Turing machine根据规则表在无限的条带上操纵符号。
在我的情况下，磁带上的条目可以是0或1（二进制）。
磁带从“空”开始，在正负两个方向上都为0。该磁带是根据机器遵循的规则写入的，可能会在未写入的边上添加0或1。
由于磁带值是二进制的，因此当机器写入磁带时，是否有最有效的方式在内存中表示它们，是在左侧还是在右侧添加新值？显然，我不需要表示无限零（未写入的磁带），但是当新值添加到磁带的末端时，我确实需要扩展数据结构。
python列表可以解决问题，如下所示在左侧插入1：
start_time = time.time()
tape = [0]*10000000
print tape[:10]
insertion_time = time.time()
tape = [1] + tape
print tape[:10]
print "total execution time: ", time.time() - start_time
print "time to add entry: ", time.time() - insertion_time
输出：
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
total execution time: 0.257364034653
time to add entry: 0.109524011612
使用list.insert确实使其速度提高了23倍：
start_time = time.time()
tape = [0]*100000
print tape[:10]
insertion_time = time.time()
tape.insert(0, [1])
print tape[:10]
print "execution time: ", time.time() - start_time
print "time to add entry: ", time.time() - insertion_time
给予：
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[[1], 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
execution time: 0.0270080566406
time to add entry: 0.00468802452087
有没有比使用
list对象更有效的方式表示二进制磁带了？ 最佳答案
鉴于磁带的两端都是无限的，因此您还必须考虑索引的(-inf, -1]范围。最好的表示法是IMO，它是一对列表-一个用于非负范围，另一个用于负范围（索引颠倒）。当您超出磁带的分配范围时，只需将其追加到各自的列表中（与在列表之前添加不同，这是一项快速的操作）。
实施草案（使用this answer中GrowingList的增强版）：
class GrowingList(list):
def __init__(self, default_value):
self.default_value=default_value
def __getitem__(self, i):
return list.__getitem__(i) if i < len(self) else self.default_value
def __setitem__(self, i, v):
if i >= len(self):
self.extend([self.default_value]*(i + 1 - len(self)))
list.__setitem__(self, i, v)
class Tape:
def __init__(self):
self.pos_range=GrowingList(0)
self.neg_range=GrowingList(0)
def __getitem__(self, i):
if i >= 0:
return self.pos_range[i]
else:
return self.neg_range[-i-1]
def __setitem__(self, i, v):
if i >= 0:
self.pos_range[i]=v
else:
self.neg_range[-i-1]=v
def __repr__(self):
start = -len(self.neg_range)
end = len(self.pos_range)
data = list(reversed(self.neg_range)) + self.pos_range
return "Tape(range=[{}, {}), data={})".format(start, end, data)
t = Tape()
print(t)
t[4]=1
print(t)
t[-2]=1
print(t)
输出：
Tape(range=[0, 0), data=[])
Tape(range=[0, 5), data=[0, 0, 0, 0, 1])
Tape(range=[-2, 5), data=[1, 0, 0, 0, 0, 0, 1])