狀態機演算法

⑴ 數字設計中怎樣設計有限狀態機

址的識別和分析是本地搜索必不可少的技術，盡管有許多識別和分析地址的方法，最有效的是有限狀態機。<br><br>一個有限狀態機是一個特殊的有向圖（參見有關圖論的系列），它包括一些狀態（節點）和連接這些狀態的有向弧。下圖是一個識別中國地址的有限狀態機的簡單的例子。<br><br><br><br>每一個有限狀態機都有一個啟始狀態和一個終止狀態和若干中間狀態。每一條弧上帶有從一個狀態進入下一個狀態的條件。比如，在上圖中，當前的狀態是「省」，如果遇到一個片語和（區）縣名有關，我們就進入狀態「區縣」；如果遇到的下一個片語和城市有關，那麼我們就進入「市」的狀態，如此等等。如果一條地址能從狀態機的起始狀態經過狀態機的若干中間狀態，走到終止狀態，那麼這條地址則有效，否則無效。比如說，「北京市雙清路83號」對於上面的有限狀態來講有效，而「上海市遼寧省馬家莊」則無效（因為無法從市走回到省）。<br><br>使用有限狀態機識別地址，關鍵要解決兩個問題，即通過一些有效的地址建立狀態機，以及給定一個有限狀態機後，地址字串的匹配演算法。好在這兩個問題都有現成的演算法。有了關於地址的有限狀態機後，我們就可又用它分析網頁，找出網頁中的地址部分，建立本地搜索的資料庫。同樣，我們也可以對用戶輸入的查詢進行分析，挑出其中描述地址的部分，當然，剩下的關鍵詞就是用戶要找的內容。比如，對於用戶輸入的「北京市雙清路附近的酒家」，Google 本地會自動識別出地址「北京市雙清路」和要找的對象「酒家」。<br><br>上述基於有限狀態機的地址識別方法在實用中會有一些問題：當用戶輸入的地址不太標准或者有錯別字時，有限狀態機會束手無策，因為它只能進行嚴格匹配。（其實，有限狀態機在計算機科學中早期的成功應用是在程序語言編譯器的設計中。一個能運行的程序在語法上必須是沒有錯的，所以不需要模糊匹配。而自然語言則很隨意，無法用簡單的語法描述。）<br><br>為了解決這個問題，我們希望有一個能進行模糊匹配、並給出一個字串為正確地址的可能性。為了實現這一目的，科學家們提出了基於概率的有限狀態機。這種基於概率的有限狀態機和離散的馬爾可夫鏈（詳見前面關於馬爾可夫模型的系列）基本上等效。<br><br>在八十年代以前，盡管有不少人使用基於概率的有限狀態機，但都是為自己的應用設計專用的有限狀態機的程序。九十年代以後，隨著有限狀態機在自然語言處理的廣泛應用，不少科學家致力於編寫通用的有限狀態機程序庫。其中，最成功的是前 AT&T 實驗室的三位科學家，莫瑞（Mohri）, 皮瑞爾（Pereira） 和瑞利（Riley）。他們三人花了很多年時間，編寫成一個通用的基於概率的有限狀態機 C 語言工具庫。由於 AT&T 有對學術界免費提供各種編程工具的好傳統，他們三人也把自己多年的心血拿出來和同行們共享。可惜好景不長，AT&T 實驗室風光不再，這三個人都離開了 AT&T，莫瑞成了紐約大學的教授，皮瑞爾當了賓西法尼亞大學計算機系系主任，而瑞利成了 Google 的研究員，AT&T 實驗室的新東家不再免費提供有限狀態機 C 語言工具庫。雖然此前莫瑞等人公布了他們的詳細演算法，但是省略了實現的細節。因此在學術界，不少科學家能夠重寫同樣功能的工具庫，但是很難達到 AT&T 工具庫的效率（即運算速度），這的確是一件令人遺憾的事。

⑵ 什麼叫做狀態狀態機由哪五個部分組成

MCU由中央處理器（包括一些特殊功能寄存器）、內部RAM、程序存儲器、各種外設（IO埠、定時器、串列介面、中斷處理電路等）以及相應的控制寄存器、時鍾電路、復位電路等部分組成。

單片機最小系統是由時鍾電路、復位電路和電源組成的一種基本應用系統。

微控制器又稱單片機，它不是把完成一個邏輯功能的晶元，而是把計算機系統集成到一個晶元中。它相當於一台微型計算機。

與計算機相比，單片機只缺少I／O設備。簡而言之：晶元變成了計算機。它體積小、重量輕、價格便宜，為研究、應用和開發提供了方便的條件。

(2)狀態機演算法擴展閱讀：

微控制器已經滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到一個沒有微控制器痕跡的領域。

導彈導航設備，控制平面的各種儀器、計算機網路通信和數據傳輸、實時控制和數據處理，工業自動化過程中廣泛使用的各種智能IC卡。

民用豪華轎車的安全系統、攝像機、攝像機、自動洗衣機的控制，以及程式控制玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。

更不用說機器人、智能儀器、醫療器械以及自動化控制領域的各種智能機器了，單片機的學習、開發和應用，將為計算機應用和智能控制的科學家和工程師們帶來大量的發展。

⑶ 如何在FPGA中實現狀態機

FPGA常常用於執行基於序列和控制的行動，比如實現一個簡單的通信協議。對於設計人員來說，滿足這些行動和序列要求的最佳方法則是使用狀態機。狀態機是在數量有限的狀態之間進行轉換的邏輯結構。一個狀態機在某個特定的時間點只處於一種狀態。但在一系列觸發器的觸發下，將在不同狀態間進行轉換。
理論上講，狀態機可以分為Moore狀態機和Mealy狀態機兩大類。它們之間的差異僅在於如何生成狀態機的輸出。Moore狀態機的輸出僅為當前狀態的函數。典型的例子就是計數器。而Mealy狀態機的輸出是當前狀態和輸入的函數。典型的例子就是Richards控制器。
定義狀態機
當需要定義一個狀態機時，首先要繪制一張狀態圖。狀態圖可用來顯示狀態、狀態間的轉換和狀態機的輸出。圖1顯示了Moore狀態機的狀態圖(左)和Mealy狀態機的狀態圖(右)。

圖1,用於開/關LED的Moore狀態機(左)和Mealy狀態機(右)的狀態圖。
如果您要在物理組件中實現這些狀態圖(工程師在FPGA問世之前就是這么做的)，首先就得生成當前狀態和後續狀態表，然後生成實現狀態機所需的邏輯。不過由於我們將使用FPGA來實現設計，因此我們可以直接從狀態轉換圖開始工作。
演算法狀態圖
雖然有許多狀態機是使用圖1所示的狀態圖方法進行設計的，但另外還有一種描述狀態機行為的方法，這就是演算法狀態圖法。ASM圖(圖2)在外觀上更加接近軟體工程流程圖。它由三個基本部分構成：
1.狀態框。它與狀態名稱有關，並包含Moore狀態輸出列表。
2.決策框。如果檢驗某條件為真，則進行下一狀態的判斷。
3.條件輸出框。讓狀態機根據當前狀態和輸入描述Mealy輸出。
一些工程師認為，如果使用VHDL等硬體描述語言，則採用ASM格式進行描述的狀態機更易於映射到實現方案中。

圖2,用於圖1所示的狀態機(Moore狀態機(左)，Mealy狀態機(右))的演算法狀態圖。
Moore和Mealy:應該選擇哪個?
實現Moore狀態機還是Mealy狀態機，取決於狀態機需要實現的功能，以及特定的反應次數要求。兩種狀態機之間的最大差別在於狀態機如何對輸入做出反應。在輸入和設置的適當輸出之間，Moore狀態機一般有一個時鍾周期的延遲。這就意味著Moore狀態機無法對輸入變化立即做出反應，這點在圖3中可以清楚地看到。而Mealy狀態機則能夠立即對輸入做出反應，這通常意味著：實現相同的函數，Mealy狀態機比Moore狀態機需要更少的狀態。Mealy狀態機的不足之處就是在與另一個狀態機進行通信時，如果輸出出乎意料地嚴重依賴於其它事件的序列或時序，就可能會發生紊亂情況。

⑷ 狀態機圖的用途

狀態存儲關於過去的信息，就是說：它反映從系統開始到現在時刻的輸入變化。轉移指示狀態變更，並且用必須滿足確使轉移發生的條件來描述它。動作是在給定時刻要進行的活動的描述。有多種類型的動作：

進入動作（entry action）：在進入狀態時進行退出動作：在退出狀態時進行輸入動作：依賴於當前狀態和輸入條件進行轉移動作：在進行特定轉移時進行

FSM（有限狀態機）可以使用上面圖1那樣的狀態圖（或狀態轉移圖）來表示。此外可以使用多種類型的狀態轉移表。下面展示最常見的表示：當前狀態（B）和條件（Y）的組合指示出下一個狀態（C）。完整的動作信息可以只使用腳注來增加。包括完整動作信息的FSM定義可以使用狀態表。
除了建模這里介紹的反應系統之外，有限狀態自動機在很多不同領域中是重要的，包括電子工程、語言學、計算機科學、哲學、生物學、數學和邏輯學。有限狀態機是在自動機理論和計算理論中研究的一類自動機。在計算機科學中，有限狀態機被廣泛用於建模應用行為、硬體電路系統設計、軟體工程，編譯器、網路協議、和計算與語言的研究。
接受器和識別器（也叫做序列檢測器）產生一個二元輸出，說要麼「是」要麼「否」來回答輸入是否被機器接受。所有FSM的狀態被稱為要麼接受要麼不接受。在所有輸入都被處理了的時候，如果當前狀態是接受狀態，輸入被接受，否則被拒絕。作為規則，輸入是符號（字元）；動作不使用。圖2中的例子展示了接受單詞"nice"的有限狀態自動機，在這個FSM中唯一的接受狀態是狀態7。

機器還可以被描述為定義了一個語言，它包含了這個機器所接受而非拒絕的所有字詞；我們稱這個語言被這個機器接受。通過定義，FSM接受的語言是正則語言- 就是說，如果一個語言被某個FSM接受，那麼它是正則的（cf. Kleene的定理）。

⑸ 程序優化的第三級：表驅動狀態機

將問題抽象為另一種等價的數學模型或假想機器模型，比如構造出某種表驅動狀態機；這一級其實是第二級的延伸，只是產生的效果更加明顯，但它有其本身的特點（任何演算法和優化活動都可以看作是他的投影）；這一級一般可以產生無與倫比的快速程序，
要達到這一級需要大量修煉的;並且思考時必須放棄很多已有的概念或者這些概念不再重要，比如：變數、指針、空間、函數、對象等，剩下的只應該是那個表驅動狀態機； 我想把這種境界描述為：空寂中，一些輸入驅動著一個帶有狀態的機器按設定好的最短路線運轉著；除此之外have nothing; 既：把解決一個問題的演算法看作一個機器，它有一些可變的狀態、有一些記憶、有一些按狀態運行的規則，然後一些輸入驅動這個機器運轉；這就是第三級要求的思考優化問題的切入點，也就是尋找一部機器，使它運行經過的路徑最短(可能是速度也可能是空間等等)

⑹ 「有限狀態機」在編程中有哪些應用

1)文件校驗

我們比較熟悉的校驗演算法有奇偶校驗和CRC校驗，這2種校驗並沒有抗數據篡改的能力，它們一定程度上能檢測並糾正數據傳輸中的信道誤碼，但卻不能防止對數據的惡意破壞。

MD5Hash演算法的」數字指紋」特性，使它成為目前應用最廣泛的一種文件完整性校驗和(Checksum)演算法，不少Unix系統有提供計算md5checksum的命令。

2)數字簽名

Hash演算法也是現代密碼體系中的一個重要組成部分。由於非對稱演算法的運算速度較慢，所以在數字簽名協議中，單向散列函數扮演了一個重要的角色。對Hash值，又稱」數字摘要」進行數字簽名，在統計上可以認為與對文件本身進行數字簽名是等效的。而且這樣的協議還有其他的優點。

3)鑒權協議

如下的鑒權協議又被稱作」挑戰--認證模式：在傳輸信道是可被偵聽，但不可被篡改的情況下，這是一種簡單而安全的方法。

⑺ 什麼是有限狀態機（FSM）

有限狀態機（以下用FSM指代）是一種演算法思想，簡單而言，有限狀態機由一組狀態、一個初始狀態、輸入和根據輸入及現有狀態轉換為下一個狀態的轉換函數組成。在Gof的23種設計模式里的state模式是一種面向對象的狀態機思想，可以適應非常復雜的狀態管理。

⑻ STP 生成樹協議 狀態機問題

不塗3個開關拓撲。只是要注意下一個埠，F0 / 1 - 3。少
開關，在三層交換機直接輸入命令，創建VLAN 2
start命令在本質上是相同的的
開關>連接號開關VLAN
e
交換機（VLAN ）＃VLAN 2
交換機（VLAN）＃^ Z
開關＃CONF噸
開關（CONFIG）＃直徑
開關（CONFIG）＃int范圍F0 / 1 - 3
開關（范圍配置，如果）＃SW模式t
開關（范圍配置，如果）＃no shutdown命令

在這一點上，樹立了良好的VLAN 2的三個階段VLAN2的根橋
在SW1 SW1＃CONF終端
SW1（CONFIG）＃生成樹VLAN 2根主要的
SW1（CONFIG）＃^ Z
集，查看
SW1＃顯示生成樹VLAN 2

VLAN0002生成樹協議IEEE啟用TOP
根ID優先順序24578
地址0009.7C82.5992
這橋是根
你好時間，轉發延遲2秒最大年齡20秒15秒
網橋ID優先順序24578（優先順序24576 SYS-ID-EXT 2）
地址0009.7C82。 5992
你好時間2秒最大年齡20秒轉發延遲15秒
老化時間20

介面角色STS成本Prio.Nbr類型
------ -------------------------------------------------- ----------------
Fa0 / 1的Desg FWD 19 128.1點對點
的Fa0 / 2 Desg FWD 19 128.2 P2P

⑼ 如何學習有限狀態機fsm

在數字電路系統中，有限狀態機是一種十分重要的時序邏輯電路模塊，它對數字系統的設計具有十分重要的作用。
有限狀態機是指輸出取決於過去輸入部分和當前輸入部分的時序邏輯電路。一般來說，除了輸入部分和輸出部分外，有限狀態機還含有一組具有「記憶」功能的寄存器，這些寄存器的功能是記憶有限狀態機的內部狀態，它們常被稱為狀態寄存器。在有限狀態機中，狀態寄存器的的下一個狀態不僅與輸入信號有關，而且還與該寄存器的當前狀態有關，因此有限狀態機又可以認為是組合邏輯和寄存器邏輯的一種組合。其中，寄存器邏輯的功能是存儲有限狀態機的內部狀態；而組合邏輯有可以分為次態邏輯和輸出邏輯兩部分，次態邏輯的功能是確定有限狀態機的下一個狀態，輸出邏輯的功能是確定有限狀態機的輸出。
在實際的應用中，根據有限狀態機是否使用輸入信號，設計人員經常將其分為Moore型有限狀態機和Mealy型有限狀態機兩種類型。1 Moore型有限狀態機 其輸出信號僅與當前狀態有關，即可以把Moore型有限狀態的輸出看成是當前狀態的函數。2 Mealy型有限狀態機 其輸出信號不僅與當前狀態有關，而且還與所有的輸入信號有關，即可以把Mealy型有限狀態機的輸出看成是當前狀態和所有輸入信號的函數。
有限狀態機（FSM）又稱為有限狀態自動機或簡稱狀態機，是表示有限個狀態以及這些狀態之間的轉移和動作等行為的數學模型。
狀態存儲關於過去的信息，就是說它反映從系統開始到現在時刻的輸入變化。轉移指示狀態變更，並且用必須滿足來確使轉移發生的條件來描述它。動作是在給定時刻要進行的活動的描述。有多種類型的動作：
進入動作（Entry action）
在進入狀態時進行
退出動作
在退出狀態時進行
輸入動作
依賴於當前狀態和輸入條件進行
轉移動作
在進行特定轉移時進行
有限狀態機是一種演算法思想，簡單而言，有限狀態機由一組狀態、一個初始狀態、輸入和根據輸入及現有狀態轉換為下一個狀態的轉換函數組成。在Gof的23種設計模式里的state模式是一種面向對象的狀態機思想，可以適應非常復雜的狀態管理。
現在，在硬體領域，FSM被用於電路設計，而在軟體領域被普遍用於搜索引擎的分詞、編譯器實現、游戲開發和工作流引擎實現。游戲開發中，通常用FSM實現NPC控制。在工作流引擎實現中，通常用FSM來實現對於流程實例、活動實例、轉移實例、工作項實例的狀態遷移。FSM的實現方式有多種，在工作流引擎中我們一般採用面向對象的方式來實現FSM。

⑽ 區塊鏈有幾種共識演算法

Ripple Consensus（瑞波共識演算法）
使一組節點能夠基於特殊節點列表達成共識。初始特殊節點列表就像一個俱樂部，要接納一個新成員，必須由51%的該俱樂部會員投票通過。共識遵循這核心成員的51%權力，外部人員則沒有影響力。由於該俱樂部由「中心化」開始，它將一直是「中心化的」，而如果它開始腐化，股東們什麼也做不了。
5、PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance（實用拜占庭容錯演算法）
PBFT是一種狀態機副本復制演算法，即服務作為狀態機進行建模，狀態機在分布式系統的不同節點進行副本復制。每個狀態機的副本都保存了服務的狀態，同時也實現了服務的操作。將所有的副本組成的集合使用大寫字母R表示，使用0到|R|-1的整數表示每一個副本。為了描述方便，假設|R|=3f+1，這里f是有可能失效的副本的最大個數。盡管可以存在多於3f+1個副本，但是額外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
PBFT演算法主要特點如下：客戶端向主節點發送請求調用服務操作；主節點通過廣播將請求發送給其他副本；所有副本都執行請求並將結果發回客戶端；客戶端需要等待f+1個不同副本節點發回相同的結果，作為整個操作的最終結果。