区分有限自动机和图灵机
在了解有限自动机 (FA) 和图灵机 (TM) 之间的区别之前,让我们先了解一下这些概念。
有限自动机
有限自动机是一种抽象的计算设备
它是一个系统的数学模型,具有离散的输入、输出、状态和状态之间的转换集,这些转换是在来自字母表 Σ 的输入符号上发生的。
有限自动机表示
在计算理论 (TOC) 中,FA 可以表示为以下形式:
图形 (状态转换图)
表格 (状态转换表)
数学 (状态转换函数)
有限自动机的形式化定义
有限自动机是一个五元组
M=(Q, Σ, δ,q0,F)
其中,
Q - 有限集称为状态
Σ - 有限集称为字母表
δ - Q × Σ → Q 是状态转换函数
q0 ε Q 是起始状态或初始状态
F - 结束状态或接受状态
图灵机
图灵机比有限自动机和下推自动机都强大。它们与我们构建的任何计算机一样强大。
图灵机的形式化定义
图灵机可以正式描述为七元组 (Q,X, Σ,δ,q0,B,F)
其中,
Q 是一个有限的状态集
X 是带字母表
Σ 是输入字母表
δ 是一个状态转换函数:δ:QxX→QxXx{左移,右移}
q0 是初始状态
B 是空白符号
F 是结束状态。
差异
有限自动机和图灵机之间的主要区别如下:
序号 | 有限状态机 | 图灵机 |
---|---|---|
1 | 有限状态机描述正则语言类别。 | 图灵机描述更大类别的语言,即递归可枚举语言类别。 |
2 | 有限状态机描述一类较小的语言,其中不需要内存。 | 图灵机是计算机的数学描述,并且接受比 FSM 更多的语言类别。 |
3 | 有限状态机的计算能力低于图灵机。 | 图灵机的计算能力高于 FSM |
4 | 有限状态机只是一组状态和转换。它唯一的存储是它所处的状态。因此,内存状态的数量是……有限的。 | 图灵机是一个有限状态机加上一个磁带存储器。每次转换都可能伴随着对磁带的操作(移动、读取、写入)。无论程序的大小如何,它所有可能的配置都是任意大的;它扩展到无限大。 |
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