โปรแกรมเชิงวัตถุสามารถมองเห็นเป็นเครื่องสถานะ จำกัด ได้หรือไม่?

นี่อาจเป็นคำถามเชิงปรัชญา / พื้นฐาน แต่ฉันแค่ต้องการชี้แจง

ในความเข้าใจของฉัน Finite State Machine เป็นวิธีการสร้างแบบจำลองระบบซึ่งผลลัพธ์ของระบบจะไม่เพียงขึ้นอยู่กับอินพุตปัจจุบัน แต่ยังรวมถึงสถานะปัจจุบันของระบบด้วย นอกจากนี้ตามชื่อที่แสดงให้เห็นมันเครื่องสถานะ จำกัด สามารถแบ่งออกเป็นจำนวน จำกัด ของรัฐที่มีสถานะและพฤติกรรมของตน

ถ้าสิ่งนี้ถูกต้องวัตถุทุกชิ้นที่มีข้อมูลและฟังก์ชั่นควรเป็นสถานะในแบบจำลองเชิงวัตถุของเราหรือไม่ทำให้การออกแบบเชิงวัตถุใด ๆ เป็นเครื่องสถานะ จำกัด ?

ถ้านั่นไม่ใช่การตีความของ FSM ในการออกแบบวัตถุสิ่งที่ผู้คนหมายถึงอย่างแน่นอนเมื่อพวกเขาใช้ FSM ในซอฟต์แวร์? ฉันพลาดอะไรไปรึเปล่า?

ขอบคุณ

โปรแกรมแบบเธรดเดี่ยวใด ๆ ที่ทำงานบนเครื่องที่มีจำนวน จำกัด ของพื้นที่จัดเก็บสามารถจำลองเป็นเครื่องสถานะ จำกัด สถานะเฉพาะในเครื่องสถานะ จำกัด จะแสดงค่าเฉพาะของหน่วยเก็บข้อมูลที่เกี่ยวข้องทั้งหมด - ตัวแปรโลคัล, ตัวแปรโกลบอล, ที่เก็บข้อมูลฮีป, ข้อมูลที่ถูกแลกเปลี่ยนในหน่วยความจำเสมือน, แม้กระทั่งเนื้อหาของไฟล์ที่เกี่ยวข้อง กล่าวอีกนัยหนึ่งจะมีรัฐจำนวนมากในรูปแบบสถานะ จำกัด นั้นแม้จะเป็นโปรแกรมที่ไม่สำคัญก็ตาม

แม้ว่าโปรแกรมของคุณจะมีเพียงตัวแปรเดียวทั่วโลกซึ่งเป็นชนิดจำนวนเต็ม 32 บิต แต่ก็มีความหมายอย่างน้อย 2 ^ 32 (มากกว่า 4 พันล้านครั้ง) และนั่นไม่ได้คำนึงถึงตัวนับโปรแกรมและ call stack

หุ่นยนต์แบบกดลงนั้นดูสมจริงมากขึ้นสำหรับสิ่งนี้ มันเป็นหุ่นยนต์ที่มีขอบเขต จำกัด แต่มีแนวคิดในตัวของสแต็ก มันไม่ได้เป็น call-stack เหมือนภาษาการเขียนโปรแกรมส่วนใหญ่

มีคำอธิบายของ Wikipediaแต่อย่าจมดิ่งลงในส่วนคำจำกัดความที่เป็นทางการ

มีการใช้ออโตบอร์ดแบบกดลงเพื่อคำนวณแบบจำลองทั่วไป เครื่องจักรทัวริงจะคล้ายกันแต่ไม่เหมือนกัน IIRC - แม้ว่าความสามารถในการคำนวณของพวกเขาจะเทียบเท่า

ขอบคุณที่เควินไคลน์ชี้ให้เห็นข้อผิดพลาดข้างต้น - เนื่องจากวิกิพีเดียชี้ให้เห็นว่าการกดออโตมาต้านั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องสถานะ จำกัด แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเครื่องทัวริง

ผมไม่ทราบว่านี้ผายลมสมองมาจาก - ฉันทำรู้บริบทที่มีความละเอียดอ่อนไวยากรณ์มีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าบริบทฟรีและที่บริบทไวยากรณ์ที่มีความสำคัญไม่สามารถแยกวิเคราะห์โดยใช้หุ่นยนต์ผลักดันลงง่ายๆ ฉันยังรู้ว่าในขณะที่เป็นไปได้ที่จะแยกไวยากรณ์ไวยากรณ์ที่ไม่มีบริบทใด ๆ ในเวลาเชิงเส้น แต่โดยทั่วไปแล้วจะใช้เวลามากกว่า (กดลง) ออโตเมติกแบบกดลงเพื่อทำสิ่งนั้น ดังนั้นฉันจะจบลงได้อย่างไรว่าการเชื่อว่าหุ่นยนต์แบบกดลงนั้นเทียบเท่ากับเครื่องจักรทัวริงที่แปลกประหลาด

บางทีฉันอาจกำลังคิดว่าหุ่นยนต์แบบกดลงที่มีการเพิ่มเครื่องจักรพิเศษบางอย่าง แต่นั่นก็เหมือนกับการนับจำนวนเครื่องจักรอัตโนมัติที่มีค่าเทียบเท่ากับเครื่องจักรแบบกดลง (เพียงแค่เพิ่มและใช้ประโยชน์จากกองซ้อน)

ออโต้แบบกดลงมีความสำคัญในการแยกวิเคราะห์ ฉันคุ้นเคยกับพวกเขาเพียงพอในบริบทนั้น แต่ฉันไม่เคยศึกษาพวกเขาเป็นแบบจำลองการคำนวณทางวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ดังนั้นฉันจึงไม่สามารถให้รายละเอียดมากกว่าที่ฉันมีอยู่

เป็นไปได้ที่จะจำลองวัตถุ OOP เดียวเป็นเครื่องสถานะ จำกัด สถานะของเครื่องจะถูกกำหนดโดยสถานะของตัวแปรสมาชิกทั้งหมด โดยปกติคุณจะนับเฉพาะสถานะที่ถูกต้องระหว่างการเรียกใช้เมธอด (ไม่ใช่ระหว่าง) อีกครั้งโดยทั่วไปคุณจะมีรัฐจำนวนมากที่ต้องกังวล - เป็นสิ่งที่คุณอาจใช้เป็นแบบจำลองเชิงทฤษฎี แต่คุณไม่ต้องการระบุรัฐเหล่านั้นทั้งหมดยกเว้นในกรณีเล็ก ๆ น้อย ๆ

มันเป็นเรื่องธรรมดาแม้ว่าแบบจำลองบางแง่มุมของสถานะของวัตถุโดยใช้เครื่องจักรสถานะ จำกัด กรณีทั่วไปคือ AI สำหรับวัตถุในเกม

นี่คือสิ่งที่มักทำเมื่อกำหนด parser โดยใช้โมเดลออโตเมติกแบบกดลง แม้ว่าจะมีชุด จำกัด ของรัฐในรูปแบบของรัฐเพียงรุ่นนี้เป็นส่วนหนึ่งของรัฐ parser - ข้อมูลเพิ่มเติมจะถูกเก็บไว้ในตัวแปรเสริมข้างรัฐ การแก้ปัญหาเช่นปัญหา 4 พันล้านสถานะสำหรับหนึ่งจำนวนเต็มไม่ระบุรัฐเหล่านั้นทั้งหมดเพียงแค่รวมตัวแปรจำนวนเต็ม ในแง่หนึ่งมันยังคงเป็นส่วนหนึ่งของสถานะออโตเมติกแบบกดลง แต่ก็เป็นวิธีการจัดการที่ดีกว่าการวาดเอฟเฟกต์ 4 พันล้านฟองบนไดอะแกรม

ปัญหาไม่ได้ว่าสิ่งที่ "เป็น" หรือ "ไม่ใช่" เครื่องสถานะ จำกัด กลไกสถานะอัน จำกัด เป็นแบบจำลองทางจิตที่อาจเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจบางสิ่งหากสิ่งนั้นสามารถคิดเป็นหนึ่งได้

โดยทั่วไปแล้วโมเดลสถานะเครื่องจักรอัน จำกัด ใช้กับสิ่งที่มีสถานะจำนวนน้อยเช่นไวยากรณ์ปกติหรือซีเควนเซอร์คำสั่งของคอมพิวเตอร์

เพื่อตอบคำถามของคุณโดยตรง: ไม่แน่นอน ดูเหมือนจะไม่มีทฤษฎีทางคณิตศาสตร์อย่างเป็นทางการสำหรับ OOP ที่แลมบ์ดาแคลคูลัสและ / หรือ Combinatory Logic ภายใต้การเขียนโปรแกรมที่ใช้งานได้ต่ำกว่าหรือ Turing Machines ภายใต้โปรแกรมทั่วไปที่จำเป็น

ดูคำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับสแต็คโฟลว์สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

ฉันเดาว่าการขาดทฤษฎีทางคณิตศาสตร์พื้นฐานคือเหตุผลที่ทุกคนรู้ว่า "วัตถุ" คืออะไรเมื่อพวกเขาเห็นมัน แต่ไม่มีใครเห็น "วัตถุ" ค่อนข้างเหมือนกับคนอื่น ๆ

ไม่ไม่จริงเลย เครื่องสถานะปกติโดยปกติจะจดจำข้อมูลหนึ่งส่วนเท่านั้น: สถานะปัจจุบัน

แอปพลิเคชันทั่วไปของ FSM คือ lexing หรือการแยก ตัวอย่างเช่นเมื่อเราทำการเล็มมันเป็นเรื่องปกติที่จะเข้ารหัสการกระทำสำหรับอินพุตที่เป็นไปได้ในแง่ของสถานะปัจจุบันและค่าของอินพุต

ตัวอย่างเช่นเราอาจมีสถานะ NUMBER ที่เรากำลังอ่านตัวเลขของตัวเลข หากอักขระตัวถัดไปที่เราอ่านเป็นตัวเลขเราจะอยู่ในสถานะ NUMBER หากเป็นช่องว่างหรือแท็บเราจะคืนค่าตัวเลขและจากนั้นไปยังสถานะ WHITE_SPACE บางอย่างหรือบางสิ่งตามลำดับนั้น

ตอนนี้มันเป็นความจริงอย่างแน่นอนว่าใน FSM ทั่วไป (โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้ในซอฟต์แวร์) เราจบลงด้วยบิตและชิ้นส่วนทางเทคนิคที่ไม่เหมาะกับ FSM ที่ผสมกับ FSM เอง ตัวอย่างเช่นเมื่อเราอ่านตัวเลขจำนวนหนึ่งคุณมักจะบันทึกตำแหน่งของตัวเลขแรกดังนั้นเมื่อคุณไปถึงจุดสิ้นสุดคุณสามารถคำนวณค่าของตัวเลขได้อย่างง่ายดาย

FSM นั้นมีข้อ จำกัด บางประการ - ไม่มีกลไกในการนับ ตัวอย่างเช่นพิจารณาภาษาที่ใช้ "/ " เพื่อเริ่มความคิดเห็นและ " /" เพื่อสิ้นสุดความคิดเห็น lexer อาจมีสถานะ COMMENT ที่ป้อนเมื่อเห็นโทเค็น ' / ' ไม่มีวิธีในจุดนี้ (ขาดการเพิ่มสถานะอื่นเช่น COMMENT2) เพื่อตรวจหา "/ " อื่นและตระหนักว่ามันเกี่ยวข้องกับความคิดเห็นที่ซ้อนกัน แต่ในสถานะความคิดเห็นมันจะรับรู้*/ว่าเป็นการบอกให้ออกจากสถานะความคิดเห็นและสิ่งอื่นจะทิ้งไว้ในสถานะความคิดเห็น

ดังที่กล่าวไว้คุณสามารถรวมสถานะ COMMENT2 สำหรับความคิดเห็นที่ซ้อนกัน - และในนั้นสถานะ COMMENT3 และอื่น ๆ อย่างไรก็ตามในบางจุดคุณจะรู้สึกเบื่อกับการเพิ่มสถานะและนั่นจะเป็นตัวกำหนดความลึกในการซ้อนสูงสุดที่คุณอนุญาตสำหรับความคิดเห็น ด้วยตัวแยกวิเคราะห์รูปแบบอื่น ๆ (เช่นไม่ใช่เครื่องสถานะบริสุทธิ์ แต่เป็นสิ่งที่มีหน่วยความจำเหลือไว้ให้นับ) คุณสามารถติดตามความลึกการซ้อนของคุณโดยตรงดังนั้นคุณจึงอยู่ในสถานะ COMMENT จนกว่าจะถึงโทเค็นความคิดเห็นที่ใกล้เคียง ทำให้ยอดคงเหลือคงเหลือที่หนึ่งดังนั้นตัวนับของคุณกลับเป็น 0 และคุณออกจากสถานะ COMMENT

อย่างที่ฉันได้กล่าวไปแล้วเมื่อคุณเพิ่มตัวนับเช่นนั้นสิ่งที่คุณไม่มีก็คือ FSM อย่างแท้จริง ในเวลาเดียวกันก็เป็นจริงสวยใกล้ - โดยเฉพาะใกล้พอที่จะทำให้คุณสามารถจำลองเคาน์เตอร์โดยเพียงแค่การเพิ่มรัฐมากขึ้น

อย่างไรก็ตามในกรณีทั่วไปเมื่อมีคนพูดถึงการใช้งาน FSM ในซอฟต์แวร์พวกเขาจะทำให้มัน" สมเหตุสมผล " อย่างสมเหตุสมผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งซอฟต์แวร์จะตอบสนองต่ออินพุตปัจจุบันตามสถานะปัจจุบันเท่านั้นและมูลค่าของอินพุตนั้น หากปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับสิ่งอื่นมากพวกเขามักจะไม่เรียกมันว่าเครื่องรัฐ (อย่างน้อยถ้าพวกเขารู้ว่าสิ่งที่พวกเขากำลังพูดถึง)

ฉันไม่เชื่อว่าคำตอบที่ยอมรับนั้นถูกต้องทั้งหมด

คุณไม่สามารถจำลองโปรแกรมโดยพลการที่เขียนด้วยภาษาทัวริงสมบูรณ์ไม่ว่าจะเป็นเชิงวัตถุหรือไม่เป็นเครื่องไฟไนต์สเตท ภาษาคอมพิวเตอร์สมัยใหม่เกือบทุกภาษาเช่น Java, C ++ หรือ Smalltalk ล้วนเป็น Turing Complete

ตัวอย่างเช่นคุณไม่สามารถสร้าง Finite State Machine เพื่อรับรู้ลำดับของวัตถุที่คุณมีอินสแตนซ์ n ของวัตถุหนึ่งแล้วตามด้วย n อินสแตนซ์ของวัตถุอื่นเนื่องจากเครื่องจักรสถานะ จำกัด ไม่สามารถเขียน n ไปยังตัวแปรได้ พวกเขาสามารถอ่านอินพุตเท่านั้นและเปลี่ยนเป็นสถานะ