Les languages formels
La théorie des langages formels fut initialement initiée par les linguistes qui tentaient de représenter les langages naturels (exemple, français, anglais, etc). Mais elle s'est révélée être très utile pour l'informatique pour tout un cas d'applications. Notamment les RegEx, et les règles syntaxiques des langages de programmations (avec l'analyse syntaxique).
Un langage naturel va être défini par une orthographe, une grammaire, une conjugaison. Un langage dit formel (tel que les langages de programmations), vont être défini par des règles de constructions. Ainsi, les erreurs syntaxiques d'un code peuvent être détectées grâce à ces mêmes règles de constructions.
La théorie des langages a pour but de décrire les langages formels. Elle ne concerne que les aspects purement syntaxiques du langage. Un langage formel est généralement défini par une grammaire formelle (grammaires algébriques, par exemple) et analysé à l’aide d’automates.
Donc un langage formel va être généré à l'aide d'une grammaire formelle et analysé à l'aide d'un automate.
Alphabets, lettres et mots
L'alphabet est un ensemble fini et non-vide d'éléments appelé lettres ou symboles terminaux. Cet ensemble va être représenté par la lettre $\Sigma$, par exemple : $\Sigma = {a,b,c,1,2,3,if,else}$
Un mot est une séquence finie de lettres. Ainsi dans l'alphabet précédent a, ab et else sont des mots par exemples.
Le mot vide est noté $\varepsilon$ et est défini pour tous les alphabets. Par conséquent, le mot vide ne peut pas être une lettre de l'alphabet $\Sigma$.
Opérations
La concaténation est une opération binaire effectuée sur l'ensemble $\Sigma$ et qui donne un mot obtenu par la concaténation des 2 mots. Elle est associative et non commutative et admet le mot vide $\varepsilon$ comme neutre (donc si $u$ est un mot alors $u = \varepsilon u = u \varepsilon$).
Une concaténation des mots $u$ et $v$ est représentée par $uv$ ou $u * v$ et une concaténation d'un nombre $k$ de $u$ est représentée par $u^k$ donc $uuuuuuuuu = u^9$