停機問題(halting problem):是否存在這樣乙個程式,他能判斷任意程式在輸入確定的情況下是否為死迴圈。
可以用while(true)
表示死迴圈,構造例子如下:
判斷(輸入)
假設有兩個程式:
a()
b()
那麼:
判斷(a)
== 停機
判斷(b)
== 死迴圈
現在問題就是:是否存在這樣乙個判斷程式?
先構造乙個相反函式,也就是輸入停機,我就不停機,輸入不停機,我就停機
相反(輸入)
然後用自身作為輸入:
相反(相反)
這樣的話:
判斷相反
是停機
但是相反(相反)
執行結果卻是死迴圈
判斷相反
是死迴圈
但是相反(相反)
執行結果卻是停機
不管怎樣,都會產生矛盾
上述解法真的矛盾嗎?我們再來重新看下問題:
能判斷任意程式在給定輸入的情況下能否執行完畢。
來看乙個測試程式:
test
(input)
很明顯:
test(1)
執行結果是停機
test(2)
執行結果是死迴圈
沒錯,問題就出在輸入身上,當然,這不是輸入有沒有的問題,而是輸入是否一致。
如果沒有輸入,我們可以認為輸入是空。
輸入的內容不同,結果當然不同了。
所以不能單純的說test
是不是死迴圈,要看給的輸入是什麼樣。
相反(相反)
所以說,相反(相反)
的輸入是相反
而判斷的相反
函式是沒有輸入的,或者說輸入是空
。
所以結果不矛盾。
說道這裡有的朋友可能會想了,如果判斷(相反(相反))
呢?
那實際函式就是相反(相反(相反))
了,引數還是不一樣,永遠比你多一層。
這麼看問題似乎有點無解,那正確解法是什麼?
說明:正解其實很簡單,是我們構造的函式有問題,我們再構造乙個偽**做了一些簡化,但是可能會造成一些歧義,相反(相反)這種表示方法有點繞,看起來也不像是迭代,程式可以這樣呼叫自身嗎?當然可以,你可以把外面的輸入理解成函式,裡面這個相反理解函式本身的**。假設有乙個列印函式可以列印函式的源**,那他可以列印自身嗎?當然也是可以的,這就是列印(列印)
正解
函式
正解(輸入)
這樣的話,用正解
帶入輸入
:
正解(正解)
這樣的話矛盾就顯而易見了,判斷(正解(正解)) == 停機
但正解(正解)
的實際執行結果卻是死迴圈。
如果停機問題能被解決,我們就可以解決大部分數學證明,但是能判斷所有**是否停機的程式是不存在的,況且也沒什麼太大的意義。因為從實用角度看,我們很少會寫這麼奇怪的**,但是判斷部分簡單**還是可以的,這樣也能幫助程式設計師寫出更加健壯的**。
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