Python编程思想：像计算机科学家一样思考：1.4形式语言与自然语言

自然语言
是人们日常用的语言，如英语、西班牙语和法语。它们不是人们设计的（虽然人们试图给它们附加了一定的秩序）；它们自然地演进。

形式语言
是由人们为特定的应用而设计的语言。例如，数学家使用的符号就是一种形式语言，在表达数字和字符之间的关系方面是它的特长。化学家使用形式语言表达分子的化学结构。并且最重要的是：

程序语言是设计用来表示计算的形式语言。

形式语言通常有着严格的语法规则。例如，3 + 3 = 6是语法正确的数学语句，但3 + = 3 $ 6不是。H ₂
O是正确的化学式，但 ₂
Zz
不是。

语法规则有两种类型， 标记
和结构。标记是基本的语言元素，如词、数字和化学元素等等。对于3 + = 3 $ 6问题之一是$在数学中不是合法的标记（至少目前如此）。类似地， ₂
Zz
也不合法，因为没有缩写为 Zz
的元素。

语法规则的第二种类型是语句的结构。也就是说，安排标记的方式。语句3 + = 3是非法的，因为即使+和=是合法的标记，但不能一个紧跟在另一个后面。类似地，在化学式中下标出现在元素名称之后，而不是之前。

练习 1

用英语写出一个结构良好的句子，其中要含有无效的标记。接着另一个句子，其中含有的标记都有效但结构无效。

在阅读英语中的句子或者形式语言中的语句时，要理解语句的结构是怎样的（虽然在自然语言中，通常潜意识的这样做）。这个过程称为 解析
。

例如，当听到句子：“The penny dropped”（“终于明白了”），“the penny”应该理解为主语，“dropped”是谓语。一旦解析完语句，就能理解它的意思，或者说语句的语义。假如理解了“penny”的含义和“drop”的含义，就会理解该句通常的含义。

虽然形式语言和自然语言有许多共同的特征——标记、结构、语法和语义，但也有些不同。

二义性
。自然语言充满了二义性，它是人们用语境和其他信息表达的。形式语言被设计得几乎或者完全无二义性，这意味这任何语句仅有一个意思，且不必考虑语境。

冗余性
。为了弥补二义性并减少误解，自然语言使用了大量的冗余。结果是，它们常常啰啰嗦嗦。形式语言很少冗余而更加精确。

无修饰性
。自然语言充满了习惯用语和比喻。如果我说：“The penny dropped”，可能没有硬币而且也没有掉落（这一习惯用语意思是终于明白了）。形式语言说的是什么就是什么。

人们说着自然语言长大——每个人——通常对自然语言的适应要经过一个艰难的过程。在某些方式上，形式语言和自然语言的不同与诗歌和散文的不同有些相似，但有着更多的不同。

诗歌
。用词表音也表意，并且诗歌整体上表现效果或者反映情感。二义性不仅是常见的，而且常常是故意的。

散文
。词语的文学意义更重要，结构更多是在表意方面。散文比诗歌更易于分析，但常常还是有二义性。

程序
。计算机程序的意义是非二义性的和字面上的。通过分析标记和结构完全可以理解其意义。

这对阅读程序也有所暗示。首先，要记住形式语言比自然语言更稠密，因此对懂它们要花更长的时间。而且，结构非常重要，因此从上到下、从左到右的阅读通常不是好主意。相反，要学会在头脑中解析程序，识别出标记，解释出结构。最后，细节更重要。小的拼写和发音错误，在自然语言中蒙混过关，但在形式语言中有很大的不同。