状态机

状态机是一种数学模型，用于描述系统在不同时间段内所处的状态以及在接收到特定事件时可能进行的转换操作。它可以被看作是一些状态及其之间的转移所组成的图形。

1.状态机的概念

状态机是一个基于状态的、离散式的计算模型。普遍应用于自动化控制、计算机科学、电路设计、通信系统等领域。典型的状态机被定义为由状态集合、转移集合和初始状态构成的元组。

状态机能够使实际应用问题变得清晰简单，因为它只关注于本质而忽略了副部分，同时可提高问题的可控性和可维护性。

2.状态机类型

根据状态机所表达的语义以及它的行为方式，可以将状态机分类为有限状态机（FSM）和扩展状态机（ESM）两种类型。

1. 有限状态机：FSM是一类相对简单的状态机，它能排列几乎所有的自动反应过程。FSM包含一个特定的输入子集，通过此子集上的输入操作来改变其状态。
2. 扩展状态机：ESM是一种功能更强大的状态机，可以描述更为复杂的行为。它具有不同于FSM的执行过程和语义模型，并且加入了记忆设备（存储单元）来维护历史信息。

3.状态机模式

状态机在软件开发中的应用已成常态，广泛应用于编程和系统设计领域。其中，常见的状态机模式包括：

1. Moore 状态机：输出仅依赖于当前状态，与输入无关。
2. Mealy 状态机：输出不仅依赖于当前状态，还依赖于输入。
3. Harel 状态机：将状态机转换为分层结构的方式，能够更好地处理系统的高级别性质如并发和同步，可读性更高。