状态机算法

⑴ 数字设计中怎样设计有限状态机

址的识别和分析是本地搜索必不可少的技术，尽管有许多识别和分析地址的方法，最有效的是有限状态机。<br><br>一个有限状态机是一个特殊的有向图（参见有关图论的系列），它包括一些状态（节点）和连接这些状态的有向弧。下图是一个识别中国地址的有限状态机的简单的例子。<br><br><br><br>每一个有限状态机都有一个启始状态和一个终止状态和若干中间状态。每一条弧上带有从一个状态进入下一个状态的条件。比如，在上图中，当前的状态是“省”，如果遇到一个词组和（区）县名有关，我们就进入状态“区县”；如果遇到的下一个词组和城市有关，那么我们就进入“市”的状态，如此等等。如果一条地址能从状态机的起始状态经过状态机的若干中间状态，走到终止状态，那么这条地址则有效，否则无效。比如说，“北京市双清路83号”对于上面的有限状态来讲有效，而“上海市辽宁省马家庄”则无效（因为无法从市走回到省）。<br><br>使用有限状态机识别地址，关键要解决两个问题，即通过一些有效的地址建立状态机，以及给定一个有限状态机后，地址字串的匹配算法。好在这两个问题都有现成的算法。有了关于地址的有限状态机后，我们就可又用它分析网页，找出网页中的地址部分，建立本地搜索的数据库。同样，我们也可以对用户输入的查询进行分析，挑出其中描述地址的部分，当然，剩下的关键词就是用户要找的内容。比如，对于用户输入的“北京市双清路附近的酒家”，Google 本地会自动识别出地址“北京市双清路”和要找的对象“酒家”。<br><br>上述基于有限状态机的地址识别方法在实用中会有一些问题：当用户输入的地址不太标准或者有错别字时，有限状态机会束手无策，因为它只能进行严格匹配。（其实，有限状态机在计算机科学中早期的成功应用是在程序语言编译器的设计中。一个能运行的程序在语法上必须是没有错的，所以不需要模糊匹配。而自然语言则很随意，无法用简单的语法描述。）<br><br>为了解决这个问题，我们希望有一个能进行模糊匹配、并给出一个字串为正确地址的可能性。为了实现这一目的，科学家们提出了基于概率的有限状态机。这种基于概率的有限状态机和离散的马尔可夫链（详见前面关于马尔可夫模型的系列）基本上等效。<br><br>在八十年代以前，尽管有不少人使用基于概率的有限状态机，但都是为自己的应用设计专用的有限状态机的程序。九十年代以后，随着有限状态机在自然语言处理的广泛应用，不少科学家致力于编写通用的有限状态机程序库。其中，最成功的是前 AT&T 实验室的三位科学家，莫瑞（Mohri）, 皮瑞尔（Pereira） 和瑞利（Riley）。他们三人花了很多年时间，编写成一个通用的基于概率的有限状态机 C 语言工具库。由于 AT&T 有对学术界免费提供各种编程工具的好传统，他们三人也把自己多年的心血拿出来和同行们共享。可惜好景不长，AT&T 实验室风光不再，这三个人都离开了 AT&T，莫瑞成了纽约大学的教授，皮瑞尔当了宾西法尼亚大学计算机系系主任，而瑞利成了 Google 的研究员，AT&T 实验室的新东家不再免费提供有限状态机 C 语言工具库。虽然此前莫瑞等人公布了他们的详细算法，但是省略了实现的细节。因此在学术界，不少科学家能够重写同样功能的工具库，但是很难达到 AT&T 工具库的效率（即运算速度），这的确是一件令人遗憾的事。

⑵ 什么叫做状态状态机由哪五个部分组成

MCU由中央处理器（包括一些特殊功能寄存器）、内部RAM、程序存储器、各种外设（IO端口、定时器、串行接口、中断处理电路等）以及相应的控制寄存器、时钟电路、复位电路等部分组成。

单片机最小系统是由时钟电路、复位电路和电源组成的一种基本应用系统。

微控制器又称单片机，它不是把完成一个逻辑功能的芯片，而是把计算机系统集成到一个芯片中。它相当于一台微型计算机。

与计算机相比，单片机只缺少I／O设备。简而言之：芯片变成了计算机。它体积小、重量轻、价格便宜，为研究、应用和开发提供了方便的条件。

(2)状态机算法扩展阅读：

微控制器已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到一个没有微控制器痕迹的领域。

导弹导航设备，控制平面的各种仪器、计算机网络通信和数据传输、实时控制和数据处理，工业自动化过程中广泛使用的各种智能IC卡。

民用豪华轿车的安全系统、摄像机、摄像机、自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说机器人、智能仪器、医疗器械以及自动化控制领域的各种智能机器了，单片机的学习、开发和应用，将为计算机应用和智能控制的科学家和工程师们带来大量的发展。

⑶ 如何在FPGA中实现状态机

FPGA常常用于执行基于序列和控制的行动，比如实现一个简单的通信协议。对于设计人员来说，满足这些行动和序列要求的最佳方法则是使用状态机。状态机是在数量有限的状态之间进行转换的逻辑结构。一个状态机在某个特定的时间点只处于一种状态。但在一系列触发器的触发下，将在不同状态间进行转换。
理论上讲，状态机可以分为Moore状态机和Mealy状态机两大类。它们之间的差异仅在于如何生成状态机的输出。Moore状态机的输出仅为当前状态的函数。典型的例子就是计数器。而Mealy状态机的输出是当前状态和输入的函数。典型的例子就是Richards控制器。
定义状态机
当需要定义一个状态机时，首先要绘制一张状态图。状态图可用来显示状态、状态间的转换和状态机的输出。图1显示了Moore状态机的状态图(左)和Mealy状态机的状态图(右)。

图1,用于开/关LED的Moore状态机(左)和Mealy状态机(右)的状态图。
如果您要在物理组件中实现这些状态图(工程师在FPGA问世之前就是这么做的)，首先就得生成当前状态和后续状态表，然后生成实现状态机所需的逻辑。不过由于我们将使用FPGA来实现设计，因此我们可以直接从状态转换图开始工作。
算法状态图
虽然有许多状态机是使用图1所示的状态图方法进行设计的，但另外还有一种描述状态机行为的方法，这就是算法状态图法。ASM图(图2)在外观上更加接近软件工程流程图。它由三个基本部分构成：
1.状态框。它与状态名称有关，并包含Moore状态输出列表。
2.决策框。如果检验某条件为真，则进行下一状态的判断。
3.条件输出框。让状态机根据当前状态和输入描述Mealy输出。
一些工程师认为，如果使用VHDL等硬件描述语言，则采用ASM格式进行描述的状态机更易于映射到实现方案中。

图2,用于图1所示的状态机(Moore状态机(左)，Mealy状态机(右))的算法状态图。
Moore和Mealy:应该选择哪个?
实现Moore状态机还是Mealy状态机，取决于状态机需要实现的功能，以及特定的反应次数要求。两种状态机之间的最大差别在于状态机如何对输入做出反应。在输入和设置的适当输出之间，Moore状态机一般有一个时钟周期的延迟。这就意味着Moore状态机无法对输入变化立即做出反应，这点在图3中可以清楚地看到。而Mealy状态机则能够立即对输入做出反应，这通常意味着：实现相同的函数，Mealy状态机比Moore状态机需要更少的状态。Mealy状态机的不足之处就是在与另一个状态机进行通信时，如果输出出乎意料地严重依赖于其它事件的序列或时序，就可能会发生紊乱情况。

⑷ 状态机图的用途

状态存储关于过去的信息，就是说：它反映从系统开始到现在时刻的输入变化。转移指示状态变更，并且用必须满足确使转移发生的条件来描述它。动作是在给定时刻要进行的活动的描述。有多种类型的动作：

进入动作（entry action）：在进入状态时进行退出动作：在退出状态时进行输入动作：依赖于当前状态和输入条件进行转移动作：在进行特定转移时进行

FSM（有限状态机）可以使用上面图1那样的状态图（或状态转移图）来表示。此外可以使用多种类型的状态转移表。下面展示最常见的表示：当前状态（B）和条件（Y）的组合指示出下一个状态（C）。完整的动作信息可以只使用脚注来增加。包括完整动作信息的FSM定义可以使用状态表。
除了建模这里介绍的反应系统之外，有限状态自动机在很多不同领域中是重要的，包括电子工程、语言学、计算机科学、哲学、生物学、数学和逻辑学。有限状态机是在自动机理论和计算理论中研究的一类自动机。在计算机科学中，有限状态机被广泛用于建模应用行为、硬件电路系统设计、软件工程，编译器、网络协议、和计算与语言的研究。
接受器和识别器（也叫做序列检测器）产生一个二元输出，说要么“是”要么“否”来回答输入是否被机器接受。所有FSM的状态被称为要么接受要么不接受。在所有输入都被处理了的时候，如果当前状态是接受状态，输入被接受，否则被拒绝。作为规则，输入是符号（字符）；动作不使用。图2中的例子展示了接受单词"nice"的有限状态自动机，在这个FSM中唯一的接受状态是状态7。

机器还可以被描述为定义了一个语言，它包含了这个机器所接受而非拒绝的所有字词；我们称这个语言被这个机器接受。通过定义，FSM接受的语言是正则语言- 就是说，如果一个语言被某个FSM接受，那么它是正则的（cf. Kleene的定理）。

⑸ 程序优化的第三级：表驱动状态机

将问题抽象为另一种等价的数学模型或假想机器模型，比如构造出某种表驱动状态机；这一级其实是第二级的延伸，只是产生的效果更加明显，但它有其本身的特点（任何算法和优化活动都可以看作是他的投影）；这一级一般可以产生无与伦比的快速程序，
要达到这一级需要大量修炼的;并且思考时必须放弃很多已有的概念或者这些概念不再重要，比如：变量、指针、空间、函数、对象等，剩下的只应该是那个表驱动状态机； 我想把这种境界描述为：空寂中，一些输入驱动着一个带有状态的机器按设定好的最短路线运转着；除此之外have nothing; 既：把解决一个问题的算法看作一个机器，它有一些可变的状态、有一些记忆、有一些按状态运行的规则，然后一些输入驱动这个机器运转；这就是第三级要求的思考优化问题的切入点，也就是寻找一部机器，使它运行经过的路径最短(可能是速度也可能是空间等等)

⑹ “有限状态机”在编程中有哪些应用

1)文件校验

我们比较熟悉的校验算法有奇偶校验和CRC校验，这2种校验并没有抗数据篡改的能力，它们一定程度上能检测并纠正数据传输中的信道误码，但却不能防止对数据的恶意破坏。

MD5Hash算法的”数字指纹”特性，使它成为目前应用最广泛的一种文件完整性校验和(Checksum)算法，不少Unix系统有提供计算md5checksum的命令。

2)数字签名

Hash算法也是现代密码体系中的一个重要组成部分。由于非对称算法的运算速度较慢，所以在数字签名协议中，单向散列函数扮演了一个重要的角色。对Hash值，又称”数字摘要”进行数字签名，在统计上可以认为与对文件本身进行数字签名是等效的。而且这样的协议还有其他的优点。

3)鉴权协议

如下的鉴权协议又被称作”挑战--认证模式：在传输信道是可被侦听，但不可被篡改的情况下，这是一种简单而安全的方法。

⑺ 什么是有限状态机（FSM）

有限状态机（以下用FSM指代）是一种算法思想，简单而言，有限状态机由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。在Gof的23种设计模式里的state模式是一种面向对象的状态机思想，可以适应非常复杂的状态管理。

⑻ STP 生成树协议 状态机问题

不涂3个开关拓扑。只是要注意下一个端口，F0 / 1 - 3。少
开关，在三层交换机直接输入命令，创建VLAN 2
start命令在本质上是相同的的
开关>连接号开关VLAN
e
交换机（VLAN ）＃VLAN 2
交换机（VLAN）＃^ Z
开关＃CONF吨
开关（CONFIG）＃直径
开关（CONFIG）＃int范围F0 / 1 - 3
开关（范围配置，如果）＃SW模式t
开关（范围配置，如果）＃no shutdown命令

在这一点上，树立了良好的VLAN 2的三个阶段VLAN2的根桥
在SW1 SW1＃CONF终端
SW1（CONFIG）＃生成树VLAN 2根主要的
SW1（CONFIG）＃^ Z
集，查看
SW1＃显示生成树VLAN 2

VLAN0002生成树协议IEEE启用TOP
根ID优先级24578
地址0009.7C82.5992
这桥是根
你好时间，转发延迟2秒最大年龄20秒15秒
网桥ID优先级24578（优先级24576 SYS-ID-EXT 2）
地址0009.7C82。 5992
你好时间2秒最大年龄20秒转发延迟15秒
老化时间20

接口角色STS成本Prio.Nbr类型
------ -------------------------------------------------- ----------------
Fa0 / 1的Desg FWD 19 128.1点对点
的Fa0 / 2 Desg FWD 19 128.2 P2P

⑼ 如何学习有限状态机fsm

在数字电路系统中，有限状态机是一种十分重要的时序逻辑电路模块，它对数字系统的设计具有十分重要的作用。
有限状态机是指输出取决于过去输入部分和当前输入部分的时序逻辑电路。一般来说，除了输入部分和输出部分外，有限状态机还含有一组具有“记忆”功能的寄存器，这些寄存器的功能是记忆有限状态机的内部状态，它们常被称为状态寄存器。在有限状态机中，状态寄存器的的下一个状态不仅与输入信号有关，而且还与该寄存器的当前状态有关，因此有限状态机又可以认为是组合逻辑和寄存器逻辑的一种组合。其中，寄存器逻辑的功能是存储有限状态机的内部状态；而组合逻辑有可以分为次态逻辑和输出逻辑两部分，次态逻辑的功能是确定有限状态机的下一个状态，输出逻辑的功能是确定有限状态机的输出。
在实际的应用中，根据有限状态机是否使用输入信号，设计人员经常将其分为Moore型有限状态机和Mealy型有限状态机两种类型。1 Moore型有限状态机 其输出信号仅与当前状态有关，即可以把Moore型有限状态的输出看成是当前状态的函数。2 Mealy型有限状态机 其输出信号不仅与当前状态有关，而且还与所有的输入信号有关，即可以把Mealy型有限状态机的输出看成是当前状态和所有输入信号的函数。
有限状态机（FSM）又称为有限状态自动机或简称状态机，是表示有限个状态以及这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。
状态存储关于过去的信息，就是说它反映从系统开始到现在时刻的输入变化。转移指示状态变更，并且用必须满足来确使转移发生的条件来描述它。动作是在给定时刻要进行的活动的描述。有多种类型的动作：
进入动作（Entry action）
在进入状态时进行
退出动作
在退出状态时进行
输入动作
依赖于当前状态和输入条件进行
转移动作
在进行特定转移时进行
有限状态机是一种算法思想，简单而言，有限状态机由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。在Gof的23种设计模式里的state模式是一种面向对象的状态机思想，可以适应非常复杂的状态管理。
现在，在硬件领域，FSM被用于电路设计，而在软件领域被普遍用于搜索引擎的分词、编译器实现、游戏开发和工作流引擎实现。游戏开发中，通常用FSM实现NPC控制。在工作流引擎实现中，通常用FSM来实现对于流程实例、活动实例、转移实例、工作项实例的状态迁移。FSM的实现方式有多种，在工作流引擎中我们一般采用面向对象的方式来实现FSM。

⑽ 区块链有几种共识算法

Ripple Consensus（瑞波共识算法）
使一组节点能够基于特殊节点列表达成共识。初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的该俱乐部会员投票通过。共识遵循这核心成员的51%权力，外部人员则没有影响力。由于该俱乐部由“中心化”开始，它将一直是“中心化的”，而如果它开始腐化，股东们什么也做不了。
5、PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance（实用拜占庭容错算法）
PBFT是一种状态机副本复制算法，即服务作为状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态，同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示，使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便，假设|R|=3f+1，这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本，但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
PBFT算法主要特点如下：客户端向主节点发送请求调用服务操作；主节点通过广播将请求发送给其他副本；所有副本都执行请求并将结果发回客户端；客户端需要等待f+1个不同副本节点发回相同的结果，作为整个操作的最终结果。