图灵机接受的语言

17 Mar 2025 | 阅读 2 分钟

图灵机接受所有语言,即使它们是递归可枚举的。递归意味着对任何次数重复同一组规则,可枚举意味着元素的列表。TM 也接受可计算函数,如加法、乘法、减法、除法、幂函数等等。

示例

构造一个图灵机,它接受 Σ = {a, b} 上的语言 aba。

解决方案

我们将假设输入带上放置的字符串 'aba' 如下所示

Language accepted by Turing machine

磁带头将读出序列直到 Δ 字符。如果磁带头读出 'aba' 字符串,则 TM 将在读取 Δ 后停止。

现在,我们将看到这台图灵机如何处理 aba。最初,状态是 q0,磁头指向 a,如下所示

Language accepted by Turing machine

移动将是 δ(q0, a) = δ(q1, A, R),这意味着它将进入状态 q1,将 a 替换为 A,并且磁头将向右移动,如下所示

Language accepted by Turing machine

移动将是 δ(q1, b) = δ(q2, B, R),这意味着它将进入状态 q2,将 b 替换为 B,并且磁头将向右移动,如下所示

Language accepted by Turing machine

移动将是 δ(q2, a) = δ(q3, A, R),这意味着它将进入状态 q3,将 a 替换为 A,并且磁头将向右移动,如下所示

Language accepted by Turing machine

移动 δ(q3, Δ) = (q4, Δ, S),这意味着它将进入状态 q4,这是 HALT 状态,而 HALT 状态始终是任何 TM 的接受状态。

相同的 TM 可以用转换表表示

状态abΔ
q0(q1, A, R)
q1(q2, B, R)
q2(q3, A, R)
q3(q4, Δ, S)
q4

同一个 TM 可以用转换图表示

Language accepted by Turing machine
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