Эмиль Пост и его роль в теории алгоритмов

Эмиль Пост и его роль в теории алгоритмов Выполнил студент3 курса, з331-и группыЗалесов Антон Александрович Оглавление Машина ПостаСистема команд машины ПостаПример программы решения задачи на машине Поста Машина ПостаМашина Поста работает с двоичным алфавитом и несколько проще в своем «устройстве». Можно сказать, что машина Поста является частным слу­чаем машины Тьюринга. Однако именно работа с двоич­ным алфавитом представляет наибольший интерес, по­скольку, как вы знаете, современный компьютер тоже ра­ботает с двоичным алфавитом. Машина ПостаАлгоритм, по которому работает машина Поста, будем называть программой.Договоримся о терминологии: под словом «программа» мы всегда будем понимать алгоритм, записанный по строгим правилам языка команд исполнителя — на языке программирования для данного исполнителя. Опишем архитектуру машины Поста. Име­ется бесконечная информационная лента, разделенная на позиции — клетки. В каждой клетке может либо сто­ять метка (некоторый знак), либо отсутствовать (пусто). v v v v v Вдоль ленты движется каретка — считывающее устройство. На рисун­ке она обозначена стрелкой. Каретка может передвигаться шагами: один шаг — смещение на одну клетку вправо или влево. Клетку, под которой установлена каретка, будем называть текущей.Каретка является еще и процессором машины. С ее помощью машина может:•распознать, пустая клетка или помеченная знаком;•стереть знак в текущей клетке;•записать знак в пустую текущую клетку. Машина ПостаЕсли произвести замену меток на единицы, а пустых клеток — на нули, то информацию на ленте можно будет рассматривать как аналог двоичного кода телеграфного сообщения или данных в памяти компьютера. Существенное отличие каретки-процессора машины Поста от процессора компьютера состоит в том, что в компьютере возможен доступ процессора к ячейкам памяти в произвольном порядке, а в машине Поста — только последовательно. Машина ПостаНазначение машины Поста — производить преобразования на информационной ленте. Исходное состояние ленты можно рассматривать как исходные данные задачи, конечное состояние ленты — результат реше­ния задачи. Кроме того, в исходные данные входит информация о начальном положении каретки. Система команд машины Поста Команда Действие n ← m Сдвиг каретки на шаг влево и переход к выполнению команды с номером m n → m Сдвиг каретки на шаг вправо и переход к выполнению команды с номером m n v m Запись метки в текущую пустую клетку и переход к выполнению команды с номером m n ↕ m Стирание метки в текущей клетке и переход к выполнению команды с номером m n ! Остановка выполнения программы n ? m,k Переход в зависимости от содержимого текущей клетки: если текущая клетка пустая, то следующей будет выполняться команда с номером m, если непустая – команда с номером k Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины v v v v Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины v Пример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2,4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины В процессе выполнения приведенной программы многократно повторя­ется выполнение команд с номерами 2 и 3. Такая ситуация называется циклом. Напомним, что цикл относится к числу основных алгоритмичес­ких структур вместе со следованием и ветвлением.