基于PAR的算法形式化开发

形式化方法是构建可信软件的重要途径.基于对算法问题的分析,针对形式化方法PAR开发算法的特征,刻划了问题分划、递推关系构造方面的规律.从一类问题的形式化功能规约出发,可机械地完成问题的分划及规约的变换,自然地揭示出求解问题的算法思想,在相关工具的支持下自动生成算法程序.研究结果将算法设计中尽可能多的创造性劳动转化为非创造性劳动,降低了形式化求解算法问题的难度,提高了算法程序的可靠性和形式化开发效率.     

PAR在数学算法中的应用

针对算法走进高中课堂的现状,提出使用PAR作为高中学习算法开发的主要平台,通过PAR形式化推导实现多项式和素数两个经典数学问题,表明PAR具有良好的数学和程序设计语言透明性,得到算法简短易于理解的同时也可以同时保证算法的正确性,理论分析和试验表明,PAR是学习算法开发的一个有效平台。     

形式化方法在软件开发中的应用

形式化方法是把概念、判断、推理转化成特定的形式符号后,对形式符号表达系统进行研究的方法。是用具有精确语义的形式语言书写的程序功能描述,它是设计和编制程序的出发点,也是验证程序是否正确的依据。形式化方法就是用符号化的数学变换把需求分析给准确的表述出来,这样可以确保和需求的一致性,并能用于分析和验证应用程序。     

Huffman算法程序的形式化推导

使用PAR方法形式化推导了解决最优编码问题的Huffman算法。推导过程充分利用最优编码树的特性,在对原问题进行分划归约为子问题时,引入一个新元素来取代原来的2个或多个元素,使用一套接近数学语言的抽象记号表示集合、二叉树等,推导过程简洁且能生成正确的算法。该Huffman算法能在PAR平台上通过自动生成系统转换成可执行语言程序,并正常运行。     

三个经典数学问题的形式化开发

计算机科学最高奖图灵奖获得者Knuth指出,算法是计算机科学的核心。算法的设计和理解对开发高效、正确的软件至关重要。本文选取平方数问题、几何级数求和问题和多项式求值这3个经典数学问题,使用支持算法程序形式化的PAR方法和PAR平台,从待求解问题的精确功能描述出发,使用PAR方法和PAR平台的推理和变换规则,经过一系列等价变换,最后得到正确的算法程序。这一系列形式化推演的过程揭示了这3个经典数学问题的奥妙,事实说明PAR方法和PAR平台在算法程序设计过程中可以发挥更大的作用。     

最小生成树算法的PAR方法形式化推导

采用PAR方法通过功能归约变换，形式化推导出可读性好、效率高的递推的最小生成树算法，简化了算法程序设计和正确性证明的过程，有效提高了算法程序设计自动化、规范化的程度及其正确性。该文给出的相关算法在PAR平台通过自动转换系统转换成可执行语言程序并运行通过。     

若干算法程序的形式化推导与生成技术研究

PAR方法基于分划与递推、量词变换规则、循环不变式开发新策略和软件转换工具,实现了复杂算法问题的形式化开发.采用PAR方法形式化推导几个典型的算法问题.通过量词变换规则对程序规约进行形式化推导,可以得到具有数学引用透明性、易于形式化证明的求解算法问题的递推关系;并在此基础上,自然地导出循环不变式.在得到简短、易于理解、高可靠性的Apla算法程序之后,通过转换工具自动生成Java,C 等可执行程序.     

形式化方法在电信服务系统中的应用与研究

为提高电信服务系统的稳定性．把形式化方法引入到电信服务系统的研究中,并用典型的形式化规格语言Z开发电信系统中基本功能的形式化规格,该套形式化规格对拔打电话、建立连接、释放连接、修改密码等操作的进行详细、精确的描述。基于Z语言的形式化规格可以应用于电信服务系统开发过程的各个阶段．以期减少电信服务系统内部错误的产生、提高稳定性。     

算法形式化推导及其在软件重用中的应用

将形式化技术和软件复用结合是非常有意义的工作。利用规约进行变换,寻找递推关系,可以比较容易得到抽象算法。在变换中,尽可能地特有关操作抽象表示,将操作细节延迟,以适合现代软件工程的软件开发需要,对一个具体问题将得到包含抽象操作的抽象算法。利用面向对象程序设计语言中的多态性等机制,将抽象操作用虚函数表示,如此设计的类可以作为可重用部件使用。     

形式化开发非递归Koch曲线算法

形式化方法是构建可信软件的重要途径。Koch曲线是典型的分形图形。基于形式化方法PAR及循环不变式开发策略,开发了Koch曲线非递归算法,并对其进行了形式化的正确性证明。在得到求解Koch曲线算法的循环不变式的同时,直接得到易读、高效且可靠的非递归算法。对使用形式化方法及循环不变式开发策略开发分形程序非递归算法作了较深入的实践和探讨。     

形式推导支持的递归程序向非递归程序的转换

本文提出一种递归消除的方法,适于一类基于递归数据结构的程序。该方法将递归程序作为初始规约,以求解过程的状态变迁序列作迭代模式;通过数据展开和变换实现初始规约向基于序列描述规约的变换,继而用PAR形式推导出序列规约的递推关系,并以之为核心近乎机械地构造出非递归算法。树和图的两个算法实例说明了本方法的有效性。     

形式化开发Hanoi塔问题非递归算法

使用形式化方法PAR及循环不变式开发新策略,开发了Hanoi塔问题非递归算法,并对其进行了形式化地正确性证明。本文直接面向非递归算法,在得到求解Hanoi塔问题的循环不变式的同时,直接得到易读、高效且可靠的非递归算法。对使用形式化方法及循环不变式开发新策略开发非递归算法作了较深入的实践和探讨。     

软件开发的形式化方法

随着计算机及软件系统逐步渗透到社会生活的方方面面,对软件可靠性、安全性和保密性的要求也越来越高．本文阐述了形式化方法的定义、重要性及主要研究内容。着重讨论了形式规约方法,以及演绎证明和模型检测等形式验证方法。     

整数乘法电路的形式化验证方法研究

采用基于决策图的模型检验方法对整数乘法器验证时会出现内存爆炸,解决该问题的一种有效途径是采用反向替换方法.函数替换算法是反向替换方法的核心算法,如果保证被替换变量位于被替换函数的决策图顶层,替换算法可以简化.通过设置变量序和限定变量替换顺序,提出了一种保证被替换变量始终位于被替换函数决策图的顶层的反向替换方法,可极大降低整数乘法器验证的运行时间和内存使用量.实验结果表明,采用改进的反向替换方法,在1GB内存下,可将Add-Step乘法器的验证规模从84×84位提高到256×256位,将Diagonal乘法器的验证规模从84×84位提高到206×206位.     

面向对象软件体系结构的形式化模型

软件体系结构设计中的形式化方法，一直是软件工程领域中的研究热点。而在面向对象环境中如何对体系结构进行形式化，以精确描述其静态结构与动态交互行为，则一直未有好的解决办法。本文使用符号逻辑方法描述面向对象系统中的基本组成单元，并使用有限自动机建立面向对象体系结构的形式化模型。     

Formal Methods of Analysis of System Properties

A review of using formal methods of specification and verification of software and hardware systems is given and an approach and formal methods are proposed that make it possible to solve the so-called feature interaction problem arising in telecommunication systems.     

反应式嵌入式系统形式化性能模型的研究

基于进程代数EACSR-VP和形式化描述语言CPSL，介绍了如何建立和描述反应式嵌入式系统的形式化性能评价模型．该模型通过抽象去掉了实现了细节，是可执行的，利用其可以对不同的设计方案进行定量的性能验证，得到不同系统的性能指标并进行分析和比较，从而使最终的系统实现满足特定性能指标要求．