Задача #3423
Машина Тьюринга
(С.Якунин) Исполнитель МТ представляет собой читающую и записывающую головку, которая может передвигаться вдоль бесконечной горизонтальной ленты, разделённой на равные ячейки. В каждой ячейке находится ровно один символ из алфавита исполнителя (множество символов ), включая специальный пустой символ .
Время работы исполнителя делится на дискретные такты (шаги). На каждом такте головка МТ находится в одном из множества допустимых состояний . В начальный момент времени головка находится в начальном состоянии .
На каждом такте головка обозревает одну ячейку ленты, называемую текущей ячейкой. За один такт головка исполнителя может переместиться в ячейку справа или слева от текущей, не меняя находящийся в ней символ, или заменить символ в текущей ячейке без сдвига в соседнюю ячейку. После каждого такта головка переходит в новое состояние или остаётся в прежнем состоянии.
Программа работы исполнителя МТ задаётся в табличном виде.
| a0 | a1 | ... | |
| q0 | команда | команда | ... |
| q1 | команда | команда | ... |
| ... | ... | ... | ... |
В первой строке перечислены все возможные символы в текущей ячейке ленты, в первом столбце – возможные состояния головки. На пересечении i-й строки и j-го столбца находится команда, которую выполняет МТ, когда головка обозревает j-й символ, находясь в i-м состоянии. Если пара «символ – состояние» невозможна, то клетка для команды остаётся пустой.
Каждая команда состоит из трёх элементов, разделённых запятыми: первый элемент – записываемый в текущую ячейку символ алфавита (может совпадать с тем, который там уже записан). Второй элемент – один из четырёх символов «L», «R», «N», «S». Символы «L» и «R» означают сдвиг в левую или правую ячейки соответственно, «N» – отсутствие сдвига, «S» – завершение работы исполнителя МТ после выполнения текущей команды. Сдвиг происходит после записи символа в текущую ячейку. Третий элемент – новое состояние головки после выполнения команды.
Например, команда 0, L, q3 выполняется следующим образом: в текущую ячейку записывается символ «0», затем головка сдвигается в соседнюю слева ячейку и переходит в состояние q3.
Выполните задание.
На ленте в соседних ячейках записана последовательность из 1000 символов, включающая только нули и единицы. Ячейки справа и слева от последовательности заполнены пустыми символами «λ». В начальный момент времени головка расположена в ближайшей ячейке справа от последовательности.
Программа работы исполнителя:
| λ | 1 | 0 | |
| q0 | λ L q1 | ||
| q1 | λ S q1 | 0 L q1 | 1 L q1 |
После выполнения программы единиц на ленте стало втрое больше, чем нулей. Сколько единиц содержалось в исходной последовательности?
Решение
Ответ
Видео по задаче
Для примера уменьшим последовательность до 10 символов (пусть она содержит только 1 единицу, расположеннную в произвольном месте):
0000010000
- Головка переходит на первый 0 справа, меняем его на 1 (0000010001).
- Головка переходит левее - и снова меняем 0 на 1 (0000010011).
- Повтор действия 2 (0000010111).
- Повтор действия 2 (0000011111).
- Головка переходит левее - меняем 1 на 0 (0000001111).
Таким образом, двигаясь к левому символу, мы будем менять единицы на нули, а нули - на единицы. Итоговая последовательность:
1111101111
Т.е. из последовательности, содержащей 9 нулей и 1 единицу мы получили последовательность, содержащую 9 единиц и 1 ноль - количества значений поменялись местами.
Составим уравнение, приняв неизвестное нам количество единиц за х. Если нулей в итоговой строке втрое меньше, чем единиц - в исходной их втрое больше, т.е. 3х:
3х + х = 1000
4х = 1000
х = 250; 3х = 750
Ответ: 250.