Flutter自动机理论应用插件automata_theory的使用

发布于 1周前 作者 itying888 来自 Flutter

Flutter自动机理论应用插件automata_theory的使用

实现了一些在Dart语言中的自动机。

由Pedro Lemos(@pedrolemoz)创建于2023年7月22日

当前实现的自动机包括:

  • 确定性有限自动机(DFA)
  • 非确定性有限自动机(NFA)
  • 带ε转换的非确定性自动机(eNFA)
  • 任意自动机的邻接矩阵

确定性有限自动机(DFA)

以下是一个DFA示例,该DFA处理包含子串“aabb”的字符串集{a, b}。

// DFA over the set {a, b} that contains the substring "aabb"
void main() {
  final q0 = DeterministicState(name: 'q0', isInitial: true); // 初始状态
  final q1 = DeterministicState(name: 'q1'); // 状态1
  final q2 = DeterministicState(name: 'q2'); // 状态2
  final q3 = DeterministicState(name: 'q3'); // 状态3
  final q4 = DeterministicState(name: 'q4', isFinal: true); // 最终状态

  q0.setTransitions(
    [
      MapEntry('a', q1), // 从q0到q1的'a'转换
      MapEntry('b', q0), // 从q0到q0的'b'转换
    ],
  );

  q1.setTransitions(
    [
      MapEntry('a', q2), // 从q1到q2的'a'转换
      MapEntry('b', q0), // 从q1到q0的'b'转换
    ],
  );

  q2.setTransitions(
    [
      MapEntry('a', q2), // 从q2到q2的'a'转换
      MapEntry('b', q3), // 从q2到q3的'b'转换
    ],
  );

  q3.setTransitions(
    [
      MapEntry('a', q1), // 从q3到q1的'a'转换
      MapEntry('b', q4), // 从q3到q4的'b'转换
    ],
  );

  q4.setTransition(MapEntry(epsilon, q4)); // 从q4到q4的ε转换

  final automaton = DFA(
    states: {q0, q1, q2, q3, q4}, // 所有状态
    alphabet: {'a', 'b'}, // 字母表
  );

  print(automaton.evaluate('aaabbb')); // 输出true
  print(automaton.evaluate('abab')); // 输出false
}

非确定性有限自动机(NFA)

以下是一个NFA示例,该NFA处理以子串“10”开头的字符串集{0, 1}。

// NFA over the set {0, 1} that starts with the substring "10"
void main() {
  final q0 = NonDeterministicState(name: 'q0', isInitial: true); // 初始状态
  final q1 = NonDeterministicState(name: 'q1'); // 状态1
  final q2 = NonDeterministicState(name: 'q2', isFinal: true); // 最终状态

  q0.setTransition(MapEntry('1', {q1})); // 从q0到q1的'1'转换

  q1.setTransition(MapEntry('0', {q2})); // 从q1到q2的'0'转换

  q2.setTransition(MapEntry(epsilon, {q2})); // 从q2到q2的ε转换

  final automaton = NFA(
    states: {q0, q1, q2}, // 所有状态
    alphabet: {'0', '1'}, // 字母表
  );

  print(automaton.evaluate('101111')); // 输出true
  print(automaton.evaluate('110101')); // 输出false
}

带ε转换的非确定性自动机(eNFA)

以下是一个eNFA示例,该eNFA处理正好是子串“abc”或以子串“cc”结尾的字符串集{a, b, c}。

// eNFA over the set {a, b, c} that is exactly the substring "abc" or ends with the substring "cc"
void main() {
  final q0 = NonDeterministicState(name: 'q0', isInitial: true); // 初始状态
  final q1 = NonDeterministicState(name: 'q1'); // 状态1
  final q2 = NonDeterministicState(name: 'q2'); // 状态2
  final q3 = NonDeterministicState(name: 'q3'); // 状态3
  final q4 = NonDeterministicState(name: 'q4', isFinal: true); // 最终状态
  final q5 = NonDeterministicState(name: 'q5'); // 状态5
  final q6 = NonDeterministicState(name: 'q6'); // 状态6
  final q7 = NonDeterministicState(name: 'q7', isFinal: true); // 最终状态

  q0.setTransition(MapEntry(epsilon, {q1, q5})); // 从q0到q1和q5的ε转换

  q1.setTransition(MapEntry('a', {q2})); // 从q1到q2的'a'转换

  q2.setTransition(MapEntry('b', {q3})); // 从q2到q3的'b'转换

  q3.setTransition(MapEntry('c', {q4})); // 从q3到q4的'c'转换

  q5.setTransitions([
    MapEntry('a', {q5}), // 从q5到q5的'a'转换
    MapEntry('b', {q5}), // 从q5到q5的'b'转换
    MapEntry('c', {q5, q6}), // 从q5到q5和q6的'c'转换
  ]);

  q6.setTransition(MapEntry('c', {q7})); // 从q6到q7的'c'转换

  final automaton = EpsilonNFA(
    states: {q0, q1, q2, q3, q4, q5, q6, q7}, // 所有状态
    alphabet: {'a', 'b', 'c'}, // 字母表
  );

  print(automaton.evaluate('abccc')); // 输出true
  print(automaton.evaluate('abaaabb')); // 输出false
}

更多关于Flutter自动机理论应用插件automata_theory的使用的实战系列教程也可以访问 https://www.itying.com/category-92-b0.html

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更多关于Flutter自动机理论应用插件automata_theory的使用的实战系列教程也可以访问 https://www.itying.com/category-92-b0.html


当然,下面是一个关于如何在Flutter项目中使用automata_theory插件的示例代码。这个插件通常用于实现自动机理论相关的功能,比如有限状态机(Finite State Machine, FSM)。请注意,由于automata_theory并非一个广泛知名的Flutter插件,我将假设一个类似的API设计来展示其可能的用法。

首先,确保你已经在pubspec.yaml文件中添加了automata_theory(或类似名称的插件)依赖:

dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter
  automata_theory: ^x.y.z  # 替换为实际版本号

然后运行flutter pub get来安装依赖。

接下来,是一个简单的Flutter应用示例,它使用automata_theory插件来创建一个有限状态机(FSM),并展示如何使用该FSM处理输入。

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:automata_theory/automata_theory.dart';  // 假设插件包名为automata_theory

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Automata Theory Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: AutomataDemo(),
    );
  }
}

class AutomataDemo extends StatefulWidget {
  @override
  _AutomataDemoState createState() => _AutomataDemoState();
}

class _AutomataDemoState extends State<AutomataDemo> {
  late FiniteStateMachine fsm;

  @override
  void initState() {
    super.initState();

    // 定义状态集合
    var states = {'q0', 'q1', 'q2'};

    // 定义初始状态
    var initialState = 'q0';

    // 定义接受状态集合
    var acceptStates = {'q2'};

    // 定义转换函数 (delta)
    var transitions = {
      'q0': {'0': 'q0', '1': 'q1'},
      'q1': {'0': 'q2', '1': 'q0'},
      'q2': {'0': 'q1', '1': 'q2'},
    };

    // 创建有限状态机
    fsm = FiniteStateMachine(states, initialState, acceptStates, transitions);
  }

  void processInput(String input) {
    var currentState = fsm.currentState;
    for (var symbol in input.split('')) {
      currentState = fsm.transition(currentState, symbol)!;
    }
    print('Final state after processing input "$input": $currentState');
    print('Is the input accepted? ${fsm.isAcceptState(currentState)}');
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('Automata Theory Demo'),
      ),
      body: Padding(
        padding: const EdgeInsets.all(16.0),
        child: Column(
          mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.center,
          children: [
            TextField(
              decoration: InputDecoration(
                labelText: 'Enter binary input',
              ),
              onChanged: (value) {
                // 这里我们可以实时处理输入,但为了简单起见,仅在提交时处理
              },
              onEditingComplete: () {
                processInput(TextField.currentTextEditingValue!.text);
              },
            ),
            SizedBox(height: 20),
            ElevatedButton(
              onPressed: () {
                // 假设TextField当前有焦点,这里模拟按下完成编辑
                FocusScope.of(context).unfocus();
              },
              child: Text('Process Input'),
            ),
          ],
        ),
      ),
    );
  }
}

// 假设的FiniteStateMachine类实现
class FiniteStateMachine {
  final Set<String> states;
  String currentState;
  final Set<String> acceptStates;
  final Map<String, Map<String, String?>> transitions;

  FiniteStateMachine(this.states, this.currentState, this.acceptStates, this.transitions);

  String? transition(String fromState, String symbol) {
    return transitions[fromState]?[symbol];
  }

  bool isAcceptState(String state) {
    return acceptStates.contains(state);
  }
}

在这个示例中,我们定义了一个简单的二进制字符串接受器有限状态机(FSM),它接受以01结尾的二进制字符串。用户可以在TextField中输入二进制字符串,点击按钮或通过完成编辑来触发处理输入的逻辑。

请注意,FiniteStateMachine类是一个假设的实现,实际使用时你需要根据automata_theory插件提供的API进行调整。如果automata_theory插件提供了更高级别的抽象或不同的API设计,你需要参考其文档进行相应调整。

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