##模拟图灵机 XN*2的运算

##模拟图灵机 XN*2的运算（文末源代码）
题目要求：

对XN*2图灵机进行模拟，任意给定的十进制数a，转换为收缩扩展二进制的编码，再编程模拟此Turing机的运行过程，要求输出从开始运行起的每一步骤的结果。
用C或C++或java或python语言实现程序解决问题。

1.程序风格良好(使用自定义注释模板)
2.提供友好的输入输出，并进行输入数据的正确性验证。

2.算法分析
对XN2图灵机进行模拟，给定一个任意的十进制数，首先应该将十进制数用二进制表示出来，将二进制数转换为收缩扩展二进制的编码；根据当前的内态和输入执行XN2图灵机的指令；将结果的二进制编码转换为二进制数；将二进制数转换为十进制数，实现乘2运算功能。相应转换为二进制之后“1”对应变为10，“0”变为0，“，”变为110，然后根据图灵机指令进行运算得出结果，再输出结果即可，图灵机XN*2在拓展的二进位上实现这个运算的指令如下：
0 0 ->0 0 R,
0 1 ->1 0 R,
1 0 ->0 1 R,
1 1 ->10 0 R,
10 0 ->11 1 R,
11 0 ->0 1 STOP。
3.概要设计（包括数据结构及算法绘制流程图或伪代码表示）

转换为二进制之后“1”对应变为10，“0”变为0，“，”变为110
int ChangeBinary(int a[],int b[],int i)
{
int p=1;
while(i)
{
if(!a[i]){ //"0"表示为0
b[p++]=0;
}
else{
//"1"表示为10
b[p++]=1;
b[p++]=0;
}
i–;

    }                 //","表示为110  b[p++]=1;    b[p++]=1;    b[p++]=0;    return p;

}

XN*2图灵机指令代码实现：
void Instruct(int b[],int p)
{
int flag=0,m,y;
for(m=0;1;m++)
{
if(flag==0&&b[m]==0){

         flag=0;           b[m]=0;     }   else if(flag==0&&b[m]==1){  flag=1;           b[m]=0; }

else if(flag==1&&b[m]==0){
flag=0;
b[m]=1;
}

else if(flag==1&&b[m]1)
{
flag=10;
b[m]=0;
}
else if(flag10&&b[m]0)
{
flag=11;
b[m]=1;
}else if(flag11&&b[m]==0)
{
flag=0;
b[m]=1;
for(y=0;y<p+2;y++){
cout<<b[y];
}
cout<<endl;
break;
}
for(y=0;y<p+2;y++){
cout<<b[y];
}
cout<<endl;
}
}

流程图如下：

4.测试（设计测试用例或测试代码的设计与实现，测试结果截屏）
测试实现结果如下，输入十进制数7，成功模拟了图灵机流程，并得到了正确的结论。

5.调试（对测试出的问题进行调试，界面截屏，调试修正编码）
一开始，只能输出一个十进制数的扩展位，例如，输入3，不能实现*2，它的扩展二进制是错误的。

经过调试后解决了问题：

6.心得体会（关键问题的解决思路及步骤总结）
不足：此次图灵机的实验对我来说还是有很大难度的，虽然开始理解了图灵机的思想，但是真正上机操作的时候还是有很多问题。例如十进制和二进制之间的转化，想的很简单，但是实际做起来有许多的问题，一个十进制中，整型，字符型和字符数组之间的转化，字符连接、替换等过程都有或多或少的问题，在上网查询了相关资料后才有了了解，但是程序依旧有很多不足需要完善。
7.收获:此次实验我也学到了许多知识。如：C++中ostringstream myos将int型转化为字符串，并且对循环计算十进制转换二进制有了更深的研究，同样细心还是非常重要的，“==”刚开始写成了“=”出现了错误，经过检查才发现，还有0,1要加单引号等等，总的来说本次题目讲解收入还是很大的。

#include <iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std; //将二进制数扩展为二进位
int ChangeBinary(int a[],int b[],int i)
{       int p=1;    while(i){      if(!a[i]){      //"0"表示为0             b[p++]=0;        }       else{        //"1"表示为10           b[p++]=1;            b[p++]=0;        }       i--;}                //","表示为110  b[p++]=1;    b[p++]=1;    b[p++]=0;    return p;}  void Instruct(int b[],int p){int flag=0,m,y;    for(m=0;1;m++){ if(flag==0&&b[m]==0){flag=0;          b[m]=0;     }   else if(flag==0&&b[m]==1){  flag=1;           b[m]=0; }
else if(flag==1&&b[m]==0){  flag=0;    b[m]=1;    }   else if(flag==1&&b[m]==1){         flag=10;           b[m]=0; }       else if(flag==10&&b[m]==0){ flag=11;        b[m]=1;
}else if(flag==11&&b[m]==0)
{   flag=0;    b[m]=1;          for(y=0;y<p+2;y++){  cout<<b[y];      }         cout<<endl;         break;
}       for(y=0;y<p+2;y++){   cout<<b[y];      }       cout<<endl;
}
} int main(){int a[100];    int b[100]={0};    int n,k,p,j=0,temp=0; cout<<"请输入一个十进制的数："; cin>>n;       //将十进制转化为二进制    int i=-1;  while(n){   i++;   a[i]=n%2;   n=n/2;   }   cout<<"转化成扩展的二进位编码为:"<<endl;     //转化成扩展的二进位编码    p=ChangeBinary(a,b,i);    Instruct(b,p);    return 0;
}

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