличии данной программы.

Парсеру предшествует лексический анализатор, который распознает слова и определяет семью, к которой они принадлежат. Затем последовательность слов или лексических элементов передается парсеру, который извлекает базовую древовидную структуру. Из этой структуры компилятор может затем определить, как генерировать код, который его семантическая часть обрабатывает программой на стороне компилятора.

Парсер компилятора может на самом деле построить структуру данных, соответствующую дереву разбора, и передать ее на более поздние этапы процесса компиляции, но это не обязательно. Запуск алгоритма синтаксического анализа сводится к разработке вычислительной стратегии для изучения синтаксического дерева, которое неявно присутствует в тексте программы. Это дерево синтаксиса / синтаксического анализа может или не может быть объяснено в процессе, в зависимости от стратегии компиляции (количество этапов). Что необходимо, так это то, что в конечном счете, по крайней мере, одно восходящее исследование дерева синтаксического анализа, явное или неявное, присутствует в структуре вычислений.

Интуитивно это объясняется тем, что стандартный формальный способ определения семантики, связанной с синтаксической древовидной структурой, заключается в том, что называется гомоморфизмом. Не бойся большого слова. Идея состоит в том, чтобы просто рассмотреть значение целого, построенного из значения частей, на основе оператора, который их связывает.

Например, предложение the dog bites the catможет быть проанализировано с помощью правила sentence -> subject verb complement. Зная значение этих 3 поддеревьев subject, verbи complementправило, которое их составляет, говорит нам, что субъект выполняет действие и что укушен кот.

Это только интуитивное объяснение, но оно может быть формализовано. Семантика построена вверх от составляющих. Но это скрывает много сложности.

Внутренняя работа компилятора может быть разбита на несколько этапов. Фактический компилятор может работать поэтапно, используя промежуточные представления. Это может также объединить некоторые этапы. Это зависит от используемой технологии и сложности компиляции языка под рукой.

Преимущества изучения формальных языков | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:


Смирнова, А. Ю. Преимущества изучения формальных языков / А. Ю. Смирнова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 17 (307). — С. 29-32. — URL: https://moluch.ru/archive/307/69233/ (дата обращения: 24.04.2021).



Человек, который хочет начать программировать, обращается в интернет, с вопросом: «С чего начать изучение программирования?» В данной анализируется, какие преимущества может получить программист, изучив формальные языки как до освоения первого языка высоко уровня, так и после.

Ключевые слова: язык, язык программирования, правило грамматики, синтаксис языка

В современном мире информационно-компьютерные технологии используются повсеместно. Вследствие этого есть потребность как в самих технологиях, так и в людях, программистах, которые создают программные продукты или их поддерживают. [1] Профессия программиста набирает всё большую популярность, поскольку актуальна и обладает низким порогом вхождения.

Человек, который хочет начать программировать, обращается в интернет, с вопросом: «С чего начать изучение программирования?» Большинство людей советуют начать с конкретного языка программирования, если быть точнее, с курсов по этому языку. [2] В случае, если вопросом интересуется ребёнок, то таким языком является Scratch, если интересуется взрослый, то в зависимости от интересующей его области программирования предлагается наиболее простой язык. Дополнительно советуют углублённо изучать информатику, математику и английский язык в школе и соответствующие им предметы в университете.

В данной статье рассматриваются основные понятия из области формальных языков, а также даётся ответ на вопрос, какие преимущества получит обучающийся, изучив данную область даже до освоения конкретного языка программирования высокого уровня.

Формальный язык — это созданный человеком, искусственный, язык, характеризующийся чёткими и однозначными правилами построения выражений и их интерпретации. [3] В основе формального, как и любого другого языка, лежит алфавит. Алфавит представляет собой конечный набор символов для обмена информацией. Далее описывается и синтаксис языка, т. е. правила построения конкретных выражений.

Наиболее эффективным способом формального описания языков программирования являются грамматики. [4] Грамматикой называется следующая четверка: терминальных символов, нетерминальных символов, правил грамматики и начального символа. Проведя параллель с вышеописанным, терминальные и нетерминальные символы составляют алфавит языка, стартовый символ так же принадлежит алфавиту, синтаксисом языка являются правила грамматики.

За счёт использования формальных грамматик можно описать любой язык программирования. [5] Если проанализировать все языки, можно заметить, что во всех есть некие общие конструкции, некоторые из которых приведены ниже:

  1. Операторы ветвления. Представляют собой выражение вида: if then else
  2. Операторы цикла. Отличаются от условных тем, что действия внутри повторяются до тех пор, пока выполняются определённые условия. Могут выглядеть, например, следующим образом: while {… }
  3. Операторы ввода и вывода. Предназначены для ввода или вывода данных в программу. Например, оператор вывода может выглядеть следующим образом: write ()
  4. Операторы для задания переменных или констант в программу.
  5. Операторы для написания функций или методов

Из вышеприведенного анализа можно поговорить о преимуществах изучения формальных языков.

В случае если формальные языки изучаются до того, как приступить к освоению первого языка программирования, преимущество заключается в более быстром пороге вхождения. Это происходит, потому что учащийся знает все конструкции, использующиеся в языке, понимает механизмы их работы и при изучении языка узнаёт только то, как они синтаксически выглядят в конкретном языке.

В случае, когда изучение формальных языков происходит когда учащийся знает уже хотя бы один язык программирования, то преимущество состоит в углублённом понимании конструкций языка и процессов работы программного кода. Важно отметить, что в данном случае при изучении второго, третьего и последующих языков, так же происходит ускорение процесса освоения соответствующего языка. Это происходит за счёт того, что обучающийся знает основу и может легко провести аналогию по уже имеющемуся опыту.

Независимо от времени обучения, знание формальных языков позволяет:

  1. Получить информацию о базовых конструкциях языка, а следовательно, сократить число ошибок связанных с непониманием базовых конструкций
  2. Получить более глубокое представление о работе компиляторов, трансляторов, интепретаторов.
  3. Получить базовую информацию, необходимую для написания собственного языка программирования или среды разработки
  4. Сократить время освоения новых языков, о чём было сказано выше.

Поговорив о преимуществах, следует отметить и недостатки, которые так же важно учитывать:

  1. Изучение формальных языков не подходит для детей. Дети больше приспособлены для обучения в игровой форме, что реализует язык Scratch. К сожалению, формальные языки берут свою основу в математике, что для юных обучающихся может показаться достаточно сложным.
  2. Могут оттолкнуть взрослого обучающегося. Такая вероятность существует из-за того, что формальные конструкции покажутся слишком сложными и неинтересными, из чего человек может сделать вывод, что и языки программирования будет очень сложно освоить.

Таким образом, проанализировав всю вышеприведённую информацию, можно сделать вывод, что изучение формальных языков даёт программисту ряд преимуществ. Такому человеку легче и быстрее освоить новые языки, он совершает меньше ошибок при написании кода, лучше понимает механизмы работы программ. Однако следует помнить, что детям не стоит начинать свой путь в программировании с изучения формальных языков, а взрослым, которые не понимают или не любят математику, лучше овладевать формальными языками после освоения какого-либо языка программирования.

Литература:

  1. Университет Синергия [Электронный ресурс] / Образование// Образование по специальности /// Актуальность профессии программист в 21 веке. Режим доступа: https://synergy.ru/about/education_articles/speczialnosti/kakie_programmisty_naibolee_vostrebovany
  2. Как стать программистом [Электронный ресурс] / Как стать программистом с нуля самостоятельно. Режим доступа: http://itman.in/kak-stat-programmistom-s-nulya-samostoyatelno/
  3. Мультиурок [Электронный ресурс] / Формализованные (формальные) языки. Режим доступа: https://multiurok.ru/files/formalizovannyie-formal-nyie-iazyki.html
  4. Афанасьев А. Н. Формальные языки и грамматики: Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 1997. — 84с.
  5. Братчиков И. Л. Синтаксис языков программирования / Под ред. С. С. Лаврова. — М.: Наука, 1975. — 262с.

Основные термины (генерируются автоматически): язык, язык программирования, правило грамматики, синтаксис языка, изучение программирования, преимущество.

Описание языка программирования

Документ предоставляет пользователю языка возможности для решения задач, которые описываются на формальном языке. Фактически документ создан для системных программистов, операторов ЭВМ, кодеров, верстальщиков и тестировщиков.

Стандарт для документа: ГОСТ 19.504-79.

В каких случаях необходим

Формальные языки включают в себя возможные языки программирования, разметки и описания структур, языки управления заданиями, языки описания экранных и печатных форм и т.д. Сами языки могу значительно отличаться друг от друга, но, при этом, все состоят из определенного набора элементов и подчиняются грамматическим правилам.

Основная задача описания предоставить пользователю полную информацию по формальному языку и дать возможность применять этот язык по своему усмотрению.

Содержание документа

Описание языка включает следующие пункты:

Назначение языка и его сфера применения.
Конечный результат, написанный на языке (программы, макросы и т.п.)
Синтаксические правила языка. Возможные элементы текста и варианты их взаимодействия.
Логика работы программы или обработки документа. Процесс может кординально отличаться. Например процессы компиляция и интерпретация программного кода.
Составные элементы языка и синтаксических конструкций. В основном это операторы, теги, ключи и т.д.
Встроенные функции (стандартные возможности).

Описании языка может содержать:

указания по применяемому стилю программирования;
виды ошибок, алгоритм их поиска и устранения;
рекомендации для оптимизации быстродействия или памяти;
список рекомендуемых трансляторов (фреймворков или парсеров).

И иные моменты взаимодействия с языком, которые помогут пользователю в работе с ним.

Методика и стиль изложения

Основная задача документа — донести до конечного пользователя основную идею языка. Сам текст должен быть понятным как для продвинутого программиста, так и для начинающего пользователя. Важно не углубляться в описание технологии программирования и не описывать подробно все базовые элементы (цикл, функции, константы и т.п.). Примеры допустимы, но только для того, чтобы показать синтаксис.

Структура документа

Согласно ГОСТ 19.506-79 структура описания языка программирования должна быть следующей:

Общие сведения.
Элементы языка.
Методы структурирования программы.
Средства обмена данными.
Встроенные элементы.
Средства отладки.

Формальный язык — Интеллектуальная Кобринщина

Формальный язык

Язык
– это система обозначений и правил для передачи сообщений. Различают языки
естественные, на которых общаются люди, и искусственные (или формальные). К
формальным языкам относятся языки программирования.

Язык
задается алфавитом, синтаксисом и семантикой. Язык программирования – это
формальный язык, обеспечивающий описание конкретных проблем, формулируемых
человеком и решаемых с помощью компьютера.

Алфавит
представляет собой совокупность упорядоченных в определенном смысле символов
(букв) в данном языке или системе. Только символы, принадлежащие данному
алфавиту, можно использовать для построения слов.

Синтаксис
(от греч.
syntaxis
– построение, порядок)
– это набор правил построения слов,
конструкций и структур текста в языке или системе. Некоторые авторы включают в
синтаксис и алфавит. Ошибки, возникающие при написании программы и касающиеся
только синтаксиса, выявляются при синтаксическом анализе, осуществляемом
транслятором.

Слово можно определить
как упорядоченный набор символов в заданном алфавите, имеющий определенный
смысл.

Транслятор
(от англ.
translator
– переводчик)
– это программа, производящая
трансляцию программы с одного языка программирования в другой.

Под семантикой (от
греч. semantikos
– обозначающий) понимается смысл каждой синтаксической конструкции в языке или
системе.

В языке
программирования транслятор переводит синтаксические конструкции языка
программирования в команды, понятные операционной системе и процессору.
Смысловые ошибки транслятор выявить не может, их поиск происходит во время
отладки, тестирования и использования программы человеком.

Что такое формальное строгое определение языка программирования?

Я думаю, что очень сложно дать определение, которое было бы одновременно общим, формальным и не слишком общим. И я не думаю, что видел попытки. Тем не менее, это попытка математического определения.

Язык программирования состоит из набора программ $ P $ таких, что каждый элемент $ P $ конечен и для каждого элемента $ p $ из $ P $ существует тройка $ m (p) = (I, O, f) $ такое, что $ I $ и $ O $ — множества, а $ f $ — отношение между $ I $ и $ O $, такое, что для каждого $ I $ существует по крайней мере один связанный $ O $.

Идея состоит в том, что $ m (p) $ — это смысл программы $ p $, $ I $ — это набор входных данных, $ O $ — это набор результатов, $ f $ дает для каждого входа набор возможные результаты, которые могут возникнуть в результате этого ввода.

Обратите внимание, что элементы $ I $ и $ O $ не обязательно должны быть конечными. Ограничение конечности элементов $ P $ является произвольным, и я помещаю его только туда, потому что не думаю, что язык программирования, имеющий бесконечно большие программы, был бы очень полезен. Ограничение, заключающееся в том, что для каждого входа должен быть хотя бы один результат, является условием здоровья «без чудес».Это означает, что нам нужен один или несколько результатов для представления незавершенности, по крайней мере, когда программа не может (или не должна) завершаться для некоторых входов.

Вот три возражения против этого определения.

Это слишком общее: Одна проблема с этим определением (и я подозреваю, что его можно улучшить) заключается в том, что многие вещи, которые мы не считаем языками программирования, могут быть приспособлены к нему. Вот два примера

  • HTML (без JavaScript) — это язык программирования по этому определению.Некоторые люди скажут, что это неправильно, потому что HTML — это язык форматирования, а не язык программирования.
  • Мы можем представить себе язык программирования, содержащий программу $ h $ такую, что $ m (h) = (T, \ {true, false \}, f) $, где $ T $ — это множество всех машин Тьюринга, а $ f $ отображает $ t \ in T $ в $ true $, если $ t $ останавливается при запуске на пустой ленте, и отображает $ t $ в $ false $, если $ t $ не останавливается при запуске на пустой ленте; некоторые люди скажут, что это не язык программирования.

В ответ вы можете ввести дополнительные ограничения по мере необходимости.Например, вы можете определить набор всех языков программирования, полных по Тьюрингу, сделав соответствующие уточнения.

Это недостаточно общее: Для некоторых вещей, которые кажутся языками программирования, может потребоваться некоторая изобретательность, чтобы встроить их в эту структуру. Например, для вероятностного языка программирования результатами должны быть распределения вероятностей. Лучше всего отказаться от этого определения и использовать подходящее обобщение отношений. Аналогичные замечания применимы к квантовым вычислениям.

Ответ состоит в том, что приведенные примеры показывают, что может быть неудобно подогнать некоторые языки под определение.

Упускается из виду, что у языков программирования есть варианты: Реальные определения языков программирования часто параметризованы. Например, в C int i = 10 * 1000 * 1000 * 1000; имеет неопределенное поведение в некоторых реализациях и хорошо определено в других; это зависит от выбора, который остается за исполнителем. Мое определение не отражает эту идею.

Ответ состоит в том, что легко обобщить определение, добавив еще один вход в функцию $ m $, представляющую вариант языка, или (по Каррингу) думать о языке, подобном C, как о функции от набора вариантов до язык того типа, который определен здесь.

Три книги, в которых исследуются идеи в этом направлении:

  • Хоар и Хе, Объединение теорий программирования
  • Francez, Программа верификации
  • Hehner, Практическая теория программирования

Являются ли все возможные языки программирования формальной системой?

Конечно, да, и в основном они описаны как есть.

Фактически, большинство языков программирования были определены с использованием машины Тьюринга, которые не являются формальной системой, которую вы определили, но они представляют собой своего рода модель вычислений, определяемую с использованием формального языка. Тогда грамматика, аксиомы или сложное правило вывода (как ожидается для формальной системы) не требуются.

Формальную систему можно рассматривать как подмножество машины Тьюринга с дополнительными свойствами. Скажем иначе, вы можете определить язык программирования с использованием машины Тьюринга в качестве модели вычислений, но не полностью соответствовать определению формальной системы.

Я хотел бы добавить, что правило вывода, необходимое для определения формальной системы, — это нечто большее, чем простое правило (с которым вы можете столкнуться, например, в C или, проще говоря, в ASM), но мы должны гарантировать, что любая сложная формулировка этого правила может быть разрешимой. Значит, у нас должно быть правило вывода, которое опирается на прочную логическую основу.

Принимая во внимание аксиому, нам снова нужно больше, чем набор из начальных фактов , разделяющих истину среди программ, но мы наиболее гарантируем с математической точки зрения, что эти аксиомы, смешанные с правилом вывода, предоставят нам вычислительную структуру, которая должна быть согласованной (аксиомы, смешанные с правилом вывода, не должны приводить к неожиданному поведению программы или противоречию) и завершены (никакая формула, выраженная с использованием аксиомы и правила вывода, не должна быть неразрешимой).

В большинстве случаев эти требования применяются не к самому языку, а к его системе типов, чтобы обеспечить безопасность во время компиляции за счет полноты и согласованности, которые, как было сказано ранее, вытекают из правил вывода и аксиомы (Истина по построению это вам нравится).

В заключение, все языки программирования являются формальными языками, как сама программа пишется с использованием формального языка, но они не обязательно должны быть формальной системой, вопреки математической теории, такой как теория чисел, абстрактная алгебра, теория категорий, которые также выражаются формальным языком, но на этот раз с целью сформировать формальную систему.

Почему так важно функциональное программирование.

языков программирования — формальная проверка программ на практике

Как инженер-программист, я пишу много кода для промышленных продуктов. Относительно сложный материал с классами, потоками, некоторыми усилиями по дизайну, но также и с некоторыми компромиссами для производительности. Я много тестирую, и я устал от тестирования, поэтому меня заинтересовали инструменты формального доказательства, такие как Coq, Isabelle … Могу ли я использовать один из них, чтобы формально доказать, что мой код не содержит ошибок и готов с этим? — но каждый раз, когда я проверяю один из этих инструментов, я ухожу, будучи не уверенным, что их можно использовать для повседневной разработки программного обеспечения.Это мог быть только я, и я ищу указатели / мнения / идеи по этому поводу 🙂

В частности, у меня сложилось впечатление, что для того, чтобы заставить один из этих инструментов работать на меня, потребовались бы огромные вложения, чтобы правильно определить для проверяющего объекты, методы … рассматриваемой программы. Затем я задаюсь вопросом, не выдохнется ли прувер, учитывая размер всего, с чем ему придется иметь дело. Или, может быть, мне пришлось бы избавиться от побочных эффектов (эти инструменты проверки, похоже, действительно хорошо работают с декларативными языками), и мне интересно, приведет ли это к «проверенному коду», который нельзя использовать, потому что он не будет быстрым или достаточно мал.Кроме того, у меня нет возможности сменить язык, с которым я работаю, он должен быть Java или C ++: я не могу сказать своему боссу, что с этого момента буду писать код на OXXXml, потому что это единственный язык, на котором я работаю. которым я могу доказать правильность кода …

Может ли кто-нибудь с большим опытом работы с инструментами формального доказательства прокомментировать? Опять же — я бы ЛЮБЛЮ , если бы использовал формальный инструмент для проверки, я думаю, что они великолепны, но у меня сложилось впечатление, что они находятся в башне из слоновой кости, до которой я не могу добраться из скромной канавы Java / C ++… (PS: Я также ЛЮБЛЮ Haskell, OCaml … не поймите неправильно: я фанат декларативных языков и формальных доказательств, я просто пытаюсь понять, как я могу реально сделать это полезным для программного обеспечения инженерное дело)

Обновление

: поскольку это довольно широко, давайте попробуем ответить на следующие более конкретные вопросы: 1) есть ли примеры использования программ для доказательства правильности промышленных программ Java / C ++? 2) Подойдет ли Coq для этой задачи? 3) Если Coq подходит, следует ли мне сначала написать программу на Coq, а затем сгенерировать C ++ / Java из Coq? 4) Может ли этот подход обрабатывать потоки и оптимизацию производительности?

языков программирования: синтаксис

языков программирования: синтаксис

COS 441- Синтаксис — 6 февраля 1996 г.

Язык программирования — это формальный язык, используемый для передачи алгоритмов.
как от программиста к программисту, так и от программиста к машине.Формальный
язык состоит из:

  • набор символов;
  • правила формирования срока;
  • правила преобразования терминов в термины.

Некоторые языки программирования общего назначения включают C, C ++, PASCAL и Ada.
Некоторые специальные языки: TEX, Post-Script, JAVA Byte-Code, TCP / IP и
возможно, WIN32S API.

Чтобы эффективно использовать язык программирования, мы должны изучать и понимать его с помощью
три перспективы:

  • Синтаксис — набор символов и правил для формирования терминов.
  • Семантика — правила преобразования терминов в термины.
  • Прагматика — использование определенных конструкций языка.

Вот три способа выражения «увеличить i-й элемент массива x»
на разных языках программирования.

(а) x [i] = x [i] + 1; [C]
(b) (vector-set! x i (+ (vector-ref x i) 1)) [Схема]
(c) x [i] = x [i] + 1; [Ява]
 

Эти выражения имеют примерно следующую семантику.

(a) если i находится в пределах x, то x [i]

Несмотря на очевидное сходство выражений C и Java, язык Java
семантика выражений ближе к Scheme, чем C.

Теперь рассмотрим выражение «приращение x [0] через x [N]». В C мы пишем:

для (i = N; i> = 0; i--)
    х [я] = х [я] + 1;
 

В Scheme мы пишем совсем другое:

(определите natural-foreach
   (лямбда (ж п)
      (cond ((> = n 0) (начало
                         (ж п)
                         (натуральный-foreach f (- n 1)))))))
(определите inc-x (lambda (i)
   (векторный набор! x i (+ (vector-ref x i) 1))))
(естественная складка пр-x N)
 

Наконец, в Java мы, вероятно, напишем что-то похожее (с
тот же синтаксис), что и в C.Прагматика C / Java предполагает использование итераций, в то время как
в схеме мы используем рекурсию.

Большинство курсов по языкам программирования изучают различные языки программирования,
в основном охватывают синтаксис, а на семантику остается совсем немного времени. Вместо,
мы будем использовать только Scheme, что позволит нам быстро перейти к семантическому
вопросы. Мы будем использовать официальных переводчиков и потратим немного времени на поиск
по прагматическим вопросам.

Этот курс НЕ научит вас:

  • любые практические языки программирования; ни
  • как реализовать высокопроизводительные языки программирования.

Но он научит вас:

  • как быстро выучить новый язык программирования;
  • как выбрать язык программирования для конкретной задачи;
  • как проектировать и создавать переводчики;
  • больше о языках программирования, чем разработчики самых популярных
    языки когда-нибудь узнают.

Синтаксис

Чтобы упростить понимание и анализ синтаксиса языка, мы разделяем
синтаксис на трех уровнях: лексические элементы, контекстно-свободный синтаксис,
и контекстно-зависимый синтаксис.В английском языке буквы образуют слова, образующие предложения. В языках программирования
символы образуют токены, которые образуют термины. Токены — это лексические элементы.

Лексический анализ

Ниже приведены некоторые токены Scheme:

  • строка цифр
  • «персонажи …»
  • ‘`#f #t’ () # \ а
  • строки букв, цифр и символов, например — + * — @ $ и т. Д.

Последний элемент этого списка называется «идентификаторами». Синтаксис схемы для
идентификаторы более либеральны, чем у многих других языков; Например,
+ , a + b и -a * 2 — все идентификаторы.

Помимо: Комментарии обычно удаляются языковым процессором.
при лексическом анализе; то есть пока языковой процессор преобразует
поток вводимых символов в поток токенов. Комментарии схемы начинаются
с точкой с запятой и до конца строки.

Контекстно-свободный синтаксис

Рассмотрим простой язык запросов. На английском языке мы
определить запрос как список слов, НЕ запрос или (запрос И запрос).
Чтобы быть более точным, давайте определим запросы, используя математику (в частности, теорию множеств):

Запрос = {w1... wN | w1, ..., wN в Word}
      U {НЕ q | q в запросе}
      U {(q1 И q2) | q1, q2 в запросе}
 

Для определения контекстно-свободного синтаксиса языков программирования мы часто используем специальный
язык более лаконичный. Это называется BNF (Backus Naur Form):

Запрос :: = Word * | НЕ запрос | (Запрос И Запрос)
 

В терминалах BNF токены — это символы, которые не отображаются слева от
оператор :: =. В приведенном выше примере И, (,) и НЕ являются терминалами.
Запрос — единственный нетерминальный.Ну, почти.
Word — это действительно нетерминал, который мы не удосужились определить.

BNF может описывать только контекстно-свободные языки. Следующий набор условий невозможен
описывать в БНФ.

Квери = {w1 ... wN | w1, ..., wN в Word}
      U {НЕ q | q в Квери}
      U {(q1 И q1) | q1 в Квери}
 

AND-Kwery требует, чтобы обе его руки были одинаковыми. Этот набор условий
является контекстно-зависимым : выбор Kwery для размещения в отверстии
члена (q1 AND []) (где [] обозначает отверстие)
невозможно сделать, не зная контекста, окружающего дыру.В частности, мы должны знать, что такое q1, потому что для получения действительного значения Kwery
мы можем поместить только q1 в отверстие.

Чтение

  • Маленький интриган (вся книга)
  • EOPL (Основы языков программирования) Глава 1

Упражнение

  • Напишите программу на C, которая объявляет массив x, инициализирует его и увеличивает
    каждый элемент.
  • Напишите программу на схеме, которая делает то же самое.
  • Напишите программу на C, которая делает это с помощью рекурсии.

Учебные модули школы информатики: семантика формального языка программирования

Семантика формального языка программирования

Домашняя страница курса информатики CS4 / MSc / TPG, осень 2007 г.

Лектор курса: Джон
Лонгли.
Мне можно написать по адресу [email protected]
Я живу в JCMB, комн. 2603 (тел. 505140).

Ссылка на оф.
Модуль
Страница описания курса.

Лекции проходят в Appleton Tower Room 5.03 по вторникам и пятницам в 9 утра.
начиная с пятницы 21 сентября.

В пятницу, 5 октября, лекций не будет.
Я устрою так, чтобы в конце курса уместилась еще одна лекция.

Цели конечно

Формальная семантика для языка программирования — это математически точная
описание предполагаемого , означающего каждой конструкции в языке.В отличие от формального синтаксиса для языка , который сообщает нам, какой
последовательности символов — это правильно составленные программы,
формальная семантика говорит нам, что программы на самом деле будут делать
когда мы их запускаем.
Идеи семантики важны для разработчиков языков,
составители компиляторов и программисты;
они также служат основой для математических доказательств правильности
программ. Цель этого курса — познакомить с различными
подходы к формальной семантике (операциональная, денотационная и аксиоматическая),
иллюстрируя их с помощью очень простого императива, функционального,
и объектно-ориентированные языки.

Предпосылки

Формально никакие предварительные знания семантики языка программирования не будут
предполагается, хотя после выполнения семантики языка UG3
и реализация курса
, безусловно, будет преимуществом.
По сравнению с курсом LSI,
в нынешнем курсе будет меньше на реализацию
техники и многое другое по логике и теории.
Между двумя курсами будет некоторое совпадение
(в основном основной материал по семантике императивных языков),
хотя я, вероятно, буду кататься довольно быстро
над этим материалом в первых лекциях.

Курс также потребует немного знаний в обязательном порядке,
функциональные и объектно-ориентированные языки. Если вы использовали Java
или, например, C ++, который позаботится о первом и последнем из них.
Кроме того, некоторый опыт работы с типизированным функциональным языком, таким как
Желателен стандартный ML или Haskell (например, CS3
Функциональное программирование и спецификация, курс ).
Если у вас нет этого опыта, возможно, вам понадобится
сделайте небольшое дополнительное исследование.Некоторые задания могут включать в себя написание небольших фрагментов
Стандартный код в стиле ML.

Наконец, курс носит чисто математический характер.
Никаких особых математических знаний не ожидается, но некоторые естественные
математические способности будут полезны, и вам нужно будет почувствовать
в целом комфортно работать с математическими понятиями и обозначениями.

Учебная программа

(не обязательно в том порядке, в котором будут затронуты темы)

Общие понятия:
Синтаксис против семантики.Формальная и неформальная семантика.
Операционный, денотационный и аксиоматический подходы.
Адекватность, полная абстракция и полнота.
Операционная семантика:
Семантика большого шага для простого императивного языка:
определение отношения оценки с помощью формальных правил.
Расширения с ошибками времени выполнения, побочными эффектами и вводом / выводом.
Соглашения об исключениях и состояниях.
Понятия наблюдательной эквивалентности.
Сравнение динамической и статической области видимости; статическая семантика.
Простой язык с блочной структурой.Тип безопасности.
Статическая семантика простого объектно-ориентированного языка.
Денотационная семантика:
Денотационная интерпретация императивного языка.
Различия между операционной и денотационной семантикой.
Адекватность и композиционность.
Полные частичные заказы, рекурсия и фиксированные точки.
Монотонность и непрерывность как свойства вычислимых операций.
Простой функциональный язык; его денотационная и операционная семантика.
Звонок по имени в сравнении с вызовом по значению.Статическая и динамическая привязка.
Дополнительные темы:
Введение в семантику игры.
Денотационная семантика объектно-ориентированных языков.

Оценка

Оцениваемая курсовая работа будет состоять из трех листов с упражнениями, которые будут
выдается во время курса. Они будут состоять из карандаша и бумаги.
упражнения. Сроки подачи заявок будут следующими:

  • Лист 1: пятница, 12 октября, 9 утра (на лекции, если хотите).
  • Лист 2: вторник, 13 ноября, 9:00
  • Лист 3: вторник, 14 декабря, 16.00

Для студентов CS4 и MSc каждый лист упражнений будет содержать 10%
общий зачет курса; на экзамен возьмут 70%.
Для аспирантов оценка будет основываться на любых частях
листы упражнений, которые вы выполняете, плюс участие в лекциях.

Предлагаемое чтение

Следующее будет подходящим в качестве основного текста для курса.
Однако в предыдущие годы студенты на практике обнаружили, что
конспектов лекций было достаточно.

  • Г. Винскель, Формальная семантика языков программирования:
    введение
    , MIT Press, 1993.

Также рекомендуется следующее, вероятно, все еще лучшее
пример существующего формального определения языка.
Хотя это не совсем легкое чтение ….

  • Р. Милнер, М. Тофте, Р. Харпер и Д. Маккуин,
    Определение стандарта ML (пересмотренное) , MIT Press, 1997.

Конспект и раздаточный материал

(Мета-заметка: одна лекционная заметка обычно содержит материал для одной лекции,
но я не буду строго придерживаться практики одной лекции за лекцию.)

ВНИМАНИЕ! Для конспектов лекций и листов с упражнениями, которые я не передал
пока нет в лекциях, вот версии, которые я использовал в прошлом году.
Вероятно, они не сильно изменятся в этом году, но это не гарантируется.
Как только я раздаю лекцию или лист упражнений, версия
здесь гарантированно будет версия этого года.

  • Примечание 1. Что такое формальная семантика?
  • Примечание 2: Цели формальной семантики
  • Примечание 3: Операционная семантика
    повелительный язык
  • Примечание 4: Семантика IMP: мелкие детали
  • Примечание 5: язык с ошибками времени выполнения
  • Примечание 6: язык с побочными эффектами
  • Примечание 7: Статическая семантика: область видимости и
    правила набора
  • Примечание 8: Механизмы оценки и связывания
  • Примечание 9: Расширенный пример: фрагмент Java
  • Примечание 10: Введение в денотационную семантику
  • Примечание 11: Соответствие и его последствия
  • Примечание 12: Полные частичные заказы (CPO)
  • Примечание 13: простой функциональный язык
  • Примечание 14: Операционная семантика PCF
  • Примечание 15: Полная абстракция и универсальность
  • Примечание 16. Дополнительные типы данных и рассуждения о
    программы
  • Примечание 17: Введение в семантику игры (в печати)

Формальная семантика языков программирования

Формальная семантика языков программирования

Семинар по теоретической информатике, зимний семестр 2019/20

Новости

  • 01.07.2019: Мы онлайн.

Даты и крайние сроки

9 окт., 15:30 Стартовое собрание в зале для семинаров i2 (здание E1, комната 4201b)
14 окт.
2 декабря Срок сдачи полного отчета
13 января Слайды презентации
28 января Семинар

Обратите внимание, что версии без камеры ваши слайды должны быть окончательной подачи , а готовые для камеры версии должны отличаться только в отношении второстепенных замечаний, комментариев и исправлений, сделанных вашим руководителем.Тем не менее, не стесняйтесь поговорить со своим руководителем о предоставлении предварительных версий до установленного срока .

Обзор

В теории языков программирования термин семантика относится к строгому математическому изучению смысла программ. Было установлено несколько методов, обеспечивающих это значение для различных типов языков программирования. Четкое и всестороннее понимание того, что означает выполнение программы, поддерживает разработку как новых языков программирования, их компиляторов, так и отдельных программ.Более того, он составляет основу для анализа и проверки программных систем.

У этого семинара двоякая цель. С одной стороны, это вводные темы на уровне бакалавра (« Введение в формальную семантику языков программирования »). С другой стороны, он расширяет содержание курса Семантика и проверка программного обеспечения из предыдущего летнего семестра (« Продвинутые темы формальной семантики языков программирования »).

Предварительные требования

Ожидаются базовые знания в следующих областях:

  • Программирование
  • Теория автоматов
  • Математическая логика
  • Для продвинутых тем очень полезны предыдущие знания формальной семантики языков программирования.

График переговоров

31

31

Утренняя сессия
09: 00-10: 30 Самир Майери, Йона Стуббе, Маркус Милиатс
10: 45-11: 15 Янко Маттес

14: 00-15: 30 Александр Иммель, Марк Люке, Даниэль Басгёз
15: 45-17: 15 Флориан Кесслер, Мохамед Халифа, Джорд Пичири

Топики

(Примечания «B» и «M» соответственно относятся к темам на уровне бакалавра и магистра.)

Рекурсия, недетерминизм и вероятности

  1. Доказательство полной корректности рекурсивных процедур (B / M)
  2. Логика Хоара для рекурсивных процедур и неограниченного недетерминизма (B / M)
  3. Семантика вероятностных программ (B / M)

Параллелизм

  1. Формальное обоснование системы доказательства для взаимодействия последовательных процессов (B / M)
    • Руководитель:
    • Студент:
  2. Композиционная система доказательства для совместного использования переменных (B / M)
  3. Генеративная операционная семантика для расслабленных моделей памяти (M)
  4. Формализмы композиционного моделирования для жестких и мягко синхронизируемых систем (B / M)
  5. Семантика сетей Петри (B / M)
  6. Проверка моделей для слабо согласованных библиотек (M)

Указатели и объекты

  1. Анализ формы состава (B / M)
    • Литература:
    • Руководитель: Томас Нолл
    • Студент: Флориан Кесслер
  2. Параллельная логика разделения I (M)
  3. Параллельная логика разделения II ( M)
  4. Полулегкий Java (B / M)

Проверка программного обеспечения

  1. Программы массивов проверки свойств с использованием сжатия цикла (M)
  2. Проверка программного обеспечения с достижимостью на основе свойств (B / M)
    • Руководитель:
    • Студент:
  3. Фаззинг, управляемый анализатором (B / M)
    • Литература: Бьорн Матис, Рахул Гопинат, Михаэль Мера, Александр Кампманн, Маттиас Хёшеле, Андреас Целлер: фаззинг, управляемый синтаксическим анализатором.PLDI 2019
    • Руководитель:
    • Студент:
  4. Анализ неопределенного поведения программ C (B / M)

Надежность, конфиденциальность и безопасность

  1. Семантика динамических деревьев отказов (B / M)
  2. Деревья отказов состояний / событий (B / M)
  3. Методы языка программирования для дифференциальной конфиденциальности (B / M)
  4. Проверка безопасности информационных потоков (B / M)

Дополнительный материал

Регистрация

Регистрация на семинар возможна через централизованную процедуру регистрации Департамента CS.

Контакт

Томас Нолл

Формальная семантика языков программирования

Формальная семантика языков программирования



Вольфганг Шрайнер
326.514, SS 1999, начало: 11.3.1999
, чт 16: 30-18: 00, T1010

В то время как синтаксис языка программирования всегда формально
уточнил, не менее важный аспект определения его
означает, что часто оставляют для естественного языка, что неоднозначно и
оставляет вопросы открытыми.Чтобы понять неотъемлемые свойства
язык (например, для создания компилятора), мы должны иметь более глубокий
понимание. Цель формальной семантики — выявить
сущность языка под его синтаксической поверхностью.

В этом курсе представлены некоторые основные методы определения значения языков.
и программы и обсуждает их отношения:

Операционная семантика
Язык программирования определяется
правил редукции , которые описывают, как начальное состояние
программа шаг за шагом переводится в конечное состояние.Это мнение
наиболее полезно для понимания динамического поведения языка, например,
для построения переводчика .
Денотационная семантика
Язык программирования определяется
оценочная функция , которая отображает программу в математический объект
что считается его смыслом. Этот вид наиболее полезен для
понимание внутренней логики языка, например, для рассуждений
о его свойствах
.
Аксиоматическая семантика
Язык программирования определяется
утверждений о правильности , которые описывают, как делать выводы о
интерфейс ввода / вывода программы.Этот вид наиболее полезен для
понимание внешних эффектов языка, например, для проверки
программа
.

Ожидается, что студенты разработают небольшие упражнения и представят их в
класс. Это включает разработку спецификаций семантики исполняемых файлов в
система CafeOBJ .

Денотационная семантика I
(на основе Шмидта)
Операционная семантика
(Бумажные копии Винскеля)

  • Операционная семантика IMP
  • Доказательство эквивалентности языковых конструкций.
  • Денотационная семантика IMP.
  • Эквивалентность семантик.
Денотационная семантика II
(на основе Шмидта)
Языки с контекстами
(на основе Шмидта)
Аксиоматическая семантика
Язык утверждений, семантика утверждений, правила проверки, корректность.
Принципы языкового дизайна
Языки с типами, абстракцией, параметризацией, соответствием,
квалификация.
Разные темы
Продолжения, исключения, возврат, сопрограммы, неограниченное ветвление.
Императивный интерпретатор (PostScript)
Разработайте небольшой императивный язык программирования, разработайте его денотационный
семантика и реализовать интерпретатор для этого языка.

Решение Java (zip-файл)
Автор: Юрген Хартл.
Глинн Винскель
Формальная семантика языков программирования —
Введение
, Основы вычислительной серии, MIT Press,
Кембридж, Массачусетс, 1994.
Дэвид А. Шмидт
Денотационная семантика — Методология для
Развитие языка
, Аллин и Бэкон, Бостон, Массачусетс, 1986.
Дэвид А. Шмидт
Структура типизированных языков программирования ,
Основы вычислительной серии, MIT Press,
Кембридж, Массачусетс, 1994.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *