状态机分为哪两种

状态机（State Machine）是一种用于描述对象在不同状态下，响应不同事件的模型。在计算机科学领域，状态机通常被用来设计和实现自动控制系统、编译器、网络协议等。在本文中，我们将分析状态机的基本概念，探讨状态机的分类，以及介绍一些状态机的应用。

一、状态机的基本概念

状态机是由一组状态、一个初始状态、一组输入事件、一组输出事件和一个状态转移函数组成的。其中，状态表示对象在执行过程中可能处于的各种状态，输入事件表示外部环境对对象的影响，输出事件表示对象在不同状态下可能做出的响应，状态转移函数则根据当前状态和输入事件确定下一个状态和输出事件。状态机的执行过程即为状态的改变和相应输出事件的执行。

二、状态机的分类

按照状态转移函数的类型，可以将状态机分为以下两种：

1. 有限状态机（FSM，Finite State Machine）

有限状态机又称为确定性有限状态自动机（DFSM，Deterministic Finite State Machine），是一种基于有限状态的状态机模型。它的状态数是有限的，每个状态只能转移到确定的下一个状态，且在任何给定的时间，只能处于一个状态。在有限状态机中，状态转移函数是确定的，输出也是确定的。FSM广泛应用于计算机领域的编译器、解释器、认证系统等方面，其最大的优点是简单易懂、容易实现。

2. 非确定性有限状态自动机（NFA，Non-deterministic Finite Automaton）

非确定性有限状态自动机是一种状态转移函数不确定的状态机模型。它的状态转移可能不止一种，其输入事件使得该状态机转换到多个状态中的任何一个状态，也就是说，每个状态的转移不是唯一的。NFA广泛应用于图形识别、模式匹配等领域，其最大的优点是能够描述复杂的状态转移关系。

除了按照状态转移函数的类型进行分类之外，状态机还可以根据其应用领域进行分类，如有向无环图（DAG）状态机、Petri网状态机等。

三、状态机的应用

1. 协议设计

状态机能够明确描述计算机各组件之间的工作流、协议等规定。以JSON-RPC协议为例，该协议是一种轻量级远程过程调用（RPC）协议，使用状态机能够准确描述出客户端与服务器的通信协议。客户端与服务器各自维护一份协议状态机，通过不断的状态转移完成通信过程。

2. 电子设计自动化（EDA）

电子设计自动化（EDA）是一种利用计算机技术来辅助电子设计人员完成电路设计的技术，一些EDA工具在设计电路时需要使用状态机。例如，Verilog编程中用到的有限状态机，在硬件设计中，多数设计和验证工作都基于状态机理论。

3. 游戏开发

在游戏开发中，状态机是至关重要的一部分。游戏中的角色、AI、动画等都可以通过状态机进行管理。状态机的应用使得游戏开发人员更加轻松地实现游戏逻辑和交互设计。