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综合教程

状态机

發布時間：2024/6/21 综合教程 23 生活家

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了状态机小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

狀態機

??理論上分為有限狀態機和無限狀態機，但無限狀態機的狀態集Q是無限的，這蘊含著轉移函數有無限多的映射，因此它是一種思考理論上的模型。

??狀態機可歸納為4個要素，即現態、條件、動作、次態。這樣的歸納，主要是出于對狀態機的內在因果關系的考慮?！艾F態”和“條件”是因，“動作”和“次態”是果。詳解如下：

現態：是指當前所處的狀態。
條件：又稱為“事件”，當一個條件被滿足，將會觸發一個動作，或者執行一次狀態的遷移。
動作：條件滿足后執行的動作。動作執行完畢后，可以遷移到新的狀態，也可以仍舊保持原狀態。動作不是必需的，當條件滿足后，也可以不執行任何動作，直接遷移到新狀態。
次態：條件滿足后要遷往的新狀態?！按螒B”是相對于“現態”而言的，“次態”一旦被激活，就轉變成新的“現態”了。

有限狀態機FSM分為兩大類

若輸出只和狀態有關而與輸入無關，則稱為Moore狀態機
輸出不僅和狀態有關而且和輸入有關系，則稱為Mealy狀態機

作為兩年以上的程序老鳥，狀態機的寫法理應成熟簡潔。但往往在快速完成的要求下總會選用標記位和switch、if-else快速構成狀態機邏輯。俗話說磨刀不誤砍柴工，地基決定上層建筑，花點時間把每一個知識點框架整理一遍，將來你的摩天大樓建造將會更快更穩。以下兩個是一些典型的c語言狀態機，寫法不一樣，但是蘊含的思維是大同小異的，第二個更符合大多數場合。

處理按鍵引發的多狀態切換

轉載自https://blog.csdn.net/qq_35579835/article/details/106536745


/***********************************************
1、定義狀態接口，以MP3的狀態接口為例，每種狀態下都可能發生
兩種按鍵動作。
************************************************/

typedef struct State{
  void (* stop)();
  void (* palyOrPause)();
}State;


/***********************************************
2、定義系統當前狀態指針，保存系統的當前狀態
************************************************/

State * pCurrentState;


/***********************************************
3、定義具體狀態，根據狀態遷移圖來實現具體功能和狀態切換。
************************************************/

void ignore();
void startPlay();
void stopPlay();
void pausePlay();
void resumePlay();

//空閑狀態時，stop鍵操作無效，play/pause會開始播放音樂
State IDLE = {
  ignore,
  startPlay
};

//播放狀態時，stop鍵會停止播放音樂，play/pause會暫停播放音樂
State PLAY = {
  stopPlay,
  pausePlay
};

//暫停狀態時，stop鍵會停止播放音樂，play/pause會恢復播放音樂
State PAUSE = {
  stopPlay,
  resumePlay
};

void ignore()
{
  //空函數，不進行操作
}

void startPlay()
{
  //實現具體功能
  printf("開始播放音樂
");
  //進入播放狀態
  pCurrentState = &PLAY;
}
void stopPlay()
{
  //實現具體功能
  printf("停止播放音樂
");
  //進入空閑狀態
  pCurrentState = &IDLE;
}

void pausePlay()
{
  //實現具體功能
  printf("暫停播放音樂
");
  //進入暫停狀態
  pCurrentState = &PAUSE;
}

void resumePlay()
{
  //實現具體功能
  printf("恢復播放音樂
");
  //進入播放狀態
  pCurrentState = &PLAY;
}


/***********************************************
4、定義主程序上下文操作接口，主程序只關心當前狀態，不關心狀態之間
是怎么變化的。
************************************************/

void onStop();
void onPlayOrPause();

State context = {
  onStop,
  onPlayOrPause
};

void onStop(State *pThis)
{
  pCurrentState->stop(pThis);
}

void onPlayOrPause(State *pThis)
{
  pCurrentState->palyOrPause(pThis);
}


/***********************************************
5、初始化系統當前狀態指針，其實就是指定系統的起始狀態
************************************************/

void init()
{
  pCurrentState = &IDLE;
}

/***********************************************
6、主程序通過上下文操作接口來控制系統當前狀態的變化
************************************************/
void main()
{
  init();
  context.palyOrPause();//播放
  context.palyOrPause();//暫停
  context.palyOrPause();//播放
  context.stop();//停止
}

由于某個事件觸發的狀態切換

轉載自https://www.jianshu.com/p/917c0fb8778b

/*1.定義狀態數據的枚舉類型*/
enum year_state
{
    SPRING = 1,
    SUMMER,
    AUTUMN,
    WINTER
};

/*2.定義事件的枚舉類型*/
enum year_event
{
    EVENT1 = 1,
    EVENT2,
    EVENT3,
    EVENT4,
};

/*3.定義狀態表的數據類型*/
typedef struct FsmTable_s
{
    int event;   //事件
    int CurState;  //當前狀態
    void (*eventActFun)();  //函數指針
    int NextState;  //下一個狀態
}FsmTable_t;

/*4.定義處理函數及建立狀態表*/
void spring_thing()
{
    printf("this is spring
");
}
void summer_thing()
{
    printf("this is summer
");
}
void autumn_thing()
{
    printf("this is autumn
");
}
void winter_thing()
{
    printf("this is winter
");
}

FsmTable_t year_table[] =
{
    //{到來的事件，當前的狀態，將要要執行的函數，下一個狀態}
    { EVENT1,  SPRING,    summer_thing,  SUMMER },
    { EVENT2,  SUMMER,    autumn_thing,  AUTUMN },
    { EVENT3,  AUTUMN,    winter_thing,  WINTER },
    { EVENT4,  WINTER,    spring_thing,  SPRING },
    //add your codes here
};


/*5.狀態機類型,及狀態機接口函數*/

/*狀態機類型*/
typedef struct FSM_s{
    int curState;//當前狀態
    FsmTable_t * pFsmTable;//狀態表
    int size;//表的項數
}FSM_t;

/*狀態機注冊,給它一個狀態表*/
void FSM_Regist(FSM_t* pFsm, FsmTable_t* pTable)
{
    pFsm->pFsmTable = pTable;
}

/*狀態遷移*/
void FSM_StateTransfer(FSM_t* pFsm, int state)
{
    pFsm->curState = state;
}

/*事件處理*/
void FSM_EventHandle(FSM_t* pFsm, int event)
{
    FsmTable_t* pActTable = pFsm->pFsmTable;
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數指針初始化為空
    int NextState;
    int CurState = pFsm->curState;
    int g_max_num = pFsm->size;
    int flag = 0; //標識是否滿足條件
    int i;

    /*獲取當前動作函數*/
    for (i = 0; i<g_max_num; i++)
    {
        //當且僅當當前狀態下來個指定的事件，我才執行它
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
        {
            flag = 1;
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
            NextState = pActTable[i].NextState;
            break;
        }
    }


    if (flag) //如果滿足條件了
    {
        /*動作執行*/
        if (eventActFun)
        {
            eventActFun();
        }

        //跳轉到下一個狀態
        FSM_StateTransfer(pFsm, NextState);
    }
    else
    {
        printf("there is no match
");
    }
}

測試程序代碼為

/*state.c*/
#include <stdio.h>


enum year_state{
    SPRING = 1,
    SUMMER,
    AUTUMN,
    WINTER
};



enum year_event{
    EVENT1 = 1,
    EVENT2,
    EVENT3,
    EVENT4,
};


typedef struct FsmTable_s{
    int event;   //事件
    int CurState;  //當前狀態
    void (*eventActFun)();  //函數指針
    int NextState;  //下一個狀態
}FsmTable_t;




void spring_thing()
{
    printf("this is spring
");
}
void summer_thing()
{
    printf("this is summer
");
}
void autumn_thing()
{
    printf("this is autumn
");
}
void winter_thing()
{
    printf("this is winter
");
}


FsmTable_t year_table[] =
{
    //{到來的事件，當前的狀態，將要要執行的函數，下一個狀態}
    { EVENT1,  SPRING,    summer_thing,  SUMMER },
    { EVENT2,  SUMMER,    autumn_thing,  AUTUMN },
    { EVENT3,  AUTUMN,    winter_thing,  WINTER },
    { EVENT4,  WINTER,    spring_thing,  SPRING },
    //add your codes here
};


typedef struct FSM_s{
    int curState;//當前狀態
    FsmTable_t * pFsmTable;//狀態表
    int size;//表的項數
}FSM_t;

/*狀態機注冊,給它一個狀態表*/
void FSM_Regist(FSM_t* pFsm, FsmTable_t* pTable)
{
    pFsm->pFsmTable = pTable;
}

/*狀態遷移*/
void FSM_StateTransfer(FSM_t* pFsm, int state)
{
    pFsm->curState = state;
}

/*事件處理*/
void FSM_EventHandle(FSM_t* pFsm, int event)
{
    FsmTable_t* pActTable = pFsm->pFsmTable;
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數指針初始化為空
    int NextState;
    int CurState = pFsm->curState;
    int g_max_num = pFsm->size;
    int flag = 0; //標識是否滿足條件
    int i;

    /*獲取當前動作函數*/
    for (i = 0; i<g_max_num; i++)
    {
        //當且僅當當前狀態下來個指定的事件，我才執行它
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
        {
            flag = 1;
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
            NextState = pActTable[i].NextState;
            break;
        }
    }


    if (flag) //如果滿足條件了
    {
        /*動作執行*/
        if (eventActFun)
        {
            eventActFun();
        }

        //跳轉到下一個狀態
        FSM_StateTransfer(pFsm, NextState);
    }
    else
    {
        printf("there is no match
");
    }
}


int main()
{
    FSM_t year_fsm;
    FSM_Regist(&year_fsm,year_table);
    year_fsm.curState = SPRING;
    year_fsm.size = sizeof(year_table)/sizeof(FsmTable_t);


    printf("
-------1--init spring------
");
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    printf("
-------2--spring->summer------
");
    FSM_EventHandle(&year_fsm,EVENT1);
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    printf("
-------3--summer->autumn------
");
    FSM_EventHandle(&year_fsm,EVENT2);
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    printf("
-------4--autumn->winter------
");
    FSM_EventHandle(&year_fsm,EVENT3);
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    printf("
-------5--winter->spring------
");
    FSM_EventHandle(&year_fsm,EVENT4);
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    printf("
-------6--receive EVENT2 not EVENT1------
");
    FSM_EventHandle(&year_fsm,EVENT2);
    printf("state:%d
",year_fsm.curState);

    return 0;
}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的状态机的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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