A. 停機問題證明
首先,我們要明確程序是否停機的概念。具體來說,就是對程序的任意輸入,我們能否判斷它是否會停機。假設有這樣一台圖靈機,命名為H。它的運作流程設定為:對於任意一個程序M,如果M可以停機,則輸出1,否則輸出0。因為H是可以判定的。
在此基礎上,我們可以構建另一個程序D。D的工作流程如下:將H的輸出作為輸入,如果輸入為1,則D不停機;反之,則D停機。由於H可以判斷所有程序,那麼它同樣可以判斷D。如果H判斷D輸入1時不停機,則輸出0。然而,根據D的定義,我們知道它是可以停機的,反之亦然。這意味著停機問題不存在演算法解決方案。
綜上所述,我們通過構建特定的程序D和分析H對D的判定能力,證明了停機問題無法通過演算法解決。這揭示了一個重要的計算機科學理論——不可判定性,進一步闡釋了程序設計和演算法理論中的限制。