基于有限状态机模型的GUI设计及其应用
基于有限状态机的自动门控系统软件设计
基于有限状态机的自动门控系统软件设计田龙;何勇灵【摘要】采用有限状态机的方法设计了一种自动门控制系统软件,可实现自动门的可靠开闭和精确检测.本文介绍了自动门控系统控制及检测要求,给出了有限状态机的基本原理,建立了基于有限状态机的程序设计模型,给出软件设计的部分关键代码.单步调试及装车实测证明:有限状态机模型有助于规范化解决控制系统软件设计问题.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)003【总页数】4页(P11-14)【关键词】有限状态机;信号检测;自动门控制【作者】田龙;何勇灵【作者单位】北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学交通科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TP24在某自动门控系统中，根据门控装置配置的光电传感器、接近开关、微动开关和控制按钮的状态，执行开门、关门、锁门及开关门二级缓冲动作。
划分门控系统运行状态，确定不同输入条件下门控系统状态转移过程，是设计自动门控系统软件的关键。
本文根据自动门控系统配置传感器的信号特征，合理划分门控系统运行状态，采用有限状态机原理，设计了门控系统控制和监测软件，极大地提高了软件设计可靠性。
自动门控系统输入信号包括：锁门状态信号、关门位置信号、关门检测信号、开门检测与位置信号、开门关门控制信号，分别以红外传感器、微动开关、接近传感器和门按钮实现物理动作与电信号转换，嵌入式微控制器根据输入信号的变化，按设计的控制逻辑，控制直流电机拖动自动门动作。
自动门控系统原理框图如图1所示。
自动门控系统输入信号特征如下：(1) 锁门状态信号，电平电压24 V、0 V有效，在红外传感器被锁舌遮挡时，信号能够保持低电平；(2) 关门位置信号，电平电压24 V、24 V有效，当自动门门板上的金属挡板触碰微动开关使其闭合时，信号持续保持高电平；(3) 关门检测信号，电平电压24 V、0 V有效，金属挡板遮挡接近传感器时，信号保持低电平；(4) 开门检测与位置信号，电平电压24 V、0 V有效，金属挡板遮挡接近传感器时，信号保持低电平，金属挡板通过接近传感器后，信号恢复高电平；(5) 开关门控制信号，由门按钮按下时给出电平电压为24 V的控制信号，有效时间<0.5 s，根据当前门状态控制直流电机的正转或者反转。
《有限状态机应用》课件
验证状态转移逻辑
通过测试用例验证状态转移逻辑的正确性和 完整性。
软件测试中的状态判定逻辑
分析状态判定需求
对软件的状态判定需求进行分析，明确判定条件和 结果。
设计状态判定算法
根据判定需求，设计出合理的状态判定算法。
验证状态判定逻辑
通过测试用例验证状态判定逻辑的准跳转的目标页面或状
态。
跳转过程实现
02 执行跳转操作，如使用HTML的锚点链接、使用
JavaScript进行页面跳转等。
跳转结果处理
03
在跳转完成后，处理跳转结果，如加载新页面、更新
UI等。
PART 05
有限状态机在软件测试中 的应用
软件测试中的状态管理
定义软件的状态
有限状态机是一种抽象的数学模型， 用于描述系统在有限数量的状态之间 转换的行为。
它由一组状态、一组输入事件和一个 状态转换函数组成，根据输入事件在 状态之间进行转换。
有限状态机的特点
有限性
系统只有有限个状态，并且每个状态都有一个明 确的含义和行为。
确定性
对于给定的输入事件，状态转换函数总是确定一 个唯一的状态转换。
状态的跳转
总结词
阐述在不同状态下如何进行逻辑处理 和跳转。
详细描述
在有限状态机中，每个状态的转移都 伴随着一定的逻辑处理。这部分内容 将详细介绍在不同状态下如何进行逻 辑处理以及如何根据处理结果决定状 态的跳转方向。
PART 03
有限状态机在游戏开发中 的应用
游戏中的状态管理
状态定义
明确游戏中的各个状态，如待机、游戏进行 、胜利、失败等。
离散性
系统的状态转换是离散的，即在任意时刻只能从 一个状态转换到另一个状态。
有限状态机数学模型_概述及解释说明
有限状态机数学模型概述及解释说明1. 引言1.1 概述在计算机科学领域中，有限状态机（Finite State Machine，FSM）是一种用于描述对象或系统的行为方式的数学模型。
有限状态机通过定义一组离散的状态和状态之间的转换规则来描述系统的动态变化。
1.2 文章结构本篇文章主要围绕有限状态机数学模型展开讨论，并依次介绍了其定义、基本特性、状态转换图等内容。
同时也会对有限状态机在现实世界中的应用领域进行探讨，并介绍设计原则以及状态转换表和状态转换图之间的关系。
最后，本文将通过具体实例分析三种不同情况下有限状态机模型的应用，以期帮助读者更好地理解该数学模型。
1.3 目的本文旨在提供一个简明扼要但详尽全面的概述，使读者对有限状态机数学模型有一个清晰明了的认识。
通过阅读本文，读者将能够了解该数学模型在实际应用中的重要性，并能够运用所学知识解决相关问题。
此外，本文还将指出当前研究领域中有限状态机数学模型存在的一些局限性，并展望未来的研究方向，以促进学术界对该领域的深入探索和创新。
2. 有限状态机数学模型2.1 定义有限状态机（Finite State Machine，FSM）是一种表示系统运行状态的数学模型。
它由一组离散的状态、条件和转移规则组成，用来描述一个系统在不同输入下所处的各个状态以及状态之间的转移。
在有限状态机中，系统根据当前所处的状态和输入条件来确定下一个要进入的状态。
其中，状态是指系统可能存在的各种状况，而输入条件则触发或影响状态之间的转换。
2.2 基本特性有限状态机具备以下基本特性：首先，它是离散的，即只能处于有限个预定义的状态之一，在每个时间点上只能存在于一个唯一的当前状态。
其次，它具备确定性和非确定性两种形式。
确定性有限状态机（Deterministic Finite State Machine，DFSM）中任意给定一个输入条件和当前状态，则仅存在唯一一种下一个状态；而非确定性有限状态机（Non-deterministic Finite State Machine，NFSM）允许存在多个可能的下一个转移路径。
《有限状态机应用》课件
有限状态机的组成要素
状态
有限状态集合，表示系统的当 前情况。
事件
触发状态转换的输入信号或条 件。
转换
定义了状态之间的关系和条件， 描述了从一个状态到另一个状 态的转变。
有限状态机的应用领域
交通信号灯
控制车辆行驶方向和红绿灯变化。
自动售货机
根据用户选提供相应的商品。
电梯
控制电梯的运行和楼层选择。
2 可扩展性
考虑到未来可能的需求变化，设计状态机具有较高的可扩展性和灵活性。
3 可读性
使用清晰的命名和注释，使状态机的逻辑易于理解和维护。
总结
有限状态机是一种强大的工具，用于描述系统的行为和处理复杂的逻辑。掌 握有限状态机的应用和设计原则，可以帮助我们更好地理解和构建各种系统。
有限状态机应用
有限状态机是一种用于描述系统行为的数学模型。它由状态、事件和转换组 成，并在各个应用领域具有广泛的应用。
什么是有限状态机
有限状态机是一种数学模型，用于描述具有有限个状态和状态之间相互转换的系统。它可以用于模拟现实世界中的 各种行为和过程。
有限状态机的基本概念
有限状态机由状态、事件和转换组成。状态表示系统所处的不同情况，事件触发状态的变化，而转换定义了状态之 间的关系和条件。
有限状态机的实际案例
1
自动跳转
网页中的轮播图切换，自动根据设定的时间间隔跳转到下一张图片。
2
游戏AI
计算机游戏中的敌人行为模式，根据玩家的操作和游戏状态做出相应的反应。
3
电子支付
根据用户的输入和交易状态，完成相应的支付过程。
有限状态机的设计原则
1 简洁性
设计状态和转换尽量简洁，避免不必要的复杂性。
有限状态机在数字调度系统中的建模及应用
有 限 自动机（ ｉｉ ｔｍａａＭａ ｈｎ ） Ｆｎｔ Ａｕｏ ｔ ｃ ｉｅ是计 算机科 学 的重要 基石 ，是 由状 态 、变换 和行 动组成 的行 为 ｅ
模 型 。状态 存储 关 于过 去 的信 息 ，它 反 映 了从系 统启 动到 显示 时 刻 的输 入改 变 ；变 换表 示一 个状态 改 变 和 被一 种情 形描 述 ，其 需 要被 实 现来 完成 这 个转 换 ；一个 动作 是 一个 行 为 的描述 ，被在 一个 给定 的时 间 执行 。有 限 自动机在 软件 开发 领域 内通 常被称 作有 限状态 机 （ｉｉ ｔｔ ｃ ｉｅ Ｆｎｔ Ｓａｅ ｅ Ｍａｈｎ ，简称Ｆ Ｍ） Ｓ ，是一 种应 用 非常 广泛 的软 件 设计 模 式 ，是 一种 用来 进行 对 象行 为建 模 的工 具 ，其 作用 主要 是 描述 对象 在它 的生 命 周 期 内所经 历 的状 态 序列 ， 以及 如何 响应来 自外 界 的各 种消息 事件 。
终端 为一模拟 线路 模块 的一个模 拟 终端 ， 当接 到调度 台发 起 的呼 叫ｆ 占有请 求１ ，会进入 振铃状 态 ，然后 时
收 稿 日期 ：２ １ －５０ ０００ —７
作者简介：周先存（ ７－女， １ ４） 安徽六安人， 副教授， ９ ， 硕士， 主要从事计算机网络与通信方面的研究．
说，就是在 消 息（ 或事件） 的驱 动下 ，进程 从一 个状态转 移到 另一个 状态 。 数 字 调度 系统 主 要 由交 换 网络 、接 口模 块和 终 端组 成 ，是 一个 很 典型 的专用 呼 叫处 理系 统 ，需要 有 调度指 挥控 制 台 ，常称 为 调度 台 。通过 调度 台发 起呼 Ⅱ ， 由交 换 网络 进 行 呼 叫建立 和话 路接 续 。设用 户 Ｌ １
前端开发中的有限状态机原理与应用实例
前端开发中的有限状态机原理与应用实例前端开发是现代软件开发中重要的一环，它负责用户与应用之间的交互界面。
在开发过程中，我们经常面临复杂的用户交互逻辑，为了更好地管理这些逻辑，有限状态机（FSM）成为了前端开发中一个重要的概念。
本文将介绍有限状态机的原理，并以一个应用实例来展示其在前端开发中的应用。
一、有限状态机的基本原理有限状态机是一种数学模型，用来描述对象在各种离散状态之间的转换。
它由一组状态集合、一组输入事件和一组转换规则构成。
在有限状态机中，对象根据输入事件的发生，从当前状态转移到下一个状态。
对于前端开发而言，状态可以是用户界面中的各种情况，例如登录界面的“未登录”和“已登录”状态、表单页面的“填写中”和“提交完成”状态等。
输入事件可以是用户的交互动作，比如点击按钮、输入文本等。
转换规则定义了对象在某个状态下接收到某个输入事件后转移到下一个状态的逻辑。
有限状态机具有以下特点：1. 状态数是有限的；2. 对于同一个状态和输入事件，转移到下一个状态的结果是确定的；3. 有限状态机可以有多个起始状态；4. 有限状态机可以具备不同的结束状态。
二、有限状态机在前端开发中的应用实例为了更好地说明有限状态机在前端开发中的应用，我们以一个简单的表单验证功能为例，来展示有限状态机的实际效果。
假设我们有一个用户注册页面，在用户点击提交按钮后，需要对表单数据进行合法性验证。
我们可以使用有限状态机来管理整个验证流程。
首先，我们可以定义三个状态：“准备中”、“验证中”和“完成”。
初始状态为“准备中”。
用户点击提交按钮后，状态从“准备中”转移到“验证中”状态。
在“验证中”状态下，我们可以进行表单数据的合法性验证操作。
如果验证通过，则状态转移到“完成”状态，并完成表单的提交操作。
如果验证未通过，则状态返回到“准备中”状态。
这个过程可以使用如下的有限状态机图表示：(图中省略)有限状态机的实现可以使用各种编程语言和工具，例如JavaScript中的状态机库xstate。
基于有限状态机的工控系统软件设计
基于有限状态机的工控系统软件设计 (1)通过分析工控系统的特性，提出采用状态机的思想进行工控软件设计。
详细论述了高速状态机的错步问题以及控制层中状态机的状态划分问题。
结合具体的应用实例，给出了基于状态机的实现方法。
实验表明，采用状态机的设计方法有助于准确描述受控对象的行为，软件的健壮性和可靠性得到显著提高。
1. 引言1.1 工控软件的一般问题工控软件设计可分为基于控制环和基于实时操作系统两大类。
控制环是把各个功能模块连接成首尾相接的环状结构。
其特点为任何一个功能模块都不能出现死循环，甚至循环次数太多的循环语句都应避免出现。
以保证能够在实时意义上尽可能快地遍历各功能模块，从而满足实时多任务的需求。
在各功能模块中一般用状态机来描述模块所处的状态。
而实时操作系统则可以通过一套底层机制根据优先级和各任务状态调度各功能模块。
此时各功能模块就以“任务”作为表现形式。
但是在每个任务内部仍然为一个独立的控制环结构，仍然需要用状态机描述。
本文将结合工程实践论述状态机在工控中的应用，给出通用模型和注意要点。
1.2 有限状态机有限状态机是一种重要的思想方法。
从数学的角度看，它实际是一个五元组M = （I, O, S, δ,λ），其中I，O分别表示输入输出，S为状态向量，δ为次态方程（δ: S×I ->S），表示输出方程（λ: S×I -> O）。
有限状态机从结构体系上有层级状态机，并发状态机等。
层级状态机类似于软件中的子程序调度：更高层的一个状态对应于较低层的一个状态机。
这个高层的状态处于底层状态机的某个状态中。
这个低层状态称为子状态。
与子程序调用受到系统堆栈深度制约不一样，层级状态机可以由开发者根据控制对象的层次性运动规律任意指定深度。
与子程序的目的一样，层级状态机也是为了提高控制软件的模块化程度，降低状态分析的复杂度。
并发状态机偏重于描述状态机的调度。
状态机本身不能实现什么并发功能，并发的实现是通过软件调度的。
基于界面状态有效性的GUI自动测试模型
基于界面状态有效性的GUI自动测试模型
吴恒山;王金红
【期刊名称】《华中科技大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2004(32)12
【摘要】针对图形用户界面 (GUI)自动功能测试存在的问题 ,提出了一种基于图形用户界面状态有效性的有限自动机 (FSM )测试模型 ,给出了建模方法和测试方法 .该模型不仅能提高测试脚本的重用性 ,而且能够自动产生GUI测试路径和测试输入数据 .
【总页数】3页(P34-36)
【关键词】GUI测试;界面状态;有效性;FSM
【作者】吴恒山;王金红
【作者单位】华中科技大学计算机科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.5
【相关文献】
1.基于对象模型的状态模型（用户界面）研究 [J], 杜湘;张国飞
2.基于HFSM模型的GUI自动测试 [J], 姜文君;李建涛
3.基于有限状态机模型的GUI设计及其应用 [J], 吴春波;苏厚勤
4.基于云平台和深度学习的软件GUI自动测试系统 [J], 徐时怀;陆慧娟;叶敏超;严珂;金群;
5.基于云平台和深度学习的软件GUI自动测试系统 [J], 徐时怀;陆慧娟;叶敏超;严珂;金群
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吴春波 苏厚勤
（ 华大学计算机科学与技术学院 东 上海 ２１２） ０６ ０
摘 要
为 了提高 Ｇ Ｉｇａｈｃｕｅ ｔｆｃ ） Ｕ （ｒｐ ｉ ｓｒｎｅ ａｅ 程序 的开发效 率和 质量 ， ｉ ｒ 比较 了 Ｍｏｒ ｏ 机与 Ｍｅｌ ａ ｙ机模 型 的优缺点 ， 出了一种适ｑ 提 ｊ
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ Ｔｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｆｉｉ ｎ ｙ ａ ａ ｉ ｆＧＵＩｐ ｏ ｒ ｍ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ， ｔ ｅ ａ ａ ａ ｅ ｎ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｂｅｗｅ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅｆｃ ｅ ｃ ｎｄ ｑｕ ｌｔ ｏ ｙ ｒ ｇ ａ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎｔ ｈ ｄｖ ｎｔｇ ｓ ａ ｄ ｄｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｔ ｅ Ｍｏ ｒ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｃ ｉｅ
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前 的状态 和输 入 ， Ｍｏｒ 而 ｏ 机的输 出只依赖于状态 。由于这种功
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０ 引 言
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１ １ Ｍ ｅｌ ． ａｙ机 文献 ［ ］ ３ 中比较 正式地介绍 了 Ｍ ａ ｅｌ ｙ机的形式化定 义 ， 但若
第２ ７卷 第 １ 期 １
２１ ０ ０年 １ １月
计 算机 应 用与软 件
Ｃｏ ｕ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｎｄ Ｓ ｆｗａ ｅ ｍｐ ｔ ｒＡｐ ｌｃ ｔ ｓ ａ ｏｔ ｒ ｏ
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基 于 有 限状 态 机 模 型 的 ＧＵ 设 计 及 其 应 用 Ｉ
ａ ｄ Ｍｅ ｌ ｃ ｉ ｅ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｉ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｎ ｅ ｎ ｄ ｆ ｉ ｔｔ ｃ ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｈ ｃ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆＧＵ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ．Ｉ ｈ ｓ ａ— ｎ ａｙ ｍａ ｈ ｎ ｌ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．ａ ｄ ａ ｒ ｆ ｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｄ ｌ ｉｈ ｆ ｓ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ Ｉ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ａ ｌ ｉ ｉ ｅ ａ ｗ ｉ
于Ｇ Ｉ Ｕ 设计的有限状态机模 型 ， 并将其成功 应用 于轨道 交通 Ａ Ｃ（自动售检票 ） Ｆ 系统 的半 自动售 票机 中。应用结 果表 明， 于这 一 基 状态机模 型设 计的 Ｇ Ｉ Ｕ 程序 具有开发速度快 、 可扩展 性知可靠性高等技术特 点。 关键词 Ｇ Ｉ 有 限状态机 Ｕ Ｍｏｒ ｏ机 Ｍｅｌ ａ ｙ机 自动售检 票
现 Ｇ Ｉ的 控 制 逻 辑 ， 要 对 现 有 的 Ｍｏｒ机 与 Ｍｅｌ 进 行 Ｕ 需 ｏ ａ ｙ机
改进 。
资料显示 ， 用户界 面在应用 软件 中平均 占开发量 的 ４ ％和运 行 ８ 时问的 ５ ％… ， ０ 因此提高 Ｇ Ｉ 开发效 率和 质量 ， 提升整 个 Ｕ 的 对
软件产品的质量和降低成本有重要意义 。 高 质 量 的 Ｇ Ｉ 程 是 一 项 艰 巨 的工 作 。Ｇ Ｉ 序 员 一方 面 Ｕ编 Ｕ程 需 要 考 虑 诸 如 表 格 、 钮 、 单 和 下 拉 框 等 控 件 的 位 置 、 小 和 按 菜 大 颜 色 等 界 面 布 局 和搭 配 ， 一 方 面 还 要 注 意 对 各 个 界 面 的 输 入 另