状态机
什么是状态机？
以操作系统中的任务调度为例来说明什么是状态机。在操作系统的任务调度中经常见到状态机，其作用是根据任务的状态和当前资源条件来改变任务的状态。任务的状态和资源的条件就构成了一个状态机，
如何描述有限状态机
状态（State）指的是对象在其生命周期中的一种状况，处于某个特定状态中的对象必然会满足某些条件、执行某些动作或者是等待某些事件。
事件（Event）指的是在时间和空间上占有一定位置，并且对状态机来讲是有意义的那些事情。事件通常会引起状态的变迁，促使状态机从一种状态切换到另一种状态。
转换（Transition）指的是两个状态之间的一种关系，表明对象将在第一个状态中执行一定的动作，并将在某个事件发生同时某个特定条件满足时进入第二个状态。
动作（Action）指的是状态机中可以执行的那些原子操作，所谓原子操作指的是它们在运行的过程中不能被其他消息所中断，必须一直执行下去。
代码实践状态机
基于switch（状态）的实现，在实现有限状态机时，使用switch语句是最简单也是最直接的一种方式，其基本思路是为状态机中的每一种状态都设置一个case分支，专门用于对该状态进行控制。下面的代码示范了如何运用switch语句
switch 是另外一种选择结构的语句，用来代替简单的、拥有多个分枝的 if else 语句
基本格式如下：
switch(表达式)
{
case 整型数值1: 语句 1; break;
case 整型数值2: 语句 2; break;
......
case 整型数值n: 语句 n; break;
default: 语句 n+1;
}
它的执行过程是：
- 首先计算“表达式”的值，假设为 x。
- 从第一个 case 开始，比较“整型数值1”和 x，如果它们相等，就执行冒号后面的所有语句，也就是从“语句1”一直执行到“语句n+1”，而不管后面的 case 是否匹配成功。
- 如果“整型数值1”和 x 不相等，就跳过冒号后面的“语句1”，继续比较第二个 case、第三个 case……一旦发现和某个整型数值相等了，就会执行后面所有的语句。假设 x 和“整型数值5”相等，那么就会从“语句5”一直执行到“语句n+1”。
- 如果直到最后一个“整型数值n”都没有找到相等的值，那么就执行 default 后的“语句 n+1”。
注意：
break 是一个关键字，专门用于跳出 switch 语句。所谓“跳出”，是指一旦遇到 break，就不再执行 switch 中的任何语句，包括当前分支中的语句和其他分支中的语句；也就是说，整个 switch 执行结束了，接着会执行整个 switch 后面的代码。
由于 default 是最后一个分支，匹配后不会再执行其他分支，所以也可以不添加break;语句。
default 不是必须的。当没有 default 时，如果所有 case 都匹配失败，那么就什么都不执行。
case 后面必须是一个整数，或者是结果为整数的表达式，但不能包含任何变量。
所以case可以和枚举结合使用，关于枚举的用法可以看这篇文章：小白学习大型C++源码项目系列之枚举类(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)
{
// 处理状态Opened的分支
case 'o':
// 执行动作Open
open();
break;
// 处理状态Closed的分支
case 'c':
// 执行动作Close
close();
break;
default:
cout << "state is error !\n";
}
return 0;
}
// Input state :o
// open !
图灵机
什么是图灵机
图灵机是数学模型只要图灵机可以被实现，就可以用来解决任何可计算问题。
图灵机的结构
- 一条无限长的纸带（tape），纸带被分成一个个相邻的格子（square），每个格子都可以写上至多一个字符（symbol）。
- 一个字符表（alphabet），即字符的集合，它包含纸带上可能出现的所有字符。其中包含一个特殊的空白字符（blank），意思是此格子没有任何字符。
- 一个读写头（head），可理解为指向其中一个格子的指针。它可以读取/擦除/写入当前格子的内容，此外也可以每次向左/右移动一个格子。
- 一个状态寄存器（state register），它追踪着每一步运算过程中，整个机器所处的状态（运行/终止）。当这个状态从运行变为终止，则运算结束，机器停机并交回控制权。如果你了解有限状态机，它便对应着有限状态机里的状态。、
- 一个有限的指令集（instructions table），它记录着读写头在特定情况下应该执行的行为。可以想象读写头随身有一本操作指南，里面记录着很多条类似于“当你身处编号53的格子并看到其内容为0时，擦除，改写为1，并向右移一格。此外，令下一状态为运行。”这样的命令。其实某种意义上，这个指令集就对应着程序员所写下的程序了。
为便于理解打一个比方。算盘虽然不是图灵机（因为它没有无限长的纸带，即无限的存储空间），但它的行为与图灵机一致。每一串算珠都是纸带上的一格，一串算珠上展示的数字便记录着当前格中的字符（可以是空白，可以是 12345 ）。人类的手即是读写头，可以更改每串算珠的状态。算盘的运行遵循人脑中的算法，当算法结束，算盘停机。