有限状态机理论是计算机科学中的一种重要理论,它将计算机中的控制系统看作由若干有限状态组成,这些有限状态之间的转换由可控制的事件触发。在实际的计算机应用中,有限状态机具有广泛的应用,例如在编译器、网络通信和自动控制等方面都有广泛的应用。
有限状态机可以分为两种类型:确定有限状态机(DFA)和非确定有限状态机(NFA)。
1.确定有限状态机(DFA)
确定有限状态机是一种状态机,它的转移状态是确定的。在一个确定有限状态机中,从任何特定的状态和输入组合,都只能进入一个特定状态。简单来说,这种状态机是一种输入每次只有一个正确转移的状态机。
1.1 DFA状态转移图
DFA状态转移图是表示确定的有限状态机的一种常见图形,它由有限个状态和有限个在这些状态和输入之间的转移构成。
1.2 DFA的特点
DFA的特点是确定性、唯一性和终止性。DFA状态转移图下,任何输入只能由一个唯一的状态转化为下一个状态,并且最终状态唯一。
1.3 DFA的应用
DFA广泛应用于正则表达式的模式匹配中。正则表达式是一种模式字符串,它可以在很多文本数据中匹配出符合条件的数据。
2. 非确定有限状态机(NFA)
非确定有限状态机是一种状态机,它是指在确定输入后,状态转移是不唯一的有限状态机。在一个输入状态,可以有多个转移状态。换句话说,输入可以进入多个可能的状态,并且可以在不确定状态下做出决策。
2.1 NFA的状态转移图
NFA状态转移图是描述非确定有限状态机的图形模型。它由初始状态,结束状态,转移,ε-转移等构成。
2.2 NFA的特点
NFA包含了确定状态机中所有的特性,同时具有非确定性和ε-转移的特征。它的状态转移不确定,因为在任何给定时刻,输入符号可以使状态机进入多个状态。
2.3 NFA的应用
NFA在编译器的自动机识别中有广泛应用。正则表达式、语法分析这些问题在大部分情况下都是需要考虑非确定性。
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