Alphabet, Wort, Sprache
Automaten lesen Wörter und entscheiden, ob sie dazugehören. Jetzt geht es um die Sprachen selbst — und ihre Bausteine.
- Alphabet Σ:endliche, nichtleere Menge von Zeichen, z. B. \(\Sigma=\{a,b\}\) oder \(\Sigma=\{0,1\}\).
- Wort:endliche Folge von Zeichen aus Σ, z. B.
abba. - Länge |w|:Anzahl der Zeichen: \(|\texttt{abba}|=4\); \(|w|_a\) zählt nur die a.
- Leeres Wort ε:das Wort ohne Zeichen, \(|\varepsilon|=0\).
- Verkettung:\(uv\) schreibt v hinter u; \(a^3=aaa\).
- Präfix, Suffix:Anfangs- bzw. Endstück eines Worts; ein Teilwort ist ein zusammenhängendes Stück.
- \(\Sigma^*\), \(\Sigma^n\):alle Wörter über Σ (mit ε) bzw. alle Wörter der Länge n.
- Formale Sprache:jede Teilmenge \(L\subseteq\Sigma^*\), z. B. \(L=\{a^nb^n\mid n\ge 0\}\).
Lege das Lineal an ein Wort an: Ziehe die beiden Marken (oder wähle sie mit Tab und verschiebe sie mit ←/→). Erfülle die drei Messaufträge und wechsle dann mit „Beispiele“ zum nächsten Wort.
Halte fest: Die Länge zählt Zeichen, nicht Zentimeter. Liegt das Lineal am Anfang an, misst es ein Präfix, am Ende ein Suffix. Bei Länge 0 misst es das leere Wort ε — es steckt in jedem Wort, an jeder Stelle.
Herleitung:
Natürlich oder formal?
- Natürliche Sprache:gewachsen (Deutsch, Englisch), Regeln unvollständig, viele Ausnahmen.
- Mehrdeutig:„Er sieht den Mann mit dem Fernglas.“ — wer hält das Fernglas?
- Formale Sprache:künstlich; exakte Regeln legen genau fest, welche Wörter dazugehören.
- Syntax:Regeln für den Aufbau — welche Zeichenfolgen korrekt gebildet sind.
- Semantik:Bedeutung eines korrekt gebildeten Worts.
- Beispiele:Programmiersprachen, Datumsangaben TT.MM.JJJJ, Kfz-Kennzeichen, E-Mail-Adressen.
| Wort | Syntax | Semantik |
|---|---|---|
int x = 5 +; | fehlerhaft | — (Compiler lehnt ab) |
x = x / 0; | korrekt | Division durch 0: Laufzeitfehler |
30.02.2027 | korrekt | kein existierender Tag |
| „Farblose grüne Ideen schlafen wütend.“ | korrekt | ohne sinnvolle Bedeutung |
Formale Sprache: Ein Alphabet Σ ist eine endliche, nichtleere Zeichenmenge, ein Wort eine endliche Zeichenfolge über Σ (ε: leeres Wort). Eine formale Sprache ist eine Teilmenge \(L\subseteq\Sigma^*\). Es gibt \(|\Sigma|^n\) Wörter der Länge n. Die Syntax legt fest, welche Wörter zu L gehören, die Semantik, was sie bedeuten.
Allgemeine Hinweise
ε ist kein Zeichen
ε gehört nicht zu Σ, sondern ist ein Wort. \(\{\varepsilon\}\) ist eine Sprache mit einem Wort, \(\emptyset\) eine Sprache ganz ohne Wörter.
Σ endlich, Σ* unendlich
Schon \(\Sigma=\{a\}\) liefert unendlich viele Wörter: ε, a, aa, aaa, … — jedes einzelne ist aber endlich lang.
Korrekt heißt nicht sinnvoll
Die Syntax prüft nur die Form. Ob ein syntaktisch korrektes Wort auch etwas Sinnvolles bedeutet, ist eine Frage der Semantik.
