核心概念
finsm.io 是一款開源網頁應用程式,旨在幫助軟體工程和電腦科學課程教授有限狀態機,其功能包括創建、模擬和導出確定性和非確定性有限狀態機,並已成功應用於教學實踐中,獲得了教師和學生的積極反饋。
文章摘要
本文介紹了一款名為 finsm.io 的開源工具,該工具是一個用於創建、模擬和導出確定性和非確定性有限狀態機 (DFA/NFA) 的網頁應用程式。 作者首先描述了該工具的理論背景,然後詳細介紹了它的功能,並根據多年來數百名學生的使用情況對其進行了初步評估。 初步評估發現,教師和學生絕大多數都推薦這款工具,並認為它改善了他們的學習和教學體驗。 作者邀請感興趣的教育工作者在他們的有限狀態機課程中使用該工具。
主要內容
背景介紹: finsm.io 是一款免費的網頁應用程式,允許用戶構建、模擬(測試)和導出有限狀態機。 該工具基於 Kozen (2012) 對有限狀態機的定義,並使用 Elm 語言實現。
功能:
構建: finsm.io 提供了一個簡潔的界面,允許用戶使用預定義的鍵盤快捷鍵和滑鼠點擊來創建狀態和轉換,並支持 LaTeX 渲染狀態和轉換標籤。
模擬: 用戶可以在模擬模式下使用輸入磁帶測試他們構建的狀態機。 該工具會自動檢測語言的字母表,並將每個字母映射到一個鍵。 此外,finsm.io 還可以檢測構建的狀態機中的錯誤,例如 DFA 中不允許存在的 ε 轉換。
導出: finsm.io 支持將狀態機導出為 LaTeX 格式,生成的 TikZ 代碼可以直接複製粘貼到任何導入了 TikZ 包的 LaTeX 文檔中。
評估: 作者根據教師、助教和學生的書面和調查反饋對該工具進行了初步評估。 結果顯示,finsm.io 在易用性、學習效果和教學效率方面都得到了積極的評價。
相關工作: 作者還回顧了其他用於教授有限狀態機概念的工具和方法,例如 JFLAP、jFAST 和 ComVIS 等。 與這些工具相比,finsm.io 作為一款基於網頁的工具,具有無需安裝、界面簡潔、支持 LaTeX 輸出等優勢。
結論和未來工作: 作者認為 finsm.io 是一款很有前途的教學工具,可以幫助教師更有效地教授有限狀態機的概念,並計劃在未來添加更多功能,例如支持下推自動機和圖靈機等。
finsm.io 的優勢
基於網頁,無需安裝
界面簡潔,易於使用
支持 LaTeX 輸出,方便提交作業
提供模擬功能,幫助學生理解狀態機的行為
可以檢測錯誤,幫助學生調試狀態機
未來發展方向
支持下推自動機和圖靈機
添加更多可視化功能,例如常見的 FSA 算法
開發作業提交系統和自動評分系統
統計資料
該工具已在過去五年中被用於多個有限狀態機課程中。
共有 868 名用戶在網站上註冊,這還不包括第一年沒有登錄或保存系統時的用戶。
這些用戶已經使用該工具創建了超過 4,100 個狀態機(同樣不包括未註冊用戶未保存的狀態機)。
在學生反饋方面,平均而言,finsm.io 在推薦度方面獲得了 4.59/5 的評分。