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“活”過來的經(jīng)典計算機——圖靈機

2017-01-03 19:07:04陳凱
中國信息技術(shù)教育 2016年23期
關(guān)鍵詞:陳凱紙帶邊玩

陳凱

圖靈機是一個數(shù)學(xué)模型,這個模型很有用。例如,人們可以借助圖靈機證明世界上存在的某些問題,是不可能被任何有步驟的、確定性的算法解決的。又如,人們可以借助圖靈機證明,在不改變機械結(jié)構(gòu)的前提下,讓機器做不同的運算。但除了狂熱的電子發(fā)燒友,世界上并沒有多少人真正利用圖靈機來解決工作中的實際問題,不過,或許可以把圖靈機當(dāng)成一臺考驗智力的游戲機,不同的任務(wù)就像一道道游戲關(guān)卡,通關(guān)之后,便會對圖靈機的深刻內(nèi)涵有所領(lǐng)悟。

如果在搜索引擎中搜索“turing machine simulator”,可以找到許多不同的圖靈機模擬器,本文以https://turingmachinesimulator.com網(wǎng)站提供的圖靈機模擬器為例(如下圖),邊玩邊學(xué),看看圖靈機是怎么工作的。

由上圖可以看出,圖靈機構(gòu)造很簡單,由一條紙帶、一個指向紙帶的讀寫頭構(gòu)成?!癓oad”窗口用于設(shè)置紙帶上原始的數(shù)據(jù)。

程序運行的原理很容易理解,讀寫頭只要讀到“0”,就往右移動,并且機器狀態(tài)總是在q0和q1兩者間發(fā)生變化,最后若變回q0,則說明讀了偶數(shù)次“0”。如果讀寫頭讀到的數(shù)字和寫的數(shù)字一樣,其實就是保持紙帶數(shù)據(jù)不變。如果讀寫頭更改紙帶上的數(shù)據(jù),便會使紙帶和讀寫頭的變化更復(fù)雜。

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有了上面的基礎(chǔ),就可以編寫出一些好玩的程序。:-)是一張瞇著眼睛的笑臉,8-(是一張瞪大眼睛憤怒的臉,可以借助圖靈機讓兩張臉快速切換,程序如下。圖靈大概沒想到他的模型還能產(chǎn)生動畫片的效果。

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