状态机的概念

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1、状态机的概念状态机是软件编程中的一个重要概念。比这个概念更重要的是对它的灵活应用。在一个 思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。比如说一个按键命令解析程序，就可以被看做状态机：本来在A状态下，触发一个按键 后切换到了B状态；再触发另一个键后切换到C状态，或者返回到A状态。这就是最简单的 按键状态机例子。实际的按键解析程序会比这更复杂些，但这不影响我们对状态机的认识。进一步看，击键动作本身也可以看做一个状态机。一个细小的击键动作包含了：释放、 抖动、闭合、抖动和重新释放等状态。同样，一个串行通信的时序（不管它是遵循何种协议，标准串口也好、I2C也好；也不 管它是有线的、还是红外的、无

2、线的）也都可以看做由一系列有限的状态构成。显示扫描程序也是状态机；通信命令解析程序也是状态机；甚至连继电器的吸合/释放 控制、发光管（LED）的亮/灭控制又何尝不是个状态机。当我们打开思路，把状态机作为一种思想导入到程序中去时，就会找到解决问题的一条 有效的捷径。有时候用状态机的思维去思考程序该干什么，比用控制流程的思维去思考，可 能会更有效。这样一来状态机便有了更实际的功用。程序其实就是状态机。也许你还不理解上面这句话。请想想看，计算机的大厦不就是建立在0”和T”两个 基本状态的地基之上么？状态机的要素状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状 态机的内在因

3、果关系的考虑。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如 下： 现态：是指当前所处的状态。 条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态 的迁移。 动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧 保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。 次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一 旦被激活，就转变成新的“现态”了。如果我们进一步归纳，把“现态”和“次态”统一起来，而把“动作”忽略（降格处理）， 则只剩下两个最关键的要素，即：状态、迁移条件。状态机的表示

4、方法有许多种，我们可以用文字、图形或表格的形式来表示一个状态机。纯粹用文字描述是很低效的，所以就不介绍了。接下来先介绍图形的方式。状态迁移图（STD）状态迁移图（STD），是一种描述系统的状态、以及相互转化关系的图形方式。状态迁 移图的画法有许多种，不过一般都大同小异。我们结合一个例子来说明一下它的画法，如图 1所示。图1状态迁移图 状态框：用方框表示状态，包括所谓的“现态”和“次态”。 条件及迁移箭头：用箭头表示状态迁移的方向，并在该箭头上标注触发条件。 节点圆圈：当多个箭头指向一个状态时，可以用节点符号（小圆圈）连接汇总。 动作框：用椭圆框表示。 附加条件判断框：用六角菱形框表示。状态迁移

5、图和我们常见的流程图相比有着本质的区别，具体体现为：在流程图中，箭头 代表了程序PC指针的跳转；而在状态迁移图中，箭头代表的是状态的改变。我们会发现，这种状态迁移图比普通程序流程图更简练、直观、易懂。这正是我们需要 达到的目的。状态迁移表除了状态迁移图，我们还可以用表格的形式来表示状态之间的关系。这种表一般称为状态迁移表。表1就是前面介绍的那张状态迁移图的另一种描述形式。表1状态迁移表1劲棺koti i由1亠杠乂Fu.b EUS J-r-ft.SJutHlmm 1我爭i:yr 采用表格方式来描述状态机，优点是可容纳更多的文字信息。例如，我们不但可以在 状态迁移表中描述状态的迁移关系，还可以把每

6、个状态的特征描述也包含在内。 如果表格内容较多，过于臃肿不利于阅读，我们也可以将状态迁移表进行拆分。经过 拆分后的表格根据其具体内容，表格名称也有所变化。 比如，我们可以把状态特征和迁移关系分开列表。被单独拆分出来的描述状态特征的 表格，也可以称为“状态真值表”。这其中比较常见的就是把每个状态的显示内容单独列表。 这种描述每个状态显示内容的表称之为“显示真值表”。同样，我们把单独表述基于按键的 状态迁移表称为“按键功能真值表”。另外，如果每一个状态包含的信息量过多，我们也可 以把每个状态单独列表。 由此可见，状态迁移表作为状态迁移图的有益补充，它的表现形式是灵活的。 状态迁移表优点是信息涵盖面大，缺点是视觉上不够直观，因此它并不能取代状态迁 移图。比较理想的是将图形和表格结合应用。用图形展现宏观，用表格说明细节。二者互为 参照，相得益彰。