基本情報技術者(基礎理論⑧)

基本情報技術者

今回はオートマトン(状態遷移表・状態遷移図)についてご紹介します！
結論から言うとオートマトンというのは「入力」「状態」「出力」の3つで表現するシステムのモデルです。

「…？」ですよね(-_-;)

ということでオートマトンとは何か解説していきます！

モデル化

まずオートマトンについての解説をする前に知っておいていただきたい言葉があります。それが「モデル化」です。モデル化というのは現実世界(リアル)に存在する複雑なモノ・事象を単純化したモノにすることを言います。

例えば上記のような鉄道路線図です。
実際の鉄道路線はもっと大きくて、カーブやトンネル、坂道などいろいろありますよね。
こういったものを単純化して分かりやすくすることをモデル化と言っているのです。
基本情報技術者の試験では「モデル」「モデル化」といった用語が問題文中によくでてくるので、出てきたときに焦らないように用語の意味は覚えておいてくださいね！(^^)/

オートマトン

ではようやくオートマトンの説明です！
オートマトンというのは、冒頭でも言いましたが状態を「入力」「状態」「出力」の3つで表現するモデルです。ほとんどの参考書などでは自動販売機を例に紹介されているので、今回は自動販売機と扇風機の2例ご紹介いたします！（ちなみに自動販売機のオートマトンは過去に基本情報技術者試験でも出題されたことがあります。）

自動販売機の例

自動販売機にはボタンなどが色々ついていて複雑に見えますよね。
でもオートマトンの「入力」「状態」「出力」に当てはめると単純化することができます。

「入力」：自動販売機に入れるお金
「状態」：自動販売機に入れたお金の合計金額
「出力」：自動販売機から出てくる商品

扇風機の例

扇風機も同様にオートマトンの「入力」「状態」「出力」に当てはめてみましょう。

「入力」：扇風機のスイッチ(切・弱・中・強)
「状態」：扇風機の現在のモード
「出力」：扇風機の羽の回転

状態遷移表

オートマトンにおいて「状態」は、時間や動作により、初期状態(最初の状態)からいくつかの状態に遷移(移り変わっていくこと)しながら最終的な状態になります。最終的な状態は「受理状態」と呼ばれています。さらにこのような状態遷移を表で表現したものは状態遷移図と呼ばれています。
扇風機（切・弱・中・強が設定できる）を例に状態遷移表を見てみましょう。

状態(現在)/入力切ボタン押下弱ボタン押下中ボタン押下強ボタン押下
OFFOFF弱中強
弱OFF弱中強
中OFF弱中強
強OFF弱中強

上記表を見ると、現在の扇風機の「状態」が「入力(ボタン押下)」でどのように変化するかを読み取ることができます。例えば現在の状態が「中」の時に入力(強ボタン押下)を行うと扇風機の状態は「強」へと変化していることがわかります。

状態遷移図

状態遷移図というのは状態の変化を表す図です。一つ上の項目でみた扇風機の状態遷移表を状態遷移図で表現すると次のようになります。

記号意味
状態
初期状態
遷移

まとめ

いかがだったでしょうか。
今回はモデル化、オートマトン、状態遷移表、状態遷移図についてご紹介しました！
ここは、開発の際重要になる部分でもあります。状態遷移表、状態遷移図を作ることで、機能に漏れがないか、付け忘れている機能はないかなどを確認することができるんですね！

①現実世界(リアル)に存在する複雑なモノ・事象を単純化したモノにすることをモデル化という。
②状態を「入力」「状態」「出力」の3つで表現するモデルをオートマトンという。
③状態遷移を表で表現したものを状態遷移表という。
④状態遷移を図で表現したものを状態遷移図という。

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