區分有限自動機和圖靈機


在瞭解有限自動機 (FA) 和圖靈機 (TM) 之間的區別之前,讓我們先了解一下這些概念。

有限自動機

有限自動機是一種抽象的計算裝置

它是一個系統的數學模型,具有離散的輸入、輸出、狀態和狀態之間的轉換集,這些轉換是在來自字母表 Σ 的輸入符號上發生的。

有限自動機表示

在計算理論 (TOC) 中,FA 可以表示為以下形式:

  • 圖形 (狀態轉換圖)

  • 表格 (狀態轉換表)

  • 數學 (狀態轉換函式)

有限自動機的形式化定義

有限自動機是一個五元組

M=(Q, Σ, δ,q0,F)

其中,

  • Q - 有限集稱為狀態

  • Σ - 有限集稱為字母表

  • δ - Q × Σ → Q 是狀態轉換函式

  • q0 ε Q 是起始狀態或初始狀態

  • F - 結束狀態或接受狀態

圖靈機

圖靈機比有限自動機和下推自動機都強大。它們與我們構建的任何計算機一樣強大。

圖靈機的形式化定義

圖靈機可以正式描述為七元組 (Q,X, Σ,δ,q0,B,F)

其中,

  • Q 是一個有限的狀態集

  • X 是帶字母表

  • Σ 是輸入字母表

  • δ 是一個狀態轉換函式:δ:QxX→QxXx{左移,右移}

  • q0 是初始狀態

  • B 是空白符號

  • F 是結束狀態。

差異

有限自動機和圖靈機之間的主要區別如下:

序號有限狀態機圖靈機
1有限狀態機描述正則語言類別。圖靈機描述更大類別的語言,即遞迴可列舉語言類別。
2有限狀態機描述一類較小的語言,其中不需要記憶體。圖靈機是計算機的數學描述,並且接受比 FSM 更多的語言類別。
3有限狀態機的計算能力低於圖靈機。圖靈機的計算能力高於 FSM
4有限狀態機只是一組狀態和轉換。它唯一的儲存是它所處的狀態。因此,記憶體狀態的數量是……有限的。圖靈機是一個有限狀態機加上一個磁帶儲存器。每次轉換都可能伴隨著對磁帶的操作(移動、讀取、寫入)。無論程式的大小如何,它所有可能的配置都是任意大的;它擴充套件到無限大。

更新於:2021年6月15日

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