图灵机的组成(图灵机的组成元素)

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1、图灵机，又称图灵计算、图灵计算机，是由数学家阿兰·麦席森·图灵(1912~1954)提出的一种抽象计算模型，即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象，由一个虚拟的机器替代人们进行数学运算。

2、所谓的图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。

3、有一个机器头在纸带上移来移去。

4、机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。

5、在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。

6、1936年，阿兰·图灵(1912-1954)提出了一种抽象的计算模型 -- 图灵机 (Turing Machine)。

7、图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作:在纸上写上或擦除某个符号;把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置;而在每个阶段，人要决定下一步的动作，依赖于 (a) 此人当前所关注的纸上某个位置的符号和(b) 此人当前思维的状态。

8、为了模拟人的这种运算过程，图灵构造出一台假想的机器，该机器由以下几个部分组成:一条无限长的纸带 TAPE。

9、纸带被划分为一个接一个的小格子，每个格子上包含一个来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号 表示空白。

10、纸带上的格子从左到右依此被编号为 0,1,2,... ，纸带的右端可以无限伸展。

11、2.一个读写头 HEAD。

12、该读写头可以在纸带上左右移动，它能读出当前所指的格子上的符号，并能改变当前格子上的符号。

13、3.一套控制规则 TABLE。

14、它根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态。

15、4.一个状态寄存器。

16、它用来保存图灵机当前所处的状态。

17、图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊的状态，称为停机状态。

18、参见停机问题。

19、注意这个机器的每一部分都是有限的，但它有一个潜在的无限长的纸带，因此这种机器只是一个理想的设备。

20、图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任何计算过程。

21、在某些模型中，读写头沿着固定的纸带移动。

22、要进行的指令(q1)展示在读写头内。

23、在这种模型中"空白"的纸带是全部为 0 的。

24、有阴影的方格，包括读写头扫描到的空白，标记了 1,1,B 的那些方格，和读写头符号，构成了系统状态。

25、(由 Minsky (1967) p.121 绘制)。

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