狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)機(jī)是一種數(shù)學(xué)模型，用于描述系統(tǒng)在不同時(shí)間段內(nèi)所處的狀態(tài)以及在接收到特定事件時(shí)可能進(jìn)行的轉(zhuǎn)換操作。它可以被看作是一些狀態(tài)及其之間的轉(zhuǎn)移所組成的圖形。

1.狀態(tài)機(jī)的概念

狀態(tài)機(jī)是一個(gè)基于狀態(tài)的、離散式的計(jì)算模型。普遍應(yīng)用于自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電路設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。典型的狀態(tài)機(jī)被定義為由狀態(tài)集合、轉(zhuǎn)移集合和初始狀態(tài)構(gòu)成的元組。

狀態(tài)機(jī)能夠使實(shí)際應(yīng)用問題變得清晰簡(jiǎn)單，因?yàn)樗魂P(guān)注于本質(zhì)而忽略了副部分，同時(shí)可提高問題的可控性和可維護(hù)性。

2.狀態(tài)機(jī)類型

根據(jù)狀態(tài)機(jī)所表達(dá)的語義以及它的行為方式，可以將狀態(tài)機(jī)分類為有限狀態(tài)機(jī)（FSM）和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī)（ESM）兩種類型。

1. 有限狀態(tài)機(jī)：FSM是一類相對(duì)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)，它能排列幾乎所有的自動(dòng)反應(yīng)過程。FSM包含一個(gè)特定的輸入子集，通過此子集上的輸入操作來改變其狀態(tài)。
2. 擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī)：ESM是一種功能更強(qiáng)大的狀態(tài)機(jī)，可以描述更為復(fù)雜的行為。它具有不同于FSM的執(zhí)行過程和語義模型，并且加入了記憶設(shè)備（存儲(chǔ)單元）來維護(hù)歷史信息。

3.狀態(tài)機(jī)模式

狀態(tài)機(jī)在軟件開發(fā)中的應(yīng)用已成常態(tài)，廣泛應(yīng)用于編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。其中，常見的狀態(tài)機(jī)模式包括：

1. Moore 狀態(tài)機(jī)：輸出僅依賴于當(dāng)前狀態(tài)，與輸入無關(guān)。
2. Mealy 狀態(tài)機(jī)：輸出不僅依賴于當(dāng)前狀態(tài)，還依賴于輸入。
3. Harel 狀態(tài)機(jī)：將狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換為分層結(jié)構(gòu)的方式，能夠更好地處理系統(tǒng)的高級(jí)別性質(zhì)如并發(fā)和同步，可讀性更高。