Computing--狀態機和圖靈機

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Computing–狀態機

第一次寫博客，不足之處請見諒，分享一下自己之前學信息基礎的時候做過的講義，主要是介紹Computing這塊的State Machine。大家有什么好的建議可以在評論區給我留言一下，謝謝。

狀態機(State Machine)

State Machine 由三部分組成:Inputs,Outputs,StateTransitions。
State Machine 根據當前狀態和輸入決定輸出和下一次的狀態。所以狀態機就可以看做是具有計算能力的一種工具。

實例1

輸入為0 時表示Stay(狀態不變)，輸入為1 時表示Change(狀態改變)。“/0 或/1”表示狀態機的輸出.
根據狀態轉換圖得到狀態轉換表

Inputs0100110001

Outputs	0	1	1	1	0	1	1	1	1	0
States	a	a	b	b	b	a	b	b	b	b

從狀態轉換表可以看出這個狀態機的功能就是: 當輸入奇數個1 時輸出為1，當輸入偶數個1 時輸出為0。更進一步說這個狀態機實現XOR。

那么如何Relay Circuits去實現這個狀態機呢？
紅色的線代表 1 ，藍色的線代表 0。所以當Inputs 為奇數個1 時電路連通，而Inputs為偶數個1 時電路不連通。
實際上這種思維方式就很類似于數電當中的時序邏輯電路的分析。因此當我們拿到狀態機的狀態轉換圖或者狀態轉換表的時候，我們需要找到輸入-輸出關系（Inputs-Outputs Relationship），從而分析出狀態機的計算功能。同樣當我們需要設計實現布爾函數的時候，也可以先畫出狀態轉換圖或狀態轉換表從而去設計一個狀態機。

實例2

根據狀態機的狀態轉換圖，判斷輸入序列（11100000100和100000101001100）后是否能輸出1？

實際上要想這個狀態機輸入序列后輸出1，從狀態轉換圖來看只有一條途徑能夠輸出1，那就是序列中必須存在能使狀態機從D狀態返回到C狀態的小段子序列。那這個小段子序列就是“0101”。因此可見序列11100000100不可以使狀態機輸出1，而序列100000101001100則可以。

實例3

實例1的升級變式。當初始狀態在a時，輸入什么可以達到其他的狀態？

1：如果輸入為偶數個1時，則會到達狀態a或者c
2：如果輸入為偶數個0時，則會到達狀態a或者b
3：如果輸入為奇數個1時，則會到達狀態b或者d
4：如果輸入為奇數個0時，則會到達狀態c或者d

因此從狀態a要到達b，則輸入必須為偶數個0和奇數個1. 同理，從狀態a要到達c，則輸入必須為偶數個1和奇數個0；從狀態a到達d，則輸入必須為奇數個1和奇數個0.

好啦，就寫到這里了，希望對大家理解狀態機有所幫助。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Computing--状态机的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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