简单了解状态机

Posted 2022-02-12 想文艺一点的程序员

1、有限状态机

（1）常说的状态机是指有限状态机 FSM（Finite State Machine）。FSM 指有有限个状态（一般是一个状态变量的值）。

（2）机器在接收到外部输入的信号后，会综合考虑当前自己的状态和用户输入的信息。然后机器做出一个动作，跳转到另外一个状态。

（3）状态机的3个关键点：当前状态、外部输入、下一个状态。

2、两种状态机

Moore 型状态机

• 相对简单，输出只与当前的状态有关（与输入信号状态无关）
• 此时输入信号也不是完全没用，他的作用是用作 激励作用。

Mealy 型状态机

• 输出不只和当前状态有关，还与输入信号有关。
• 综合考虑两个情况：当前状态、输入值。

举例：冰、水、水蒸气 + 火（外部输入）

• 自己当前状态是冰 + 外部输入是火 ----> 下一个状态就会变成 水
• 自己当前状态是水 + 外部输入是火----> 下一个状态就会变成 水蒸气
• 自己当前状态是水蒸气 + 外部输入是火----> 下一个状态就 还是水蒸气

3、状态机的主要用途

电路设计、FPGA程序设计、软件设计

（1）电路设计、FPGA程序设计、里面涉及了大量的状态机原理。

（2）软件设计（框架类型的设计，譬如操作系统的 GUI 系统，一般称为消息机制）

4、C 语言实现一个简单的状态机

题目：开锁状态机

功能描述：用户连续输入正确的密码则会开锁，如果密码输入过程出现错误，则锁会退回到初始状态重新计入密码。即用户只需要连续输入正确的密码即可开锁（输入错误不用撤销、也不用删除）

题目分析：用户密码输入错误、状态机会自动将锁置为初始状态。

#include <stdio.h>

// 1、给状态机定义有限个状态集
typedef enum

	STATE1,    
    STATE2,  
    STATE3,  
    STATE4,  
    STATE5,  
    STATE6,
    STATE7,    
STATE;

int main(void)

    int num = 0;
    // current_sate 记录状态机的当前状态，初始为 STATE1 
    // 用户每输入一个正确的密码，current_sate 就走一步 ，一直到 STATE6 后锁就开了
    // 用户只要写错一个密码，current_sate 就会回退为 STATE1 
    STATE current_sate = STATE1;  // 状态机的初始状态为 STATE1
    
    // 2、实现一个用户循环输入密码的循环
    printf("请输入密码，直到密码正确开锁 \\n");
    
    while(1) // 输入正确之后，break 跳出去
    
        scanf("%d",&num);
        printf("num = %d \\n",num);
         // 3、处理用户的本次输入
        switch(current_sate)
        
            case STATE1:
                if(num == 1)
                
                    current_sate = STATE2; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;
          
            case STATE2:
                if(num == 2)
                
                    current_sate = STATE3; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;
           
            case STATE3:
                if(num == 3)
                
                    current_sate = STATE4; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;
                
             case STATE4:
                if(num == 4)
                
                    current_sate = STATE5; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;
             
            case STATE5:
                if(num == 5)
                
                    current_sate = STATE6; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;
             
            case STATE6:
                if(num == 6)
                
                    current_sate = STATE7; 
                
                else
                
                     current_sate = STATE1; 
                
                 break;    
        
        
        if(current_sate == STATE7)
        
            printf("密码输入正确，锁开了\\n");
            break;
        
    
    
    return 0;