狀態機
什麼是狀態機？
以操作系統中的任務調度爲例來說明什麼是狀態機。在操作系統的任務調度中經常見到狀態機，其作用是根據任務的狀態和當前資源條件來改變任務的狀態。任務的狀態和資源的條件就構成了一個狀態機，
如何描述有限狀態機
狀態（State）指的是對象在其生命週期中的一種狀況，處於某個特定狀態中的對象必然會滿足某些條件、執行某些動作或者是等待某些事件。
事件（Event）指的是在時間和空間上佔有一定位置，並且對狀態機來講是有意義的那些事情。事件通常會引起狀態的變遷，促使狀態機從一種狀態切換到另一種狀態。
轉換（Transition）指的是兩個狀態之間的一種關係，表明對象將在第一個狀態中執行一定的動作，並將在某個事件發生同時某個特定條件滿足時進入第二個狀態。
動作（Action）指的是狀態機中可以執行的那些原子操作，所謂原子操作指的是它們在運行的過程中不能被其他消息所中斷，必須一直執行下去。
代碼實踐狀態機
基於switch（狀態）的實現，在實現有限狀態機時，使用switch語句是最簡單也是最直接的一種方式，其基本思路是爲狀態機中的每一種狀態都設置一個case分支，專門用於對該狀態進行控制。下面的代碼示範瞭如何運用switch語句
switch 是另外一種選擇結構的語句，用來代替簡單的、擁有多個分枝的 if else 語句
基本格式如下：
switch(表達式)
{
case 整型數值1: 語句 1; break;
case 整型數值2: 語句 2; break;
......
case 整型數值n: 語句 n; break;
default: 語句 n+1;
}
它的執行過程是：
- 首先計算“表達式”的值，假設爲 x。
- 從第一個 case 開始，比較“整型數值1”和 x，如果它們相等，就執行冒號後面的所有語句，也就是從“語句1”一直執行到“語句n+1”，而不管後面的 case 是否匹配成功。
- 如果“整型數值1”和 x 不相等，就跳過冒號後面的“語句1”，繼續比較第二個 case、第三個 case……一旦發現和某個整型數值相等了，就會執行後面所有的語句。假設 x 和“整型數值5”相等，那麼就會從“語句5”一直執行到“語句n+1”。
- 如果直到最後一個“整型數值n”都沒有找到相等的值，那麼就執行 default 後的“語句 n+1”。
注意：
break 是一個關鍵字，專門用於跳出 switch 語句。所謂“跳出”，是指一旦遇到 break，就不再執行 switch 中的任何語句，包括當前分支中的語句和其他分支中的語句；也就是說，整個 switch 執行結束了，接着會執行整個 switch 後面的代碼。
由於 default 是最後一個分支，匹配後不會再執行其他分支，所以也可以不添加break;語句。
default 不是必須的。當沒有 default 時，如果所有 case 都匹配失敗，那麼就什麼都不執行。
case 後面必須是一個整數，或者是結果爲整數的表達式，但不能包含任何變量。
所以case可以和枚舉結合使用，關於枚舉的用法可以看這篇文章：小白學習大型C++源碼項目系列之枚舉類(enum class或是enum struct)
#include <iostream>
using namespace std;
void open()
{
cout << "open !";
}
void close()
{
cout << "close !";
}
int main(){
char state;
printf("Input state :");
cin >> state;
switch(state)
{
// 處理狀態Opened的分支
case 'o':
// 執行動作Open
open();
break;
// 處理狀態Closed的分支
case 'c':
// 執行動作Close
close();
break;
default:
cout << "state is error !\n";
}
return 0;
}
// Input state :o
// open !
圖靈機
什麼是圖靈機
圖靈機是數學模型只要圖靈機可以被實現，就可以用來解決任何可計算問題。
圖靈機的結構
- 一條無限長的紙帶（tape），紙帶被分成一個個相鄰的格子（square），每個格子都可以寫上至多一個字符（symbol）。
- 一個字符表（alphabet），即字符的集合，它包含紙帶上可能出現的所有字符。其中包含一個特殊的空白字符（blank），意思是此格子沒有任何字符。
- 一個讀寫頭（head），可理解爲指向其中一個格子的指針。它可以讀取/擦除/寫入當前格子的內容，此外也可以每次向左/右移動一個格子。
- 一個狀態寄存器（state register），它追蹤着每一步運算過程中，整個機器所處的狀態（運行/終止）。當這個狀態從運行變爲終止，則運算結束，機器停機並交回控制權。如果你瞭解有限狀態機，它便對應着有限狀態機裏的狀態。、
- 一個有限的指令集（instructions table），它記錄着讀寫頭在特定情況下應該執行的行爲。可以想象讀寫頭隨身有一本操作指南，裏面記錄着很多條類似於“當你身處編號53的格子並看到其內容爲0時，擦除，改寫爲1，並向右移一格。此外，令下一狀態爲運行。”這樣的命令。其實某種意義上，這個指令集就對應着程序員所寫下的程序了。
爲便於理解打一個比方。算盤雖然不是圖靈機（因爲它沒有無限長的紙帶，即無限的存儲空間），但它的行爲與圖靈機一致。每一串算珠都是紙帶上的一格，一串算珠上展示的數字便記錄着當前格中的字符（可以是空白，可以是 12345 ）。人類的手即是讀寫頭，可以更改每串算珠的狀態。算盤的運行遵循人腦中的算法，當算法結束，算盤停機。