基于PAR方法开发算法程序的研究

摘要

软件系统的成功极大依赖软件需求工程的质量,而软件的可靠性难以保证和开发效率低一直是困扰软件产业的两大难题.而用形式化方法开发软件始终被认为是提高软件可靠性和软件生产率的重要途径,是实现软件开发自动化的关键.尽管已经提出了各种各样的软件形式化方法和开发技术,但目前这些技术还远没有广泛的被软件产业界所接受,原因在于许多方法的提倡者并没有真正研究软件开发者面临的实际问题,算法和程序研究脱节,缺乏系统的算法程序设计和证明方法,实际上有些方法以及这些方法为基础而建立的软件开发工具和自动生成系统只能处理和生成一些玩具式程序(toy-style program).尚没有一种面向实际问题、简单可行、便于广大软件开发者接受的形式化方法及与该方法相配套的一系列配套的辅助工具来切实的解决这两个问题.PAR方法基于分化、递推、扩充的量词变换规则、循环不变式的新技术和软件转换工具,充分利用数据抽象、功能抽象、软件重用、多态、类属、重载等成熟的程序设计技术,可以用统一的方法开发复杂算法.该文首先对形式化方法的定义、分类、目前的发展状况等进行了介绍,同时对典型的形式化方法VDM、Z、B方法、RAISE等形式化语言和方法的产生、主要原理及特点作了介绍,并进行了分析比对;其次,该文还对PAR方法也做了较为详尽的介绍,进一步研究了它的特点,阐述了其哲学思想;最后,运用PAR方法开发了正整数素数分解问题、线性代数统一的算法—基准位置法等多个问题的算法程序,进一步验证了PAR方法在很多复杂数值算法中的应用.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1背景

1.2相关研究情况

1.3研究内容

第二章形式化方法研究

2.1形式化方法概述

2.1.1形式化方法定义及发展现状

2.1.2形式化方法分类

2.2典型的形式化语言和方法

2.2.1 VDM

2.2.2 Z notation

2.2.3 B方法

2.2.4 B与VDM、Z的简要比较

2.2.5 RAISE方法

2.3基于形式化的复杂软件系统需求建模的方法

2.4形式化的优点及评价

第三章PAR方法

3.1概述

3.2开发过程

3.2.1预备知识

3.2.2开发过程

3.3PAR方法的创新特点

3.3.1 PAR是一种统一的算法程序设计方法和新的算法表示方法

3.3.2循环不变式的新定义及开发新策略

3.3.3算法程序设计中的创造性和非创造性地划分

3.3.4转换器的开发

3.3.5 PAR方法的主要特点

第四章应用PAR方法的开发实例

4.1开发实例一

4.2开发实例二

4.3开发实例三

第五章结束语

5.1算法与程序的关系

5.2循环不变式与循环程序的关系

5.3总结与评价

致 谢

参考文献