Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пояснительная записка_Курсовая1.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
878.26 Кб
Скачать

4 Разработка аналитической модели алгоритма с использованием нормальных алгоритмов маркова

Марковская подстановка – это операция над словами, заключающаяся в следующем:

в исходном слове γ ищется самое левое вхождение слова λ, если оно существует, λ заменяется β на в слове γ;

 полученное слово γ является результатом применения Марковской подстановки к слову γ;

 если λ слово не входит в слово γ, то говорят, что данная Марковская подстановка не применима к слову γ [3].

Задание: реализовать алгоритм над алфавитом , который выдает 1, если исходное слово содержит комбинациюbaccd, и 0 - в противном случае.

Реализация приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Правила НАМ

Примеры работы алгоритма представлены на рисунке 4.2 , если слово содержит искомую комбинацию символов. На рисунке 4.3 – не содержит.

abab01baccd110d

abab01x110d

bab01x110d

bb01x110d

b01x110d

01X110d

01x110

0x110

0x10

0x0

x0

x

1

Рисунок 4.2 – Пример работы алгоритма

abad01

bad01

bd01

d01

01

1

0

Рисунок 4.3 – Пример работы алгоритма

ВЫВОДЫ

В ходе выполнения курсовой работы были закреплены навыки работы с рекурсивными функциями, машинами Тьюринга и нормальными алгоритмами Маркова.

Особенно детально были изучены различные одноленточные машины Тьюринга. Также получены навыки построения графика временной сложности алгоритма.

В данной работе разработан программный продукт, демонстрирующий работу распознающей машины Тьюринга для языка L = {wwRwR│w {0,1}*}.

Результатом работы машины является символ “1” или “0”, в зависимости от слова, который записывается после входного слова.

Для данной машины Тьюринга был построен график временной сложности для входных слов длиной от 1 до 13.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Введение в теорию алгоритмов [Электронный ресурс]. – Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://th-algoritmov.narod.ru/1.htm

2. Алферова З. В. Теория алгоритмов. – М.: Издательство «Статистика», 1973. – 164 с.

3. Марков А.А. Теория алгорифмов./ А.А. Марков, Н.М. Нагорный - М.: Наука, 1984. -217 с.: ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

НА ТЕМУ: «Построение аналитических моделей алгоритмов и

оценка их сложности»

ПО КУРСУ: «Дискретные структуры»

Выдано:

студенту группы ПС-10А

Подтынному С.Д.

Руководитель:

Коломойцева И.А.

____________________

Донецк – 2011

1 Основанием для разработки является задание на курсовую работу, выданное кафедрой прикладной математики и информатики.

2 Целью разработки является создание программной модели машины Тьюринга, распознающей язык L = { wwRwR │w {0,1}* }, расчет и экспериментальная проверка расчета временной сложности МТ.

3 Требования к программе:

–при проверке слова на принадлежность языку необходимо запретить ввод с клавиатуры символов не из входного алфавита заданного языка;

–при проверке слова на принадлежность языку выводить на экран каждый шаг работы машины Тьюринга;

–сохранять протокол работы машины Тьюринга в текстовом файле;

–при построении графика временной сложности работы машины Тьюринга значения для графика получить практически, с помощью созданной программной модели машины Тьюринга; для генерации слов длиной n использовать метод полного перебора.

4 Требования к программной документации:

- пояснительная записка;

- руководство пользователя.

5 Этапы разработки

№ этапа

Наименование этапа

Срок выполнения

1

Выдача задания, составление ТЗ и его утверждение.

2 недели

2

Техническое проектирование. Построение формальных моделей алгоритмов.

2-4 недели

3

Рабочее проектирование. Определение структур данных для представления МТ, построение алгоритмов.

4-5 недели

4

Написание программы.

5-9 недели

5

Отладка программы.

9-12 недели

6

Написание пояснительной записки.

9-13 недели

7

Защита курсовой работы.

13-14 недели

Приложение Б

Руководство пользователя

Б.1 Назначение программы

Программа предназначена для демонстрации работы одноленточной машины Тьюринга на примере языка L = { wwRwR │w {0,1}* }. Пользователь может проверить введенное им слово на принадлежность языку, сохранить результаты работы в текстовый файл, построить и сохранить график сложности алгоритма для слова выбранной длины.

Б.2 Исполнение программы

Так как программа выполнена на языке C#, то для ее запуска обязательно наличие Microsoft .NET Framework версии, не ниже 4.0. Запуск приложения осуществляется через файл TuringMachine.exe.

При запуске приложения открывается основное окно работы программы, приведенное на рисунке Б.1 , где пользователь может с помощью соответствующих кнопок выполнять интересующие его действия.

Изначально на ленте записано пустое слово. Для смены слова, пользователь должен ввести его в графу “Слово” и ввести начальное состояние, после чего нажать на кнопку “Ввести”. Ввод состояния был внедрен для большей гибкости программы, чтобы пользователь мог начать работу с любого другого состояния.

Файл листинга программы сохраняется автоматически при завершении обработки слова в текущую директорию программы под названием listing.txt.

В нем содержится информация об изменениях слова при выполнении определенных операций над ним.

Для запуска работы машины Тьюринга предназначена кнопка “Старт”, которая начинает автоматически выполнять команды над текущим словом. Работу машины можно приостановить нажав на кнопку “Пауза\Продолжить”. Левее кнопок располагается бегунок, манипулируя которым пользователь может изменять скорость работы машины. Также предусмотрена кнопка “Шаг”, при нажатии на которую, машина выполняет одну команду и выводит текущее состояние, команду на экран.

Ниже располагается поле для ввода длины слова и кнопка “Построить график”, по нажатию на которую начинает строиться график временной сложности данного алгоритма.

Рисунок Б.1 – Главное окно программы

Приложение В

Протоколы работы машины Тьюринга, построенные программно

Протокол 1 (слово принадлежит языку):

Исходное слово - 100101

->100101 | Команда: q01 -> q01R | Состояние: q0

1->00101 | Команда: q00 -> q00R | Состояние: q0

10->0101 | Команда: q00 -> q00R | Состояние: q0

100->101 | Команда: q01 -> q01R | Состояние: q0

1001->01 | Команда: q00 -> q00R | Состояние: q0

10010->1 | Команда: q01 -> q01R | Состояние: q0

100101 | Команда: q0~ -> q1*L | Состояние: q0

10010->1*| Команда: q11 -> q2bL | Состояние: q1

1001->0b* | Команда: q20 -> q3aL | Состояние: q2

100->1ab* | Команда: q31 -> q4bR | Состояние: q3

100b->ab* | Команда: q4a -> q4aR | Состояние: q4

100ba->b* | Команда: q4b -> q4bR | Состояние: q4

100bab->* | Команда: q4* -> q4*R | Состояние: q4

100bab* | Команда: q4~ -> q1dL | Состояние: q4

100bab->*d | Команда: q1* -> q1*L | Состояние: q1

100ba->b*d | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

100b->ab*d | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

100->bab*d | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

10->0bab*d | Команда: q10 -> q2aL | Состояние: q1

1->0abab*d | Команда: q20 -> q3aL | Состояние: q2

->1aabab*d | Команда: q31 -> q4bR | Состояние: q3

b->aabab*d | Команда: q4a -> q4aR | Состояние: q4

ba->abab*d | Команда: q4a -> q4aR | Состояние: q4

baa->bab*d | Команда: q4b -> q4bR | Состояние: q4

baab->ab*d | Команда: q4a -> q4aR | Состояние: q4

baaba->b*d | Команда: q4b -> q4bR | Состояние: q4

baabab->*d | Команда: q4* -> q4*R | Состояние: q4

baabab*->d | Команда: q4d -> q4dR | Состояние: q4

baabab*d | Команда: q4~ -> q1dL | Состояние: q4

baabab*->dd | Команда: q1d -> q1dL | Состояние: q1

baabab->*dd | Команда: q1* -> q1*L | Состояние: q1

baaba->b*dd | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

baab->ab*dd | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

baa->bab*dd | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

ba->abab*dd | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

b->aabab*dd | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

->baabab*dd | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

baabab*dd | Команда: q1~ -> q9~R | Состояние: q1

->baabab*dd | Команда: q9b -> q9bR | Состояние: q9

b->aabab*dd | Команда: q9a -> q9aR | Состояние: q9

ba->abab*dd | Команда: q9a -> q9aR | Состояние: q9

baa->bab*dd | Команда: q9b -> q9bR | Состояние: q9

baab->ab*dd | Команда: q9a -> q9aR | Состояние: q9

baaba->b*dd | Команда: q9b -> q9bR | Состояние: q9

baabab->*dd | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

baabab*->dd | Команда: q9d -> q10mL | Состояние: q9

baabab->*md | Команда: q10* -> q10*L | Состояние: q10

baaba->b*md | Команда: q10b -> q9oR | Состояние: q10

baabao->*md | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

baabao*->md | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

baabao*m->d | Команда: q9d -> q10mL | Состояние: q9

baabao*->mm | Команда: q10m -> q10mL | Состояние: q10

baabao->*mm | Команда: q10* -> q10*L | Состояние: q10

baaba->o*mm | Команда: q10o -> q10oL | Состояние: q10

baab->ao*mm | Команда: q10a -> q9pR | Состояние: q10

baabp->o*mm | Команда: q9o -> q9oR | Состояние: q9

baabpo->*mm | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

baabpo*->mm | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

baabpo*m->m | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

baabpo*mm | Команда: q9~ -> q11~L | Состояние: q9

baabpo*m->m | Команда: q11m -> q12dL | Состояние: q11

baabpo*->md | Команда: q12m -> q12mL | Состояние: q12

baabpo->*md | Команда: q12* -> q12*L | Состояние: q12

baabp->o*md | Команда: q12o -> q12oL | Состояние: q12

baab->po*md | Команда: q12p -> q12pL | Состояние: q12

baa->bpo*md | Команда: q12b -> q11nR | Состояние: q12

baan->po*md | Команда: q11p -> q11pR | Состояние: q11

baanp->o*md | Команда: q11o -> q11oR | Состояние: q11

baanpo->*md | Команда: q11* -> q11*R | Состояние: q11

baanpo*->md | Команда: q11m -> q12dL | Состояние: q11

baanpo->*dd | Команда: q12* -> q12*L | Состояние: q12

baanp->o*dd | Команда: q12o -> q12oL | Состояние: q12

baan->po*dd | Команда: q12p -> q12pL | Состояние: q12

baa->npo*dd | Команда: q12n -> q12nL | Состояние: q12

ba->anpo*dd | Команда: q12a -> q11hR | Состояние: q12

bah->npo*dd | Команда: q11n -> q11nR | Состояние: q11

bahn->po*dd | Команда: q11p -> q11pR | Состояние: q11

bahnp->o*dd | Команда: q11o -> q11oR | Состояние: q11

bahnpo->*dd | Команда: q11* -> q11*R | Состояние: q11

bahnpo*->dd | Команда: q11d -> q11dR | Состояние: q11

bahnpo*d->d | Команда: q11d -> q11dR | Состояние: q11

bahnpo*dd | Команда: q11~ -> q13~L | Состояние: q11

bahnpo*d->d | Команда: q13d -> q13dL | Состояние: q13

bahnpo*->dd | Команда: q13d -> q13dL | Состояние: q13

bahnpo->*dd | Команда: q13* -> q13*L | Состояние: q13

bahnp->o*dd | Команда: q13o -> q191R | Состояние: q13

bahnp1->*dd | Команда: q19* -> q19*L | Состояние: q19

bahnp->1*dd | Команда: q191 -> q191L | Состояние: q19

bahn->p1*dd | Команда: q19p -> q19pL | Состояние: q19

bah->np1*dd | Команда: q19n -> q201R | Состояние: q19

bah1->p1*dd | Команда: q20p -> q20pR | Состояние: q20

bah1p->1*dd | Команда: q201 -> q201R | Состояние: q20

bah1p1->*dd | Команда: q20* -> q13*L | Состояние: q20

bah1p->1*dd | Команда: q131 -> q131L | Состояние: q13

bah1->p1*dd | Команда: q13p -> q140R | Состояние: q13

bah10->1*dd | Команда: q141 -> q141L | Состояние: q14

bah1->01*dd | Команда: q140 -> q140L | Состояние: q14

bah->101*dd | Команда: q141 -> q141L | Состояние: q14

ba->h101*dd | Команда: q14h -> q150R | Состояние: q14

ba0->101*dd | Команда: q151 -> q151R | Состояние: q15

ba01->01*dd | Команда: q150 -> q150R | Состояние: q15

ba010->1*dd | Команда: q151 -> q151R | Состояние: q15

ba0101->*dd | Команда: q15* -> q13*L | Состояние: q15

ba010->1*dd | Команда: q131 -> q131L | Состояние: q13

ba01->01*dd | Команда: q130 -> q130L | Состояние: q13

ba0->101*dd | Команда: q131 -> q131L | Состояние: q13

ba->0101*dd | Команда: q130 -> q130L | Состояние: q13

b->a0101*dd | Команда: q13a -> q9aR | Состояние: q13

ba->0101*dd | Команда: q90 -> q90R | Состояние: q9

ba0->101*dd | Команда: q91 -> q91R | Состояние: q9

ba01->01*dd | Команда: q90 -> q90R | Состояние: q9

ba010->1*dd | Команда: q91 -> q91R | Состояние: q9

ba0101->*dd | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

ba0101*->dd | Команда: q9d -> q10mL | Состояние: q9

ba0101->*md | Команда: q10* -> q10*L | Состояние: q10

ba010->1*md | Команда: q101 -> q9nR | Состояние: q10

ba010n->*md | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

ba010n*->md | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

ba010n*m->d | Команда: q9d -> q10mL | Состояние: q9

ba010n*->mm | Команда: q10m -> q10mL | Состояние: q10

ba010n->*mm | Команда: q10* -> q10*L | Состояние: q10

ba010->n*mm | Команда: q10n -> q10nL | Состояние: q10

ba01->0n*mm | Команда: q100 -> q9hR | Состояние: q10

ba01h->n*mm | Команда: q9n -> q9nR | Состояние: q9

ba01hn->*mm | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

ba01hn*->mm | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

ba01hn*m->m | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

ba01hn*mm | Команда: q9~ -> q11~L | Состояние: q9

ba01hn*m->m | Команда: q11m -> q12dL | Состояние: q11

ba01hn*->md | Команда: q12m -> q12mL | Состояние: q12

ba01hn->*md | Команда: q12* -> q12*L | Состояние: q12

ba01h->n*md | Команда: q12n -> q12nL | Состояние: q12

ba01->hn*md | Команда: q12h -> q12hL | Состояние: q12

ba0->1hn*md | Команда: q121 -> q161R | Состояние: q12

ba01->hn*md | Команда: q16h -> q16hL | Состояние: q16

ba0->1hn*md | Команда: q161 -> q21vL | Состояние: q16

ba->0vhn*md | Команда: q210 -> q210L | Состояние: q21

b->a0vhn*md | Команда: q21a -> q21aL | Состояние: q21

->ba0vhn*md | Команда: q21b -> q21bL | Состояние: q21

ba0vhn*md | Команда: q21~ -> q22~R | Состояние: q21

->ba0vhn*md | Команда: q22b -> q23vR | Состояние: q22

v->a0vhn*md | Команда: q23a -> q23aR | Состояние: q23

va->0vhn*md | Команда: q230 -> q230R | Состояние: q23

va0->vhn*md | Команда: q23v -> q23vR | Состояние: q23

va0v->hn*md | Команда: q23h -> q16hL | Состояние: q23

va0->vhn*md | Команда: q16v -> q16vL | Состояние: q16

va->0vhn*md | Команда: q160 -> q17uL | Состояние: q16

v->auvhn*md | Команда: q17a -> q17aL | Состояние: q17

->vauvhn*md | Команда: q17v -> q17vL | Состояние: q17

vauvhn*md | Команда: q17~ -> q24~R | Состояние: q17

->vauvhn*md | Команда: q24v -> q24vR | Состояние: q24

v->auvhn*md | Команда: q24a -> q25uR | Состояние: q24

vu->uvhn*md | Команда: q25u -> q25uR | Состояние: q25

vuu->vhn*md | Команда: q25v -> q25vR | Состояние: q25

vuuv->hn*md | Команда: q25h -> q16hL | Состояние: q25

vuu->vhn*md | Команда: q16v -> q16vL | Состояние: q16

vu->uvhn*md | Команда: q16u -> q16uL | Состояние: q16

v->uuvhn*md | Команда: q16u -> q16uL | Состояние: q16

->vuuvhn*md | Команда: q16v -> q16vL | Состояние: q16

vuuvhn*md | Команда: q16~ -> q18~R | Состояние: q16

->vuuvhn*md | Команда: q18v -> q18vR | Состояние: q18

v->uuvhn*md | Команда: q18u -> q18uR | Состояние: q18

vu->uvhn*md | Команда: q18u -> q18uR | Состояние: q18

vuu->vhn*md | Команда: q18v -> q18vR | Состояние: q18

vuuv->hn*md | Команда: q18h -> q18hR | Состояние: q18

vuuvh->n*md | Команда: q18n -> q18nR | Состояние: q18

vuuvhn->*md | Команда: q18* -> q18*R | Состояние: q18

vuuvhn*->md | Команда: q18m -> q18mR | Состояние: q18

vuuvhn*m->d | Команда: q18d -> q18dR | Состояние: q18

vuuvhn*md | Команда: q18~ -> q26~L | Состояние: q18

vuuvhn*m->d | Команда: q26d -> q26~L | Состояние: q26

vuuvhn*->m | Команда: q26m -> q26~L | Состояние: q26

vuuvhn->* | Команда: q26* -> q31*R | Состояние: q26

vuuvhn* | Команда: q31~ -> q311L | Состояние: q31

vuuvhn->*1 | Команда: q31* -> q30*L | Состояние: q31

vuuvh->n*1 | Команда: q30n -> q301L | Состояние: q30

vuuv->h1*1 | Команда: q30h -> q300L | Состояние: q30

vuu->v01*1 | Команда: q30v -> q301L | Состояние: q30

vu->u101*1 | Команда: q30u -> q300L | Состояние: q30

v->u0101*1 | Команда: q30u -> q300L | Состояние: q30

->v00101*1 | Команда: q30v -> q301L | Состояние: q30

100101*1 | Команда: q30~ -> qz~R | Состояние: q30

Протокол 2 (слово не принадлежит языку)

Исходное слово - 010

->010 | Команда: q00 -> q00R | Состояние: q0

0->10 | Команда: q01 -> q01R | Состояние: q0

01->0 | Команда: q00 -> q00R | Состояние: q0

010 | Команда: q0~ -> q1*L | Состояние: q0

01->0* | Команда: q10 -> q2aL | Состояние: q1

0->1a* | Команда: q21 -> q3bL | Состояние: q2

->0ba* | Команда: q30 -> q4aR | Состояние: q3

a->ba* | Команда: q4b -> q4bR | Состояние: q4

ab->a* | Команда: q4a -> q4aR | Состояние: q4

aba->* | Команда: q4* -> q4*R | Состояние: q4

aba* | Команда: q4~ -> q1dL | Состояние: q4

aba->*d | Команда: q1* -> q1*L | Состояние: q1

ab->a*d | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

a->ba*d | Команда: q1b -> q1bL | Состояние: q1

->aba*d | Команда: q1a -> q1aL | Состояние: q1

aba*d | Команда: q1~ -> q9~R | Состояние: q1

->aba*d | Команда: q9a -> q9aR | Состояние: q9

a->ba*d | Команда: q9b -> q9bR | Состояние: q9

ab->a*d | Команда: q9a -> q9aR | Состояние: q9

aba->*d | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

aba*->d | Команда: q9d -> q10mL | Состояние: q9

aba->*m | Команда: q10* -> q10*L | Состояние: q10

ab->a*m | Команда: q10a -> q9pR | Состояние: q10

abp->*m | Команда: q9* -> q9*R | Состояние: q9

abp*->m | Команда: q9m -> q9mR | Состояние: q9

abp*m | Команда: q9~ -> q11~L | Состояние: q9

abp*->m | Команда: q11m -> q12dL | Состояние: q11

abp->*d | Команда: q12* -> q12*L | Состояние: q12

ab->p*d | Команда: q12p -> q12pL | Состояние: q12

a->bp*d | Команда: q12b -> q11nR | Состояние: q12

an->p*d | Команда: q11p -> q11pR | Состояние: q11

anp->*d | Команда: q11* -> q11*R | Состояние: q11

anp*->d | Команда: q11d -> q11dR | Состояние: q11

anp*d | Команда: q11~ -> q13~L | Состояние: q11

anp*->d | Команда: q13d -> q13dL | Состояние: q13

anp->*d | Команда: q13* -> q13*L | Состояние: q13

an->p*d | Команда: q13p -> q140R | Состояние: q13

an0->*d | Команда: q14* -> q14*L | Состояние: q14

an->0*d | Команда: q140 -> q140L | Состояние: q14

a->n0*d | Команда: q14n -> q27nR | Состояние: q14

an->0*d | Команда: q270 -> q270R | Состояние: q27

an0->*d | Команда: q27* -> q27*R | Состояние: q27

an0*->d | Команда: q27d -> q27dR | Состояние: q27

an0*d | Команда: q27~ -> q28~L | Состояние: q27

an0*->d | Команда: q28d -> q28~L | Состояние: q28

an0->* | Команда: q28* -> q29*R | Состояние: q28

an0* | Команда: q29~ -> q310L | Состояние: q29

an0->*0 | Команда: q31* -> q30*L | Состояние: q31

an->0*0 | Команда: q300 -> q300L | Состояние: q30

a->n0*0 | Команда: q30n -> q301L | Состояние: q30

->a10*0 | Команда: q30a -> q300L | Состояние: q30

010*0 | Команда: q30~ -> qz~R | Состояние: q30

Приложение Д

Исходный код программы

//Основная форма.Содержит: машина Тьюринга, построение маленького эскиза графика

// Form1.cs

using System;

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Threading;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text.RegularExpressions;

using System.IO;

using System.Windows.Forms;

using System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting;

namespace TuringMachine

{

delegate void TheDelegate();

delegate int IntDelegate();

delegate void ParamDelegate(double a);

public partial class Form1 : Form

{

private int location = 0; //положение УУ на МТ

private int steps= 0; // Количество проходов УУ по элементу слова

private static String shortState; //кортоткая форма номера состония (Например,q0)

private String state; //Полное состояние МТ (Например, q00R)

int currWordLength = 0; //Длина текущего слова

private int index = 0; // Индекс элемента в массиве max

public static int[] max = new int[20]; //Массив, содержащий в себе пару "длина слова-максимальное количество тактов"

private int RandomWordLength = 0; //Вводимая пользователем длина слова, для построения графика

String[] keyv = new String[2]; //Массив команд вида: q00->q00R

private bool flag = true; //Признак: работает МТ в текущий момент или нет.

private bool second_flag = true; // Признак: проводить ли рендеринг движения УУ или нет.

private static int WordLength; //Длина введенного пользователем слова

private static Label[] ribbon = new Label[200]; //Лента МТ

StreamWriter strwr = new StreamWriter(@"./listing.txt"); // Поток-писатель для выведения листинга в файл

private String curstate; //Текущее состояние МТ

private SortedList<String, String> mtstates = new SortedList<String, String>(); //Контейнер для всех состояний МТ

Thread okras; // Второй поток для параллельного рендеринга

public Form1()

{

InitializeComponent();

int i; trackBar1.Value = 250; chart1.Series[0].Name = "";

chart1.Series[0].Color = Color.Red;

textBox1.Text = File.ReadAllText(@"D:/МТ_Моя.txt");

for (int j = 0; j < textBox1.Lines.Length; j++)

{

if (textBox1.Lines[j].Equals(""))

continue;

keyv[0] = Splited(textBox1.Lines[j])[0];

keyv[1] = Splited(textBox1.Lines[j])[2];

mtstates.Add(keyv[0], keyv[1]);

}

for (int j = 0; j < 20; j++)

max[j] = new int();

state = Splited(textBox1.Lines[0])[2];

for (i = 0; i < 50; i++)

{

ribbon[i] = new Label();

ribbon[i].Text = "~";

ribbon[i].Size = label1.Size;

ribbon[i].Location = new Point(0 + (i) * ribbon[i].Width, 0);

ribbon[i].Font = label1.Font;

ribbon[i].BackColor = Color.White;

ribbon[i].BorderStyle = BorderStyle.FixedSingle;

panel1.Controls.Add(ribbon[i]);

}

}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

button2.Enabled = false;

okras = new Thread(new ThreadStart(Paint_Label));

okras.Start();

}

public void State()

{

textBox3.Text = curstate;

}

public void Button2Enabled()

{

button2.Enabled = true; ;

}

public void Replace()

{

ribbon[location + 10].Text = state[state.Length - 2].ToString();

}

public void ShowState()

{

textBox4.Text = curstate + ribbon[location + 10].Text + "->" + state;

}

public int TrackBar()

{

return trackBar1.Value;

}

public void Paint_Label()

{

TheDelegate deli = new TheDelegate(State);

TheDelegate enbl = new TheDelegate(Button2Enabled);

while (true)

{

shortState = state.Remove(state.Length - 2, 2);

if (shortState.Equals("qz"))

{

if (second_flag == true)

{

MessageBox.Show("Машина Тьюринга завершила свою работу.", "Сообщение", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);

steps = 0;

shortState = "q0";

curstate = "qz";

Invoke(deli);

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

}

Invoke(enbl);

return;

}

try

{

Steps(mtstates[String.Concat(shortState + ribbon[location + 10].Text)], shortState, second_flag);

}

catch (Exception e)

{

MessageBox.Show(String.Concat(shortState + ribbon[location + 10].Text) + " отсутствует в словаре", "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);

Invoke(enbl);

okras.Abort();

break;

}

}

}

public String ToFile()

{

return String.Concat(shortState + ribbon[location + 10].Text) + " -> " + mtstates[String.Concat(shortState + ribbon[location + 10].Text)];

}

void PrintDataToFile()

{

String str = "";

for (int k = 0; k < 50; k++)

{

if (!ribbon[k].Text.Equals("~"))

{

if (currWordLength - 10 == location)

str = str + "->" + ribbon[currWordLength].Text;

else

str = str + ribbon[currWordLength].Text;

}

currWordLength++;

}

strwr.WriteLine(str + " | Команда: " + ToFile() +" | Состояние: "+ shortState + "\n");

strwr.WriteLine("");

strwr.Flush();

currWordLength = 0;

}

public void Steps(String state, String shortState, bool graph)

{

if (graph == true)

{

PrintDataToFile();

}

TheDelegate deli = new TheDelegate(State);

TheDelegate deli_zamena = new TheDelegate(Replace);

TheDelegate deli_show = new TheDelegate(ShowState);

IntDelegate deli_track = new IntDelegate(TrackBar);

this.state = state;

switch (state[state.Length - 1])

{

case 'L':

curstate = shortState;

if (graph == true)

{

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

Invoke(deli_show);

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

Invoke(deli);

Thread.Sleep(Convert.ToInt32(Invoke(deli_track)));

ribbon[location + 10].BackColor = Color.White;

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

}

Invoke(deli_zamena);

location--;

steps++;

break;

case 'R':

curstate = shortState;

if (graph == true)

{

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

Invoke(deli_show);

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

Invoke(deli);

}

Invoke(deli_zamena);

location++; steps++;

if (graph == true)

Thread.Sleep(Convert.ToInt32(Invoke(deli_track))); break;

}

}

private void заполнитьToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)

{

OpenFileDialog dialog = new OpenFileDialog();

dialog.InitialDirectory = "D:\\";

dialog.Filter = "Text documents (*.txt*)|*.txt*";

dialog.RestoreDirectory = true;

if (dialog.ShowDialog() == DialogResult.OK)

{

try

{

dialog.OpenFile();

textBox1.Text = File.ReadAllText(dialog.FileName);

for (int j = 0; j < textBox1.Lines.Length; j++)

{

if (textBox1.Lines[j].Equals(""))

continue;

keyv[0] = Splited(textBox1.Lines[j])[0];

keyv[1] = Splited(textBox1.Lines[j])[2];

mtstates.Add(keyv[0], keyv[1]);

}

state = Splited(textBox1.Lines[0])[2];

}

catch (ArgumentException ec)

{

MessageBox.Show(ec.Message, "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); textBox4.Text = "";

}

}

}

public String[] Splited(String str)

{

String delimeter = "->";

String[] first = new String[3];

first = str.Split(delimeter.ToCharArray());

return first;

}

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (textBox3.Text.Equals("") || textBox2.Text.Equals(""))

{ MessageBox.Show("Машина Тьюринга не запущена!"); return; }

if (textBox3.Text.Equals("qz"))

{ MessageBox.Show("Машина Тьюринга завершила свою работу!"); return; }

if (flag == true)

{

if (okras == null)

{

MessageBox.Show("Работа машины не начата.");

return;

}

if (okras.IsAlive == true)

{

okras.Suspend();

flag = false;

}

else

MessageBox.Show("Работа машины завершена.");

}

else

{

okras.Resume();

flag = true;

}

}

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)

{

max[0] = 12; index = 0; button2.Enabled = true;

strwr.WriteLine("Листинг машины Тьюринга:");

strwr.WriteLine("");

strwr.WriteLine("Исходное слово - " + textBox2.Text);

strwr.WriteLine("");

if (textBox3.TextLength == 0)

{ MessageBox.Show("Введите состояние.", "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return; }

string pattern = "\\bq((\\d\\d)|(\\d))\\b";

Regex rgx = new Regex(pattern);

Match isMatch = rgx.Match(textBox3.Text);

if (isMatch.Value == "")

{

MessageBox.Show("Состояние введено неверно.", "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return;

}

for (int j = 0; j < 50; j++)

ribbon[j].Text = "~"; location = 0;

String template = textBox2.Text;

WordLength = textBox2.TextLength;

state = textBox3.Text + state.Remove(0, state.Length - 2);

int i = 0;

while (i < textBox2.TextLength)

{

ribbon[i + 10].Text = Convert.ToString(template[i]);

i++;

}

}

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)

{

TheDelegate deli = new TheDelegate(State);

TheDelegate enbl = new TheDelegate(Button2Enabled);

shortState = state.Remove(state.Length - 2, 2);

if (shortState.Equals("qz"))

{

MessageBox.Show("Машина Тьюринга завершила свою работу.", "Сообщение", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);

curstate = "qz";

Invoke(deli);

Invoke(enbl);

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

return;

}

try

{

StepByStep(mtstates[String.Concat(shortState + ribbon[location + 10].Text)], shortState);

}

catch (Exception ex)

{

MessageBox.Show(ex.Message, "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);

textBox4.Text = ""; Invoke(enbl);

}

}

public void StepByStep(String state, String shortState)

{

TheDelegate deli = new TheDelegate(State);

TheDelegate deli_zamena = new TheDelegate(Replace);

TheDelegate deli_show = new TheDelegate(ShowState);

this.state = state;

PrintDataToFile();

switch (state[state.Length - 1])

{

case 'L':

curstate = shortState;

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

Invoke(deli_show);

Invoke(deli_zamena);

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

ribbon[location + 11].BackColor = Color.White;

Invoke(deli);

location--; steps++;

break;

case 'R':

curstate = shortState;

ribbon[location + 10].BackColor = Color.SkyBlue;

Invoke(deli_show);

Invoke(deli_zamena);

ribbon[location + 9].BackColor = Color.White;

ribbon[location + 11].BackColor = Color.White;

Invoke(deli);

location++; steps++;

break;

}

}

private void textBox2_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e)

{

{

string str = e.KeyChar.ToString();

if (System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(str, @"[^0-1\b]$"))

{

e.Handled = true;

}

}

}

private void textBox3_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e)

{

{

string str = e.KeyChar.ToString();

if (System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(str, @"[^\bq\d]$"))

{

e.Handled = true;

}

}

}

private void trackBar1_Scroll(object sender, EventArgs e)

{

toolTip1.SetToolTip(trackBar1, "Скорость работы МТ. Текущая скорость - " + trackBar1.Value.ToString() + " мс");

}

WordGenerator wh;

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

max[0] = 12;

state = "q00R"; index = 0;

if (textBox5.TextLength == 0)

{ MessageBox.Show("Введите длину слова (в пределах разумного).", "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return; }

Int32 r = Convert.ToInt32(textBox5.Text); WordLength = r;

wh = new WordGenerator(0, r, "01");

ParamDelegate pamd = new ParamDelegate(ProgressBarRender);

double progress = 0.0;

double progr = 100.00 / r;

progressBar1.Value = 0;

while (true)

{

for (int i = 0; i < 50; i++)

{

ribbon[i].Text = "~";

}

curstate = "q0";

int p = 0;

try

{

String temp = wh.NextWord(ref p);

if (!temp.Equals(""))

{

if (temp.Length > RandomWordLength)

{

index++; pamd(progress);

progress = progress + progr;

}

for (int i = 0; i < temp.Length; i++)

{

ribbon[i + 10].Text = temp[i].ToString();

}

second_flag = false;

state = "q00R";

pamd(progress);

Paint_Label();

if (steps > max[index])

max[index] = steps;

steps = 0;

second_flag = true;

RandomWordLength = temp.Length;

}

}

catch (Exception ec)

{ RandomWordLength = 0; ; GraphicRender(); return; }

for (int i = 0; i < 50; i++)

{

ribbon[i].Text = "~";

}

}

}

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)

{

for (int i = 0; i < index+1; i++)

{

MessageBox.Show(max[i].ToString());

}

}

public void ProgressBarRender(double a)

{

progressBar1.Value = Convert.ToInt32(Math.Round(a));

}

public void GraphicRender(){

chart1.Series.Clear();

Series mainGrapgh = new Series();

mainGrapgh.ChartType = SeriesChartType.Line;

chart1.Series.Add(mainGrapgh);

chart1.Series[0].Color = Color.Red;

mainGrapgh.Name = "ГС";

Point[] points = new Point[index + 1];

for (int i = 0; i < index + 1; i++)

{

points[i] = new Point(i, chart1.Size.Height + max[i]);

chart1.Series[0].Points.AddXY(i,max[i]);

if (i % 3 == 0)

{

chart1.Series[0].Points[i].MarkerColor = Color.ForestGreen;

chart1.Series[0].Points[i].MarkerStyle = MarkerStyle.Circle;

chart1.Series[0].Points[i].MarkerSize = 3;

}

chart1.Series[0].Points[i].Label = max[i].ToString();

}

}

private void chart1_Click(object sender, EventArgs e)

{

График graph = new График();

graph.Show();

}

private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)

{

strwr.Close();

Environment.Exit(0);

}

private void textBox5_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e)

{

{

string str = e.KeyChar.ToString();

if (System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(str, @"[^\b\d]$"))

{

e.Handled = true;

}

}

}

}

}

//Дополнительная форма. Содержит: построение большого графика

//График.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

namespace TuringMachine

{

public partial class График : Form

{

public График()

{

InitializeComponent();

RenderGraph(ref Form1.max);

}

void RenderGraph(ref Int32[] max)

{

int i = 0;

chart1.Series.Clear();

Series mainGrapgh = new Series();

Series highGrapgh = new Series();

Series lowGraph = new Series();

Series lowGraph2 = new Series();

mainGrapgh.ChartType = SeriesChartType.Line;

highGrapgh.ChartType = SeriesChartType.Point;

lowGraph.ChartType = SeriesChartType.Point;

lowGraph2.ChartType = SeriesChartType.Point;

chart1.Series.Add(mainGrapgh);

chart1.Series.Add(highGrapgh);

chart1.Series.Add(lowGraph);

chart1.Series.Add(lowGraph2);

highGrapgh.Name = "2(n^2)+16n +15"; highGrapgh.Color = Color.Gray;

mainGrapgh.Name = "T(n)"; mainGrapgh.Color = Color.Red;

lowGraph.Name = "0,5(n^2)+2n+13"; lowGraph.Color = Color.SkyBlue;

lowGraph2.Name = "0,5(n^2)+5n+6"; lowGraph2.Color = Color.Gold;

while (max[i] != 0) i++;

chart1.Refresh();

Point[] points = new Point[i];

int lowgraph2 = 1; int lowgraph = 0;

int highgraph = 0; int lowPoint = 0; int low2Point = 0;

for (int j = 0; j < i; j++)

{

points[j] = new Point(j,max[j]);

chart1.Series[0].Points.AddXY(j, max[j]);

chart1.Series[0].Points[j].Label = max[j].ToString();

chart1.Series[0].Points[j].MarkerColor = Color.ForestGreen;

chart1.Series[0].Points[j].MarkerSize = 10;

chart1.Series[0].Points[j].MarkerStyle = MarkerStyle.Circle;

if (j % 3 == 0)

{

chart1.Series[1].Points.AddXY(j, 2 * Math.Pow(j, 2)+16*j+12);

chart1.Series[1].Points[highgraph].MarkerColor = Color.Gray;

chart1.Series[1].Points[highgraph].MarkerSize = 7;

chart1.Series[1].Points[highgraph].MarkerStyle = MarkerStyle.Circle;

highgraph++;

}

if (lowgraph < j)

{

chart1.Series[2].Points.AddXY(j, 0.5* Math.Pow(j, 2) + 2 * j + 13);

chart1.Series[2].Points[lowPoint].MarkerColor = Color.SkyBlue;

chart1.Series[2].Points[lowPoint].MarkerSize = 7;

chart1.Series[2].Points[lowPoint].MarkerStyle = MarkerStyle.Circle;

lowPoint++;lowgraph = lowgraph + 3;

}

if (lowgraph2 < j)

{

chart1.Series[3].Points.AddXY(j, 0.5 * Math.Pow(j, 2) + 5 * j + 6);

chart1.Series[3].Points[low2Point].MarkerColor = Color.Gold;

chart1.Series[3].Points[low2Point].MarkerSize = 7;

chart1.Series[3].Points[low2Point].MarkerStyle = MarkerStyle.Circle;

low2Point++;

lowgraph2 = lowgraph2 + 3;

}

}

}

private void сохранитьКакToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)

{

SaveFileDialog dialog = new SaveFileDialog();

dialog.InitialDirectory = "D:\\";

dialog.Filter = "Image (*.jpg*)|*.jpg*";

dialog.RestoreDirectory = true;

if (dialog.ShowDialog() == DialogResult.OK)

{

try

{

chart1.SaveImage(dialog.FileName, ChartImageFormat.Jpeg);

}

catch (ArgumentException ec)

{

MessageBox.Show(ec.Message, "Ошибка", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);;

}

}

}

}

}

//Дополнительный клас. Содержит: генератор всех слов языка

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace TuringMachine

{

class WordGenerator

{

/// <summary>

/// Минимальная длина слова

/// </summary>

private int minlength;

/// <summary>

/// Текущая длина слова

/// </summary>

public int curlength;

/// <summary>

/// Максимальная длина слова

/// </summary>

private int maxlength;

/// <summary>

/// Алфавит в котором необходимо генерировать слова

/// </summary>

private string alphabet;

/// <summary>

/// Признак возможности генерации слова

/// </summary>

public bool CanGenerate = true;

/// <summary>

/// Сгенерированная комбинация

/// </summary>

List<int> X;

/// <summary>

/// Пустой конструктор

/// </summary>

public WordGenerator()

{

}

/// <summary>

/// Конструктор объекта для генерации

/// </summary>

/// <param name="minlength">Минимальная длина</param>

/// <param name="maxlength">Максимальная длина</param>

/// <param name="alphabet">Алфавит для генерации слов</param>

public WordGenerator(int minlength,int maxlength, string alphabet)

{

if (minlength >= 0 & maxlength >= minlength)

{

this.minlength = this.curlength = minlength;

this.maxlength = maxlength;

}

CanGenerate = true;

this.alphabet = alphabet;

X = new List<int>(minlength);

for (int i = 0; i < minlength; i++)

X.Add(0);

}

/// <summary>

/// Генерация новой комбинации

/// </summary>

private void Next()

{

int i = 0;

while (i < X.Count && i >= 0 && X[i] == alphabet.Length - 1)

{

X[i] = 0;

i++;

}

if (i < X.Count && i >= 0)

{

X[i]++;

CanGenerate = true;

}

else

CanGenerate = false;

}

public string NextWord(ref int variant)

{

string Word = "";

Console.WriteLine(curlength+" "+maxlength);

if (curlength <= maxlength)

{

if (CanGenerate)

{

List<char> str = new List<char>(X.Count);

for (int i = 0; i < X.Count; i++)

str.Add(alphabet[X[i]]);

Word = new String(str.ToArray());

variant++;

Next();

}

else

{

curlength++;

X = new List<int>(curlength);

for (int i = 0; i < curlength; i++)

X.Add(0);

CanGenerate = true;

}

}

else

{

return null;

}

return Word;

}

}

}

Приложение Е

Экранные формы

В данном разделе приведены экранные формы разработанной программы.

Рисунок Е.1 – Окно построения графика в виде мини-эскиза

Рисунок Е.2 – Процесс обработки слова машиной

Рисунок Е.3 – Обработанное слово

Рисунок Е.4 – Сохранение графика временной сложности