4. 洗衣机程序

任务目标

设计一个洗衣机控制程序的状态机，包含注水、洗涤、漂洗、脱水四个核心状态，并支持暂停与取消操作。程序需能响应启动、暂停/继续、取消等外部事件，并在每个状态中模拟对应动作的执行。

状态与事件定义

洗衣机FSM包含以下状态与事件：

• 状态：IDLE（待机）、FILL（注水）、WASH（洗涤）、RINSE（漂洗）、SPIN（脱水）、PAUSED（暂停）
• 事件：START（启动）、PAUSE（暂停）、RESUME（继续）、CANCEL（取消）、COMPLETE（当前阶段完成）

状态转移规则：

• IDLE + START → FILL
• FILL + COMPLETE → WASH；FILL + PAUSE → PAUSED；FILL + CANCEL → IDLE
• WASH + COMPLETE → RINSE；WASH + PAUSE → PAUSED；WASH + CANCEL → IDLE
• RINSE + COMPLETE → SPIN；RINSE + PAUSE → PAUSED；RINSE + CANCEL → IDLE
• SPIN + COMPLETE → IDLE（洗涤结束）；SPIN + PAUSE → PAUSED；SPIN + CANCEL → IDLE
• PAUSED + RESUME → 返回暂停前的状态；PAUSED + CANCEL → IDLE

完整实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef enum {
    IDLE, FILL, WASH, RINSE, SPIN, PAUSED
} State;

typedef enum {
    START, PAUSE, RESUME, CANCEL, COMPLETE
} Event;

typedef struct {
    State current;
    State paused_from;  // 记录暂停前的状态
} WasherFSM;

const char* state_name(State s) {
    switch (s) {
        case IDLE:   return "待机";
        case FILL:   return "注水";
        case WASH:   return "洗涤";
        case RINSE:  return "漂洗";
        case SPIN:   return "脱水";
        case PAUSED: return "暂停";
        default:     return "未知";
    }
}

void init_fsm(WasherFSM* fsm) {
    fsm->current = IDLE;
    fsm->paused_from = IDLE;
}

void handle_event(WasherFSM* fsm, Event ev) {
    State s = fsm->current;
    switch (s) {
        case IDLE:
            if (ev == START) {
                fsm->current = FILL;
                printf("启动：开始注水\n");
            }
            break;
        case FILL:
            if (ev == COMPLETE) {
                fsm->current = WASH;
                printf("注水完成，开始洗涤\n");
            } else if (ev == PAUSE) {
                fsm->paused_from = FILL;
                fsm->current = PAUSED;
                printf("注水阶段暂停\n");
            } else if (ev == CANCEL) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("已取消，回到待机\n");
            }
            break;
        case WASH:
            if (ev == COMPLETE) {
                fsm->current = RINSE;
                printf("洗涤完成，开始漂洗\n");
            } else if (ev == PAUSE) {
                fsm->paused_from = WASH;
                fsm->current = PAUSED;
                printf("洗涤阶段暂停\n");
            } else if (ev == CANCEL) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("已取消，回到待机\n");
            }
            break;
        case RINSE:
            if (ev == COMPLETE) {
                fsm->current = SPIN;
                printf("漂洗完成，开始脱水\n");
            } else if (ev == PAUSE) {
                fsm->paused_from = RINSE;
                fsm->current = PAUSED;
                printf("漂洗阶段暂停\n");
            } else if (ev == CANCEL) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("已取消，回到待机\n");
            }
            break;
        case SPIN:
            if (ev == COMPLETE) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("脱水完成，洗衣结束\n");
            } else if (ev == PAUSE) {
                fsm->paused_from = SPIN;
                fsm->current = PAUSED;
                printf("脱水阶段暂停\n");
            } else if (ev == CANCEL) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("已取消，回到待机\n");
            }
            break;
        case PAUSED:
            if (ev == RESUME) {
                fsm->current = fsm->paused_from;
                printf("继续：回到%s阶段\n", state_name(fsm->current));
            } else if (ev == CANCEL) {
                fsm->current = IDLE;
                printf("已取消，回到待机\n");
            }
            break;
    }
}

int main() {
    WasherFSM washer;
    init_fsm(&washer);

    // 模拟一次完整洗衣流程：启动→注水→暂停→继续→洗涤→漂洗→脱水→结束
    handle_event(&washer, START);       // 待机 → 注水
    handle_event(&washer, COMPLETE);    // 注水 → 洗涤
    handle_event(&washer, PAUSE);       // 洗涤 → 暂停
    handle_event(&washer, RESUME);      // 暂停 → 洗涤
    handle_event(&washer, COMPLETE);    // 洗涤 → 漂洗
    handle_event(&washer, COMPLETE);    // 漂洗 → 脱水
    handle_event(&washer, COMPLETE);    // 脱水 → 待机

    printf("\n--- 测试取消功能 ---\n");
    init_fsm(&washer);
    handle_event(&washer, START);       // 待机 → 注水
    handle_event(&washer, CANCEL);      // 注水 → 待机

    return 0;
}

编译与运行

gcc -o washer_fsm washer_fsm.c
./washer_fsm

验证方法

程序运行后，观察输出是否符合以下预期流程：

1. 启动后进入注水状态，输出“启动：开始注水”
2. 注水完成后进入洗涤，输出“注水完成，开始洗涤”
3. 洗涤中暂停输出“洗涤阶段暂停”，继续后输出“继续：回到洗涤阶段”
4. 依次完成洗涤、漂洗、脱水，最终输出“脱水完成，洗衣结束”
5. 取消测试中，注水阶段取消后输出“已取消，回到待机”

若输出与上述顺序一致，且程序正常退出（无崩溃），则判定FSM逻辑正确。

状态转移图