图灵完备——停机问题

图灵完备的机器可以解决所有可解问题,亦即任何图灵完备的机器逻辑上都是等价的。

那么什么属于不可解的问题呢?这里我们引出一个问题:不存在这样的一个程序,它可以判定任意程序是否会结束执行(停机问题)。

  停机问题:有一个程序,我们这里叫做上帝程序,它有两个输入:程序A和程序A运行所需要的输入。上帝程序可以根据这两个输入得到一个输出,即这个程序会停机或者这个程序不会停机。

    再根据上帝程序引入一个程序,叫做撒旦程序。它判断上帝程序的运行结果,如果上帝程序输出会停机,那么撒旦程序就执行一个无限的循环(while(true)这种);如果上帝程序输出不会停机,则撒旦程序停机。

    现在,我们运行上帝程序,并且以撒旦程序以及其输入作为上帝程序的输入,则会出现两种情况:上帝程序输出会停机,我们分析发现,撒旦程序停机的时候上帝程序的输出应该是不会停机;而上帝程序输出不会停机的时候,撒旦程序执行无限循环,此时上帝程序应该会输出停机。所以我们从这里得出矛盾。

    不存在上帝程序。

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