Java の有限状態マシン
Sheeraz Gul
2023年10月12日
有限状態マシンは、パターンを認識するために使用されます。このチュートリアルでは、Java で有限状態マシンを実装する方法を示します。
Java の有限状態マシン
有限オートマトンマシンとも呼ばれる有限状態マシンは、シンボルの文字列を入力として受け取り、それに応じて状態を変更します。遷移は、入力で目的のシンボルが見つかったときに発生します。遷移中、オートマトンは同じ状態を維持するか、次の状態に変更できます。
以下の手順に従って、Java で有限状態マシンを実装します。
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まず、有限状態マシンをモデル化するラッパークラスを作成します。
そのラッパークラスには、具体的な状態オブジェクトの配列、現在の状態へのインデックス、および状態遷移テーブルが含まれます。
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次に、すべてのクライアント要求が現在の状態オブジェクトに委任されます。
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次に、状態基本クラスを作成して、具体的な状態を交換可能にします。
その状態基本クラスは、すべての状態のデフォルトの動作を指定します。
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最後に、状態から派生したクラスは、必要なメッセージのみをオーバーライドします。
上記の手順に基づいて、Java で有限状態マシンを実装しましょう。
package delftstack;
// Step 1. create a wrapper class which models the finite state machine.
class Java_FSM {
// Step 2. wrapper class states
private FSM_State[] FSM_States = {new State1(), new State2(), new State3()};
// Step 4. wrapper class transitions
private int[][] FSM_Transition = {{0, 1, 2}, {2, 2, 0}, {1, 0, 2}};
// Step 3. wrapper class current state
private int Current_State = 0;
private void FSM_Next(int Message) {
Current_State = FSM_Transition[Current_State][Message];
}
// Step 5. all client requests will be delegated to the current state object.
public void FSM_ON() {
FSM_States[Current_State].FSM_ON();
FSM_Next(0);
}
public void FSM_OFF() {
FSM_States[Current_State].FSM_OFF();
FSM_Next(1);
}
public void FSM_ACK() {
FSM_States[Current_State].FSM_ACK();
FSM_Next(2);
}
}
// Step 6. Create a state base class to make the concrete states interchangeable.
// Step 7. state base class will specify the default behavior of all states
abstract class FSM_State {
public void FSM_ON() {
System.out.println("An error occurred");
}
public void FSM_OFF() {
System.out.println("An error occurred");
}
public void FSM_ACK() {
System.out.println("An error occurred");
}
}
class State1 extends FSM_State {
public void FSM_ON() {
System.out.println("State1 + ON = State3");
}
public void FSM_OFF() {
System.out.println("State1 + OFF = State2");
}
public void FSM_ACK() {
System.out.println("State1 + Ack = State1");
}
}
class State2 extends FSM_State {
public void FSM_ON() {
System.out.println("State2 + ON = State1");
}
public void FSM_OFF() {
System.out.println("State2 + OFF = State3");
}
}
class State3 extends FSM_State {
// Step 8. state derived class will only override the messages it require to
public void FSM_ON() {
System.out.println("State3 + ON = State2");
}
}
public class Finite_State_Machine {
public static void main(String[] args) {
Java_FSM JavaFSM = new Java_FSM();
int[] Messages = {1, 1, 2, 2, 0, 0, 1, 2};
for (int Message : Messages) {
if (Message == 0) {
JavaFSM.FSM_ON();
} else if (Message == 1) {
JavaFSM.FSM_OFF();
} else if (Message == 2) {
JavaFSM.FSM_ACK();
}
}
}
}
上記のコードは、入力メッセージに基づいて状態を変更する有限状態マシンを示しています。出力を参照してください：
State1 + OFF = State2
State2 + OFF = State3
An error occurred
An error occurred
State3 + ON = State2
State2 + ON = State1
An error occurred
State1 + Ack = State1
著者： Sheeraz Gul
Sheeraz is a Doctorate fellow in Computer Science at Northwestern Polytechnical University, Xian, China. He has 7 years of Software Development experience in AI, Web, Database, and Desktop technologies. He writes tutorials in Java, PHP, Python, GoLang, R, etc., to help beginners learn the field of Computer Science.
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