停機問題的證明是否有點含糊?

2022-02-27 16:36:39 字數 2981 閱讀 8254

看過離散數學上的證明。

也在知乎上搜過。

還有劉未鵬關於停機問題的那篇的部落格

基本都是文字加**論述,但我始終有幾個問題沒太想明白,感覺證明得牽強,於是自己理解了一下,記於此處,希望能有人來討論、指點。

一般都是這麼證明的(此處我用c++**):

假設存在這麼乙個演算法可以判斷出別的程式是否可以停機。

1

bool halting_judge (program a, char*input)

2

因為一般的程式都是要有輸入輸出的,這裡的input就是程式a的輸入。使用char形式是因為後面證明時需要把程式**作為輸入,而程式**是字串,這裡就直接規定好了。

然而圖靈大佬想說具有這種能力的程式是不存在的。於是我們創造下面這個函式:

1

bool hack (program a, char*input)28

else

9return

true

;10 }

這個函式的作用是:如果程式a可以停機,則接下來進行無限迴圈讓hack函式無法停機;如果程式a無法停機,則return使hack函式可以停機。

接下來用hack程式代入a,用hack的**代入input:

bool hack (program a, char*input)

else

return

true

;}

於是人們說:如果halting_judge判斷hack為停機,則hack(hack)就無限迴圈,不停機;如果halting_judge判斷hack為無法停機,則hack(hack)會返回,為停機。so,hack到底是不是停機的呢?矛盾了,所以halting_judge無法判斷。

可能是我理解錯什麼了吧?個人認為這樣的證明未免有些模糊。

首先想到,所謂hack(hack),括號裡的hack應該指的是程式吧?那作為程式它的兩個引數是什麼呢?難道什麼引數都行?這裡不解釋一下嗎?

然後看一看halting_judge的定義,想一下上面的問題,則發現括號裡的hack它的引數是hack**字串。

至此可以發覺,我們上述的hack函式是不能代入進去的,它和program a不是一類函式!因為hack有兩個引數,乙個是程式,乙個是字串;而當時定義halting_judge函式的時候,它只能承受這樣一類程式a:這個程式的引數只需要乙個——字串。

我的意思是說:雖然halting_judge裡隨便敷衍過去了,但實際上預設的a執行起來只需要input,而不是像hack那樣需要乙個program加乙個input才能執行。

也就是說,要把halting_judge改成(hack程式,hack程式,hack**)這種形式,或者把hack改成(char* input)這種形式,才可以實現hack自身代入。而第二種改法就是我之後要使用的。

另外,我們先拋開這個小bug不說,假如hack函式輸入只需要用input來代替,則,(接下來我只說一種情況),如果hack(input)用halting_judge判斷完是停機的,那麼hack(hack(input))是不停機的,也只能說明hack的輸入為input時停機,hack的輸入為hack(input)時不停機,憑什麼用乙個簡單的hack就代替了全部情況呢?就說hack停不停機是矛盾的呢?這邏輯就像「父親(我的)是程式設計師,父親(父親(我的)的)——也就是爺爺~不是程式設計師,所以父親到底是不是程式設計師這矛盾了判斷有誤」……單說父親不說誰的,耍流氓。

當然了還是那句話,很可能是我理解上的差錯。但各種短證明都會在結尾矛盾的那個地方輕飄飄一筆帶過,確實難以捉摸。

下面是我的想法:

我修改一下hack函式:

1

bool hack (char*code)29

else

10return

true

;11 }

然後hack就可以自身代入了,把hack這段**傳入進去就是下面這樣:

1

bool hack (char*hackcode)29

else

10return

true

;11 }

程式往下走,if判斷語句我們進去,情況是:

1

bool halting_judge (program hack, char*hackcode)

2

而程式hack會不會停止呢?取決於它while(1)了還是return true了,即,注意,我們現在是在用halting_judge判斷:當hack函式的輸入為hackcode時是否停機

有沒有發現這個和第一步一樣?又遞迴回來了!最初一步也就是還沒走到halting_judge的時候,就是用hack函式輸入hackcode。

那麼總結一下就是,只有我們把hack函式的輸入設定為hackcode,才真正變成了用halting_judge去檢測hack程式它自己(而不是什麼hack(hack(……))),之後再討論兩種情況才能達到自相矛盾的效果。

這時才表現了證明中的輸入非要用hack本身(其實是它的code)的重要意義:你把輸入換成pojcode試試,判斷就成了(poj,pojcode),沒法指向hack自身。

剛剛我說hack(hack(input))和hack(input)不能全統一為hack,那這裡為什麼可以?因為這裡這倆hack都是用hackcode編譯出來的。比喻來說,你就是hackcode,假如把你拎出來會導致我們能從人群中確定你爸爸。現在把你拎出來,和我們先把你帶進幼兒園再把你拎出來,我們從人群中找出來的你爸爸,是乙個人。

這上面的表述大費周章其實就是為了真真正正地達到:讓hack程式執行是否停機,然後讓halting_judge判斷的也是hack程式本身是否停機,然後通過矛盾反證halting_judge不存在。兩種情況都矛盾我就不多說了。

以上就是我的思考。等有能力看懂劉未鵬先生關於y combinator和哥德爾不完備性的精彩論述,以及我自身不斷學習計算機技術以後,我會繼續補充和改正以上論述的。由於初涉計算機領域,個人邏輯也不怎麼樣,非常希望大家指出我文章中的錯誤,感謝!

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