下面是一个使用Python编写的图灵机,用于识别语言L={a^m b^n a^m b^n | m,n≥0}:
class TuringMachine:
def __init__(self, tape):
self.tape = tape
self.current_state = 'q0'
self.head_position = 0
self.transitions = {
('q0', 'a'): ('q1', 'X', 'R'),
('q1', 'a'): ('q1', 'a', 'R'),
('q1', 'b'): ('q2', 'Y', 'R'),
('q2', 'b'): ('q2', 'b', 'R'),
('q2', 'a'): ('q3', 'a', 'R'),
('q3', 'a'): ('q3', 'a', 'R'),
('q3', 'b'): ('q4', 'b', 'L'),
('q4', 'Y'): ('q4', 'Y', 'L'),
('q4', 'X'): ('q4', 'X', 'L'),
('q4', 'a'): ('q4', 'a', 'L'),
('q4', 'b'): ('q5', 'b', 'L'),
('q5', 'a'): ('q6', 'a', 'L'),
('q6', 'a'): ('q6', 'a', 'L'),
('q6', 'b'): ('q6', 'b', 'L'),
('q6', 'X'): ('q6', 'X', 'L'),
('q6', 'Y'): ('q6', 'Y', 'L'),
('q6', ' '): ('q7', ' ', 'R')
}
def run(self):
while self.current_state != 'q7':
transition = self.transitions.get((self.current_state, self.tape[self.head_position]))
if transition is None:
return False
new_state, new_symbol, move_direction = transition
self.tape = self.tape[:self.head_position] + new_symbol + self.tape[self.head_position+1:]
self.head_position += 1 if move_direction == 'R' else -1
self.current_state = new_state
return True
tape = input("请输入输入字符串: ")
tm = TuringMachine(tape)
if tm.run():
print("输入字符串属于语言L")
else:
print("输入字符串不属于语言L")
在上面的代码中,我们创建了一个名为TuringMachine的类来表示图灵机。构造函数中,我们初始化了图灵机的初始状态、磁带、头位置和状态转换规则。transitions
是一个字典,其中键是当前状态和当前读入的符号,值是一个三元组,包含新的状态、新的写入符号和头的移动方向。
run
方法是图灵机的主要执行逻辑。它使用一个循环来不断读取输入符号,并根据当前状态和输入符号查找对应的状态转换规则。如果找到了合适的转换规则,则更新磁带上的符号、头位置和当前状态,继续执行。直到当前状态为终止状态(在本例中设定为'q7')时,图灵机停止运行。
最后,我们从用户输入中获取输入字符串,并创建一个图灵机对象来处理该字符串。如果图灵机成功运行并停止在终止状态上,则输出输入字符串属于语言L;否则输出输入字符串不属于语言L。