turing machine 圖靈機

Outline 圖靈機的意義 圖靈機概述 圖靈機的基本思想 圖靈機的組成 圖靈機的計算思想 圖靈機的意義 圖靈機模型理論是計算科學最核心的理論之一 圖靈機模型為計算機設計指明了方向 圖靈機模型是算法分析和程序語言設計的基礎理論 圖靈機概述 所謂的圖靈機就是指一個抽象的機器，它有一條無限長的紙帶，紙帶分成了一個一個的小方格，每個方格有不同的顏色。有一個機器頭在紙帶上移來移去。機器頭有一組內部狀態，還有一些固定的程序。在每個時刻，機器頭都要從當前紙帶上讀入一個方格信息，然后結合自己的內部狀態查找程序表，根據程序輸出信息到紙帶方格上，并轉換自己的內部狀態，然后進行移動。 圖靈機的基本思想 用機器來模擬人們用紙筆進行數學運算的過程，該過程可分為如下兩個簡單動作： 在紙上寫上或擦除某個符號 把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置 而在每個階段，人要決定下一步的動作，依賴于： 此人當前所關注的紙上某個位置的符號 此人當前思維的狀態。 … －2 －1 0 1 2 3 … 狀態控制器 讀寫頭 圖靈機的組成 一個確定型單帶圖靈機由以下四個部分組成(見上頁圖)： ·無限長的帶子 TAPE，帶子劃成小格， 格子標記 … , －3，－2，－1，0，1，2, 3，… ·讀寫頭HEAD ·控制規則表TABLE ·狀態存儲器 圖靈機的組成-TAPE 紙帶被劃分為一個接一個的小格子，每個格子上包含一個來自有限字母表的符號，字母表中有一個特殊的符號 表示空白。紙帶上的格子從左到右依此被編號為 0, 1, 2, ... ，紙帶的右端可以無限伸展。 圖靈機的組成-HEAD 讀寫頭可以在紙帶上左右移動，它能讀出當前所指的格子上的符號，并能改變當前格子上的符號。 等效于人腦當前所關注的紙上某個位置的符號 圖靈機的組成-TABLE 控制規則表可以根據當前機器所處的狀態以及當前讀寫頭所指的格子上的符號來確定讀寫頭下一步的動作，并改變狀態寄存器的值，令機器進入一個新的狀態。等效于人腦的知識。 圖靈機的組成-狀態存儲器 保存圖靈機當前所處的狀態。等效于人腦當前思維的狀態。圖靈機的所有可能狀態的數目是有限的，并且有一個特殊的狀態，稱為停機狀態。 圖靈機計算思想 程序也是數據 圖靈機的功能根據輸入編碼的不同而變化 存儲程序和程序控制：圖靈機可以將程序先保存到存儲帶上，圖靈機按照程序一步一步運行直到給出結果，結果也保存到存儲帶上。 圖靈機計算思想 計算機系統應該有： 存儲器(相當于存儲帶) 中央處理器(控制器及其狀態) 為了能夠將數據保存到存儲器并將計算結果從存儲器送出來展示給用戶，計算機系統還應該有輸入設備和輸出設備如鍵盤、鼠標、顯示器和打印機等。 謝謝！

總結

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