1.6 形式語言和自然語言

自然語言 (natural language) 是人們交流所使用的語言，例如英語、西班牙語和法語。它們不是人為設計出來的（盡管有人試圖這樣做）；而是自然演變而來。

形式語言(formal languages) 是人類為了特殊用途而設計出來的。例如，數學家使用的記號(notation) 就是形式語言，特別擅長表示數字和符號之間的關系。化學家使用形式語言表示分子的化學結構。最重要的是：

編程語言是被設計用于表達計算的形式語言。

形式語言通常擁有嚴格的語法規則，規定了詳細的語句結構。例如，3 + 3 = 6 是語法正確的數學表達式，而 3+ = 3$6 則不是；H2O 是語法正確的化學式，而 2Zz 則不是。

語法規則有兩種類型，分別涉及記號 (tokens) 和結構。記號是語言的基本元素，例如單詞、數字和化學元素。3+ = 3$6 這個式子的問題之一，就是 $ 在數學中不是一個合法的記號（至少據我所知）。類似的，2Zz 也不合法，因為沒有一個元素的簡寫是 Zz 。

6 第一章 程序之道

第二種語法規則與標記的組合方式有關。3+ = 3 這個方程是非法的，因為即使 + 和= 都是合法的記號，但是你卻不能把它們倆緊挨在一起。類似的，在化學式中，下標位于 元素之后，而不是之前。

This is @ well-structured Engli$h sentence with invalid t*kens in it. This sentence all valid tokens has, but invalid structure with. 3

當你讀一個用英語寫的句子或者用形式語言寫的語句時，你都必須要理清各自的結構

（盡管在閱讀自然語言時，你是下意識地進行的）。這個過程被稱為解析 (parsing)。雖然形式語言和自然語言有很多共同點— 標記、結構和語法，它們也有一些不同：

歧義性 (ambiguity)： 自然語言充滿歧義，人們使用上下文線索以及其它信息處理這些歧義。形式語言被設計成幾乎或者完全沒有歧義，這意味著不管上下文是什么， 任何語句都只有一個意義。

冗余性 (redundancy)： 為了彌補歧義性并減少誤解，自然語言使用很多冗余。結果， 自然語言經常很冗長。形式語言則冗余較少，更簡潔。

字面性 (literalness)： 自然語言充滿成語和隱喻。如果我說 “The penny dropped’’，可能根本沒有便士、也沒什么東西掉下來（這個成語的意思是，經過一段時間的困 惑后終于理解某事）。形式語言的含義，與它們字面的意思完全一致。

由于我們都是說著自然語言長大的，我們有時候很難適應形式語言。形式語言與自然語 言之間的不同，類似詩歌與散文之間的差異，而且更加明顯：

詩歌 (Poetry)： 單詞的含義和聲音都有作用，整首詩作為一個整理，會對人產生影響， 或是引發情感上的共鳴。歧義不但常見，而且經常是故意為之。

散文 (Prose)： 單詞表面的含義更重要，句子結構背后的寓意更深。散文比詩歌更適合分析，但仍然經常有歧義。

程序 (Programs)： 計算機程序的含義是無歧義、無引申義的，通過分析程序的標記和結構，即可完全理解。

形式語言要比自然語言更加稠密，因此閱讀起來花的時間會更長。另外，形式語言的結 構也很重要，所以從上往下、從左往右閱讀，并不總是最好的策略。相反，你得學會在 腦海里分析一個程序，識別不同的標記并理解其結構。最后，注重細節。拼寫和標點方 面的小錯誤在自然語言中無傷大雅，但是在形式語言中卻會產生很大的影響。

3譯注：上面兩句英文都是不符合語法的，一個包含非法標記，另一個結構不符合語法。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[云炬ThinkPython阅读笔记]1.6 形式语言和自然语言的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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