Ключевые концепции конечных автоматов

Конечный автомат (Finite State Machine, FSM) — это абстрактная модель, используемая для описания поведения системы, которая может находиться в конечном числе различных состояний, и переходить между ними в ответ на внешние события. Он представляет собой математический концепт, который широко применяется в различных областях, включая информатику, инженерию, лингвистику, биологию и другие.

Давайте рассмотрим ключевые концепции конечных автоматов подробнее:

Состояния (States)

Состояния представляют собой различные «ситуации» или «условия», в которых может находиться система в определенный момент времени. Например, если мы рассматриваем конечный автомат для системы управления дверью, состояния могут быть «открыто», «закрыто», «в процессе открытия» и «в процессе закрытия».

Переходы (Transitions)

Переходы определяют, как система перемещается из одного состояния в другое в ответ на внешние события или действия. Каждый переход связан с определенным событием и условием, которое должно быть выполнено для активации перехода. Например, когда пользователь нажимает на кнопку открытия двери, происходит переход из состояния «закрыто» в состояние «в процессе открытия».

Начальное состояние (Initial State)

Начальное состояние определяет состояние, в котором система находится в начале своей работы. Это исходное состояние, из которого начинается выполнение системы. Например, в конечном автомате для управления дверью начальным состоянием может быть «закрыто».

Конечные состояния (Final States)

Конечные состояния указывают на завершение работы системы. Когда система достигает конечного состояния, это означает, что процесс завершен. Например, в конечном автомате для управления дверью конечным состоянием может быть «открыто».

События (Events)

События представляют собой внешние действия или воздействия, которые могут вызывать переходы между состояниями. Например, нажатие кнопки, приход сигнала или получение команды от пользователя.

Действия (Actions)

Действия представляют собой операции или изменения, которые выполняются при переходе между состояниями или при возникновении определенных событий. Например, при переходе из состояния «закрыто» в состояние «открыто» действием может быть активация мотора для открытия двери.

Таблица переходов (Transition Table)

Таблица переходов является структурой данных, в которой определены все возможные переходы между состояниями в зависимости от текущего состояния и входных событий. Она представляет собой основу для программной реализации конечного автомата.

Конечные автоматы могут быть простыми или сложными в зависимости от конкретной задачи, которую они моделируют. Они широко используются в различных областях для моделирования поведения различных систем, от управления процессами до разработки программного обеспечения, в частности, конечные автоматы удобно использовать при создании диалоговых ботов.

Источник