用Petri网描述程序精化中的循环不变式

形式化方法把程序看成规范,形式化开发方法包括形式规范和规范(程序)的精化.精化演算方法能够通过演算的方式,把规范逐步精化为程序.然而,演化的过程依赖于开发人员的经验,整个过程全部都是手动的.形式化方法的最高目标是软件自动化,使得能从规范自动开发出正确的程序.因而用Petri网来描述程序精化中的循环不变式,希望以此作为软件自动化的一个探索.     

充分发挥循环不变式在程序设计课程教学中的作用

提高学生的程序阅读和理解能力是程序设计课程教学的主要目标之一.循环不变式体现了算法程序的本质特征,它在阅读和理解算法程序过程中具有十分重要的指导意义.文章通过具体实例详细说明了循环不变式在程序设计课程教学中的作用.     

用Petri网描述程序精化中的循环不变式

形式化方法把程序看成规范,形式化开发方法包括形式规范和规范（程序）的精化。精化演算方法能够通过演算的方式,把规范逐步精化为程序。然而,演化的过程依赖于开发人员的经验,整个过程全部都是手动的。形式化方法的最高目标是软件自动化,使得能从规范自动开发出正确的程序。因而用Petri网来描述程序精化中的循环不变式,希望以此作为软件自动化的一个探索。     

循环不变式开发新策略及其应用

循环不变式体现了循环程序的本质特征,在算法程序的开发、证明和推导中具有十分重要的作用。而传统的循环不变式开发策略并没有很好地解决循环不变式开发难的问题。文章在阐述现有策略局限性的基础上,详细阐述了刻画循环不变式本质特征的新定义及基于此定义的开发循环不变式的新策略,并通过三个典型的实例,对开发新策略的具体应用作了比较深入的探索。     

循环不变式开发技术研究

高可靠性软件是当今软件开发的热点问题。确保算法程序逻辑结构正确最理想的途径是算法程序的形式化推导和证明,而循环不变式是算法程序形式推导和证明的关键。循环不变式的开发一直是算法程序设计领域中最具挑战性、最富有创造性、也是最困难的问题之一。本文研究了众多现有循环不变式开发方法中较为典型的几种方法,指出了它们的基本原理、技术难点、特点及效果,旨在探寻循环不变式本质特征,从而为研究更简单、有效的生成方法提出指导。     

利用基因表达式编程自动生成循环不变式

描述了利用基因表达式编程自动生成循环不变式的方法。该方法的基本思想是在每一次循环条件变化时记录下程序变量的值,产生相应的跟踪表,然后从跟踪表中获得程序变量之间的函数依赖关系,这种变量之间的依赖关系构成了循环不变式的主要部分。程序变量之间的函数依赖关系的获得是利用基因表达式编程对跟踪表中数据执行符号回归得到。利用VC＋＋实现了基因表达式编程的函数挖掘,并通过一个实例说明了该方法的有效性。     

PAR方法和循环不变式的范畴语义

范畴论对理解程序规约及程序设计和正确性证明十分有用。PAR方法则是建立在严格的数学基础之上的一种统一的算法程序设计方法。循环不变式在循环算法程序的设计中至关重要。使用格理论和范畴论作为工具对PAR方法建立一个理论框架,并对其用范畴论的概念加以解释,从而使得PAR有更强的理论基础。在此基础上引入不动点原理深入刻划循环不变式的含义,循环不变式可以表示为谓词泛函的最小不动点,并从范畴论的角度解释该过程。     

非线性循环不变式的自动生成

提出了一个自动生成非线性循环不变式的算法。循环不变式可以表示成一个带参数的多项式的形式,根据断言的归纳特性,将循环不变式的生成问题转变成一个约束求解问题,这个约束求解问题的每个解对应于一个循环不变式,如果约束求解问题仅有零解,则说明不存在该参数多项式形式的循环不变式。该算法在Maple中得到了实现,并通过一些实例说明了该算法的有效性。     

基于QBF的循环不变式构造技术

构造循环不变式是程序验证的核心问题之一。主流的循环不变式构造方法通常假设程序中的变量在无限数域上取值,然而程序执行过程中变量都是用有限长度的位向量来表示,无限数域上的循环不变式在有限数域的程序中可能不再是不变式,反之亦然。针对这一问题,本文给出一种基于QBF求解的构造有限数域上循环不变式的方法。该方法可用于构造类型丰富的不变式,包括线性(或多项式)等式(或不等式)不变式,支持加、减、乘、除、移位、位操作等,允许不变式中出现量词。本文也例证了该方法在程序终止性证明、循环上界分析、程序正确性证明等方面的应用价值。     

基于遗传规划寻找循环不变式的方法

描述了一种产生循环不变式主要部分的方法。该方法的基本思想是在每一次循环条件变化时记录下程序变量的值,生成相应的跟踪表,从跟踪表中获得程序变量之间的函数关系构成循环不变式的主要部分。程序变量之间的函数关系则利用遗传规划对跟踪表中数据执行符号回归得到。