weekend jak się pisze automaty

### Jak pisać automaty w języku programowania Python

**Wprowadzenie do automatów**

Automaty są fundamentalnym konceptem w informatyce, używanym do modelowania systemów, które mogą znajdować się w różnych stanach i przechodzić między nimi w odpowiedzi na zewnętrzne sygnały. Można je zastosować w różnych dziedzinach, takich jak teoria języków formalnych, uczenie maszynowe, a nawet w tworzeniu gier komputerowych.

**Rodzaje automatów**

Istnieje wiele rodzajów automatów, ale najczęściej spotykane to:

1. **Automaty skończone (DFA i NFA)** – używane do rozpoznawania języków regularnych. DFA (Deterministic Finite Automaton) ma jednoznacznie określone przejścia między stanami, natomiast NFA (Nondeterministic Finite Automaton) może mieć wiele możliwości przejścia dla danego stanu.

2. **Automaty stosowe** – bardziej złożone od automatów skończonych, używane do rozpoznawania języków kontekstowych.

3. **Maszyny Turinga** – teoretyczne modele obliczeń, które mogą rozwiązywać praktycznie wszystkie problemy obliczeniowe.

**Filozofia pisania automatów w Pythonie**

Pisanie automatów w Pythonie opiera się na stworzeniu klasy reprezentującej automat, definiujące jego stany, przejścia oraz zasady działania. Python, dzięki swojej przejrzystości i prostocie, jest doskonałym językiem do tworzenia prostych modeli automatów.

**Przykładowa implementacja prostego automatu skończonego**

Poniżej znajduje się prosty przykład automatu skończonego, który rozpoznaje język złożony z ciągów napotykających na wzór "ab":

```python

class FiniteStateMachine:

def __init__(self):

self.state = 'start' # Stan początkowy

def transition(self, symbol):

if self.state == 'start':

if symbol == 'a':

self.state = 'a'

elif self.state == 'a':

if symbol == 'b':

self.state = 'accept'

def is_accepted(self):

return self.state == 'accept'

def process_string(self, input_string):

for symbol in input_string:

self.transition(symbol)

return self.is_accepted()

# Użycie automatu

fsm = FiniteStateMachine()

input_string = "ab"

if fsm.process_string(input_string):

print("Ciąg został zaakceptowany.")

else:

print("Ciąg został odrzucony.")

```

**Wyjaśnienie kodu**

1. **Klasa `FiniteStateMachine`** – definiuje automat skończony. Klasa ma właściwość `state`, która śledzi aktualny stan automatu.

2. **Metoda `transition`** – przyjmuje symbol i decyduje, w jaki sposób zmienić stan automatu. W tym przypadku przechodzi z `start` do `a` po napotkaniu symbolu 'a', a następnie do stanu `accept` po napotkaniu symbolu 'b'.

3. **Metoda `is_accepted`** – sprawdza, czy automat zakończył działanie w stanie akceptującym.

4. **Metoda `process_string`** – przechodzi przez ciąg znaków, stosując przejścia i na końcu sprawdza, czy ciąg został zaakceptowany.

**Zastosowanie automatów**

Automaty mogą być wykorzystane w różnych dziedzinach:

- **Analiza języków** – do rozpoznawania poprawności składniowej.

- **Systemy rekomendacji** – do modelowania zachowań użytkowników.

- **Gry komputerowe** – do tworzenia systemów AI, które reagują na działania gracza.

Dzięki możliwości łatwego modelowania stanów i przejść, automaty stanowią potężne narzędzie do rozwiązywania wielu problemów związanych z obliczeniami i logiką.