Máquinas de estado finito - Linguagens Formais e Autômatos Engenharia da Computação
Introdução
Olá, engenheiros de computação em formação! Hoje, vamos falar sobre máquinas de estado finito. Vamos começar com uma breve definição de máquinas de estado finito, e em seguida, discutiremos alguns exemplos de como elas são usadas em engenharia da computação.
Máquinas de estado finito
Máquinas de estado finito (FSMs, do inglês finite state machine) são modelos matemáticos que descrevem o comportamento de sistemas que podem estar em um número finito de estados. Elas são compostas de um conjunto de estados, um conjunto de entradas, um conjunto de saídas e uma tabela de transições.
Estados
Estados são as condições em que um sistema pode estar.
Entradas
Entradas são os estímulos que podem fazer com que um sistema mude de estado.
Saidas
Saidas são as respostas que um sistema produz quando recebe uma entrada.
Tabela de transições
A tabela de transições é uma tabela que define como um sistema muda de estado quando recebe uma entrada.
Exemplos de máquinas de estado finito
Aqui estão alguns exemplos de máquinas de estado finito:
- Um semáforo: Um semáforo pode estar em um dos três estados: verde, amarelo ou vermelho. O semáforo muda de estado dependendo da entrada de veículos ou pedestres.
- Um caixa eletrônico: Um caixa eletrônico pode estar em um dos vários estados: inicial, autenticação, seleção de operação, processamento de operação ou encerramento. O caixa eletrônico muda de estado dependendo da entrada do usuário.
- Um teclado: Um teclado pode estar em um dos vários estados: inicial, pressionando uma tecla, pressionando duas teclas ou pressionando três teclas. O teclado muda de estado dependendo da entrada do usuário.
Conclusão
Máquinas de estado finito são ferramentas poderosas que podem ser usadas para modelar o comportamento de sistemas que podem estar em um número finito de estados. Elas são usadas em uma variedade de aplicações em engenharia da computação, incluindo análise de linguagens, compiladores e sistemas de controle.
Aqui estão alguns exemplos adicionais de aplicações de máquinas de estado finito:
- Análise de linguagens: Máquinas de estado finito podem ser usadas para analisar a sintaxe de linguagens de programação. Isso pode ser usado para verificar se um código-fonte é válido ou para dividir um código-fonte em componentes menores.
- Compiladores: Máquinas de estado finito podem ser usadas para implementar a análise léxica e a análise sintática de compiladores.
- Sistemas de controle: Máquinas de estado finito podem ser usadas para implementar sistemas de controle, como semáforos e robôs.
Engenheiros de computação que trabalham com linguagens formais devem ter um conhecimento profundo de máquinas de estado finito. Ao entender como máquinas de estado finito funcionam, os engenheiros de computação podem usar essas ferramentas para resolver uma variedade de problemas em engenharia da computação.
Aqui estão alguns exemplos de como máquinas de estado finito podem ser usadas para analisar linguagens formais:
- Para verificar se uma string é válida para uma determinada linguagem, podemos usar uma máquina de estado finito para caminhar pela string e verificar se cada símbolo na string é permitido pela linguagem.
- Para dividir uma string em componentes menores, podemos usar uma máquina de estado finito para caminhar pela string e identificar os pontos em que a string pode ser dividida.
Aqui estão alguns exemplos de como máquinas de estado finito podem ser usadas para implementar compiladores:
- A análise léxica pode ser implementada usando uma máquina de estado finito para identificar os símbolos lexicais em um código-fonte.
- A análise sintática pode ser implementada usando uma máquina de estado finito para verificar se um código-fonte é válido sintaticamente.
Aqui estão alguns exemplos de como máquinas de estado finito podem ser usadas para implementar sistemas de controle:
- Um semáforo pode ser controlado por uma máquina de estado finito que muda o estado do semáforo dependendo da presença ou ausência de veículos ou pedestres.
- Um robô pode ser controlado por uma máquina de estado finito que move o robô de acordo com um conjunto de instruções.