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ITOC: Introduction to the Theory of Computation


什么是可以计算的,什么是不可判定的,在计算理论的 topic 中,这是绕不开的话题。 把握时间复杂度,空间复杂度,理解自动机,正则表达式,上下文无关文法,图灵机等等,都是计算理论的基础。

最有名的 P/NP 问题,是现代密码学的理论核心,我们不能在有限的计算能力下,找到一个多项式时间的算法来解决 NP 问题,如果有,我们几乎谈不上数据安全了,而这个问题的答案至如今仍未被证明出来。

国内很多学校会把提取这本书的部分内容,作为一门课("计算理论"或者"自动机与形式语言") ,甚至提取出部分塞给"编译原理",压缩了许多编译原理中有趣的内容(在 SCNU 是这样的)。

《Introduction to the Theory of Computation》由 Michael Sipser 撰写,是计算理论领域的经典教材,非常适合计算机科学学生和研究人员。这本书详细介绍了自动机、可计算性以及复杂性理论三大核心主题。其内容不仅系统全面,而且条理清晰,能够循序渐进地引导读者深入理解计算的本质和限制。国内的黑书也有它的翻译("计算理论导引"),豆瓣评分很高,读不惯英文可以去看看中文翻译后的版本。

MIT 在 Youtube 公开了 20fa 的课程视频,b 站也有相关资源的搬运。

我在学习 ITOC 时,主要就是跟着CS 172 Computability and Complexity的 Lecture 视频学习,页面上也有很多不错的资源,推荐看一看。

在谈到这本书时,不得不拿出另一本书,《Computational Complexity: A Modern Approach》,这本书是计算复杂性理论的经典教材,由 Sanjeev Arora 和 Boaz Barak 合著。这本书详细介绍了计算复杂性理论的基本概念、方法和技术,涵盖了多项式时间可解问题、NP 完全性、随机化算法、交互式证明系统等内容。

Sipser 的书更适合初学者,而 Arora 和 Barak 的书则更适合进阶学习。两本书结合起来,可以帮助读者全面系统地掌握计算理论的核心知识。

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