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apla中泛型约束机制研究

软件学报 2015年第6期26卷 1340-1355页

作者：左正康薛锦云中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室北京100190 江西省高性能计算技术重点实验室(江西师范大学) 江西南昌330022 中国科学院大学北京100049

泛型程序设计可大幅提高程序的可重用性、可靠性和开发效率.泛型约束机制是对泛型参数进行形式描述,并对其合法性进行检测及验证,从而保证泛型程序的可靠性和安全性.分析总结多种主流语言的泛型约束特性,存在难以描述及验证基于动态语... 详细信息

泛型程序设计可大幅提高程序的可重用性、可靠性和开发效率.泛型约束机制是对泛型参数进行形式描述,并对其合法性进行检测及验证,从而保证泛型程序的可靠性和安全性.分析总结多种主流语言的泛型约束特性,存在难以描述及验证基于动态语义的复杂约束需求问题,与完整实现GP尚有距离;以抽象程序设计语言apla为宿主语言,提出了基于代数结构及公理语义的泛型约束方法,给出了基本数据类型、自定义抽象数据类型和子程序的3类泛型约束机制,拓展了泛型程序设计约束的应用范围.同时,支持静态语法和动态语义层约束,提高了泛型约束的精确度;借助Isabelle定理证明器,设计了泛型约束匹配检测和验证算法;进一步设计了泛型约束机制在PAR平台的实现方案及其系统原型.实验部分给出了该泛型约束机制描述、检测及验证一系列复杂泛型约束问题的全过程,自动生成的C++模板程序的可靠性和安全性得到显著提高.

关键词：泛型约束机制 apla语言代数结构动态语义约束安全性

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跨媒体组合方法研究

计算机工程与科学 2016年第12期38卷 2442-2449页

作者：张际博薛锦云汪雄夏鲸熊小舟江西师范大学国家网络化支撑软件国际科技合作基地江西南昌330022

大数据时代以多媒体计算为基础的跨媒体计算技术已成为信息技术研究的热点。但是,对跨媒体的获取、组合和应用仍缺乏有效的方法。提出了两种跨媒体组合方法。以开发跨媒体在线二叉树遍历课程为例。第一种方法以Web服务的模式,引用多种... 详细信息

大数据时代以多媒体计算为基础的跨媒体计算技术已成为信息技术研究的热点。但是,对跨媒体的获取、组合和应用仍缺乏有效的方法。提出了两种跨媒体组合方法。以开发跨媒体在线二叉树遍历课程为例。第一种方法以Web服务的模式,引用多种类型多媒体数据,将其以服务组合的方式进行拼接,从而构成跨媒体服务。第二种方法是基于本实验室团队自主研发的PAR平台中的"New SQL"技术与apla语言程序,使用PAR平台的多媒体数据库技术实现对跨媒体数据的存储和检索,进而构成apla语言程序,实现部署在云端的多媒体服务,有效地解决了跨媒体的组合与存储问题。

关键词：跨媒体多媒体数据库服务重组 apla语言

新型Action泛型机制在PAR平台中的实现和应用研究

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江西师范大学学报（自然科学版） 2020年第6期44卷 633-638页

作者：汪雄薛锦云刘震伟江西师范大学计算机信息工程学院江西南昌330022 江西师范大学国家网络化支撑软件国际科技合作基地江西南昌330022

在软件开发过程中,开发语言中的泛型机制能够显著提高软件开发的效率和软件可靠性,但现有高级语言中一般只有类型和子程序(如过程、函数和方法等)作参数,限制了泛型机制的应用.该文对新型泛型机制进行深入探索,着重研究以action作为参... 详细信息

在软件开发过程中,开发语言中的泛型机制能够显著提高软件开发的效率和软件可靠性,但现有高级语言中一般只有类型和子程序(如过程、函数和方法等)作参数,限制了泛型机制的应用.该文对新型泛型机制进行深入探索,着重研究以action作为参数的泛型机制.在apla→Java程序自动生成系统中实现了将Web服务作为apla语言中的action参数的泛型机制,完善了apla语言中的泛型安全的约束机制,成功地将新型泛型机制应用于PAR平台中.

关键词： apla语言泛型 PAR方法 PAR平台

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apla-JAVA程序自动转换系统的研制

APLA-JAVA程序自动转换系统的研制

作者：骆健江西师范大学

学位级别：硕士

从60年代“软件危机”爆发至今，人们一直经受着“软件危机”的困扰。软件的生产效率和可靠性远远满足不了社会发展的需要：一方面，软件故障给人们的生命和财产造成了巨大的损失;另一方面，社会对软件的需求量日益增加，而程序员每年... 详细信息

从60年代“软件危机”爆发至今，人们一直经受着“软件危机”的困扰。软件的生产效率和可靠性远远满足不了社会发展的需要：一方面，软件故障给人们的生命和财产造成了巨大的损失;另一方面，社会对软件的需求量日益增加，而程序员每年所能开发的有效代码却仍然是少之又少。如何才能更高效地开发出更可靠的软件产品是软件开发技术和软件工程技术所要解决的重要问题。为了更好地解决这两个至关重要的问题，PAR方法应运而生。而本文所研究的apla程序到JAVA程序自动转换系统则是PAR方法的重要支持工具，同时，也是多个国家自然科学基金课题的重点研究内容之一。它是在自动化和形式化理论及程序转换技术的基础上构造而成，能够将PAR方法推导出的apla程序进行转换自动生成可执行的JAVA程序，是PAR方法支持软件开发的全过程提供了强有力的工具支持。同时，它也可作为一个独立的软件工具来使用。围绕着程序转换系统的设计与实现，本文主要完成了如下工作： 1、研究apla语言与JAVA语言的对应关系，寻找把apla语言转换为JAVA语言的规律;2、在自定义JAVA可重用部件库中构造了支持转换器所用必须的输入流类、泛型类及接口和五种抽象数据类型的两种实现。 3、用程序实现上述转换，即实现apla-＞JAVA程序自动转换系统，使之能够实现对简单数据类型及复合数据类型的处理。其中转换器部分由2万7千余行代码实现。 4、使用apla语言对典型算法进行描述，并将其转换成可执行的JAVA程序。 5、实现了自动转换系统的泛型问题中的类型参数化问题，解决了apla提供泛型机制，而JAVA语言不支持泛型机制的矛盾。就已实现的转换系统，我们使用apla对典型的算法如：非递归遍历二叉树、dijkstra、拓朴排序、最小生成树、非穿线树实现中序前导等算法进行描述转换，能够达到有效提高软件开发可靠性和效率的预期目标，从而可取代软件蓝领，完成机械性和非创造性工作。

关键词： PAR方法 apla语言 JAVA语言程序自动转换系统

PAR平台中apla-Python程序自动生成系统数据库处理方案研究

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PAR平台中Apla-Python程序自动生成系统数据库处理方案研究

作者：喻浩泓江西师范大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展我们已经全面进入了信息化时代,对信息数据的处理能力与存储空间也在不断的提高。现如今数据库技术的应用已经渗透进了各个行业,并且由于需求的不同对存储的数据类型也各不相同,比如普通的文本数据、图片数据、视... 详细信息

随着计算机技术的发展我们已经全面进入了信息化时代,对信息数据的处理能力与存储空间也在不断的提高。现如今数据库技术的应用已经渗透进了各个行业,并且由于需求的不同对存储的数据类型也各不相同,比如普通的文本数据、图片数据、视频数据等,由此情况可见使用传统的数据库已经无法满足人们日常生活中的需求。为了有效的解决以上这些问题,薛锦云教授提出了一种名为PAR方法的软件开发平台;其中该平台的数据库程序生成模块不仅能处理一般的结构化数据并且在其基础上增加了对非结构化数据(多媒体数据)的处理机制。PAR方法和PAR平台是由薛锦云团队提出的一种实现算法设计和证明的新型软件开发方法,支持自定义类型,可自动生成并运行泛型程序、数据库程序以及界面设计程序等。PAR平台中的数据库生成系统,以关系代数的形式描述数据库相应的管理与操作,使得数据库生成系统在可靠性和正确性得到了保证并且PAR方法中关系数据库机制的描述与实现是以PAR方法为指导思想,通过制定可重用部件库数据库模块,使得数据库应用程序的开发得到了理论上支持、优化和验证,并实现了数据库应用程序代码的部分自动化生成,从而达到了快速开发正确可靠的数据库应用程序的目的。本文在实现PAR平台中apla-Python数据库程序自动生成系统的基础上以Oracle数据库为后台数据库管理系统(DBMS),根据Oracle数据库中对多媒体数据的处理语句制定相应的部件库及操作方法,扩增apla语言规则。在apla中沿用关系代数描述多媒体数据管理与操作的方法,使得多媒体数据应用程序的开发得到理论上支持、优化和验证。最后使用测试用例对apla-Python数据库程序生成系统进行测试,证明本研究工作基本达到了预期目标,对PAR平台的发展具有重要意义和实践价值。本文的创新点主要有:(1)在PAR平台中实现了数据库生成系统Python模块的开发;(2)在原有系统的基础上增加了Alpa-Python数据库程序自动生成系统对多媒体数据的管理与操作机制

关键词： PAR方法 apla语言 Oracle数据库 Python语言自动生成系统多媒体数据

基于PAR平台的最弱前置谓词生成器的设计与实现

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基于PAR平台的最弱前置谓词生成器的设计与实现

作者：杨晨江西师范大学

学位级别：硕士

从上世纪六十年代起,随着大型软件的快速发展,人们对软件质量的要求起来越高,尤其是对软件的正确性要求。计算机界为确保软件质量尤其是软件的高可靠性方面提出了许多新的理论研究,程序正确性证明就是其中之一,程序正确性证明就是采用... 详细信息

从上世纪六十年代起,随着大型软件的快速发展,人们对软件质量的要求起来越高,尤其是对软件的正确性要求。计算机界为确保软件质量尤其是软件的高可靠性方面提出了许多新的理论研究,程序正确性证明就是其中之一,程序正确性证明就是采用严格的数学方法评价一个程序是否达到了预定的性能。但是在证明程序正确的过程中由于要涉及大量的数学符号和数学相关理论知识使得程序验证人员需要花费一定的时间和精力去掌握这些知识。而且由于涉及到数学理论即使验证一个很短的程序也需要比较繁琐的验证过程,造成往往证明过程比要证明的程序要复杂很多的情况,这些种种不利条件使得依靠手工去证明程序正确性就可能产生许多不良的后果。为了克服手工对程序进行正确性验证程序所导致的不良后果,许多计算机科学家开始利用机器去自动验证程序来逐步降低人工干预程序验证的过程,最终的目的是将程序正确性验证走向完全自动化。根据Dijkstra的最弱前置谓词理论,对于程序{Q}S{R},如果能证明:Q ==> WP(“S”,R)则能断定程序正确。正是基于此理论,本文研究作为PAR平台的一个辅助工具部分,目标是开发一个自动计算apla程序的最弱前置谓词的系统,减少apla程序正确性验证的人工干预,在已知S,R的情况下自动求解出最弱前置谓词。围绕这个宗旨本文做了如下工作: 1、在深刻理解了Dijkstra最弱前置谓词的的基础上提出了自动计算apla语言最弱前置谓词的算法。 2、选取了若干apla程序进行试验,实验结果表明,系统初步实现了自动计算最弱前置谓词的功能。 3、尝试将Dijkstra最弱前置谓词自动生成器整合到PAR平台,使其成为PAR的一个辅助工具;能够有效的支持PAR平台。后期的工作包括完善系统的各项功能;进一步提高系统的可靠性和健壮性;加强对复杂性算法和经典数字问题算法的分析和求解。

关键词：程序正确性证明 PAR方法 apla语言 Dijkstra最弱前置谓词生成器

基于PAR方法下的组合数据类型的Delphi实现

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基于PAR方法下的组合数据类型的Delphi实现

作者：廖卫兵华东师范大学

学位级别：硕士

PAR方法就是用数学与逻辑的方法来描述和验证软件,而PAR方法描述的程序又是经过严格的推导、证明,所以保证了程序的正确性和可靠性。而且由于PAR方法和PAR自动转换系统实现有算法规约到抽象程序以及到可执行程序的自动转换,这样就部分... 详细信息

PAR方法就是用数学与逻辑的方法来描述和验证软件,而PAR方法描述的程序又是经过严格的推导、证明,所以保证了程序的正确性和可靠性。而且由于PAR方法和PAR自动转换系统实现有算法规约到抽象程序以及到可执行程序的自动转换,这样就部分实现了软件开发的自动化。到目前为止,基于PAR方法的开发工具有Radl抽象算法到apla语言算法程序的转换器和apla语言算法程序到Ada、Delphi、Java语言的转换器等。其中apla是一种抽象算法描述语言,它具有高度抽象、表达力强等特点。apla语言把树、图、集合、序列等组合数据类型作为预定义类型,并且含有明显的语法机制支持泛型程序设计和用户自定义ADT类型。相反,Object Pascal中不能直接使用树、图、集合、序列等组合类型。如何在Delphi中很好的支持apla的这些机制是本论文所要研究的重点和难点,apla-Delphi自动程序转换系统的目标是使得所有正确的apla程序都能通过转换器得到正确的Delphi程序,并且能运行得到正确结果。该转换器的源语言是apla,目标语言是Delphi编译器所使用的Object Pascal。本文所做的研究是PAR方法的重要组成部分。本项研究的主要目标是进一步的完善自动转换器中的部件库的内容。正确地实现apla语言中的组合数据类型在Delphi中的实现。针对上述研究目标,本论文主要进行了以下工作:分析比较现有的形式化方法及其配套工具,并以PAR方法作为本文研究的理论基础。研究apla语言中的泛型程序设计机制转换为Delphi语言程序的方法。研究apla-Delphi转换器,实现apla中的组合数据类型到Delphi中的具体实现。完善apla-Delphi自动程序转换系统。进一步的工作包括完善apla-Delphi自动程序转换系统的转换机制;提高apla-Delphi自动程序转换系统的可靠性;增加apla转换实例,使产品的商品化程度提高,可以进一步产品化并应用到实际的软件开发中去以促进软件产业的快速发展。

关键词：组合数据 PAR方法 Radl语言 apla语言抽象数据

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apla到C++自动程序转换系统的研制

APLA到C++自动程序转换系统的研制

作者：赖勇江西师范大学

学位级别：硕士

“软件危机”是造成当前软件产业发展缓慢的主要因素，其表现形式有：1．软件产品的质量靠不住;2．软件的可维护性低;3．软件的成本不断提高;4．软件开发生产率的提高赶不上硬件的发展和人们需求的增长。在多项国家级课题资助下形成的PA... 详细信息

“软件危机”是造成当前软件产业发展缓慢的主要因素，其表现形式有：1．软件产品的质量靠不住;2．软件的可维护性低;3．软件的成本不断提高;4．软件开发生产率的提高赶不上硬件的发展和人们需求的增长。在多项国家级课题资助下形成的PAR方法正是克服上述“软件危机”，提高软件的可靠性和开发效率的简单有效的形式化开发方法。本项研究作为PAR方法的一个重要组成部分，也是国家自然科学基金课题“实用的形式化开发方法及其工具的研究”的一个子课题，目标是研制一个自动程序转换系统，该系统能将用apla语言描述的抽象程序转换为目前流行的C++语言程序并直接运行。针对上述研究目标，我们主要进行了以下工作： 1．研究阻碍当前软件发展的主要因素，对现有的形式化方法及其配套工具进行了分析比较，并以PAR方法作为本文研究的理论基础。 2．使用PAR方法开发了一些典型的算法问题。通过大量的开发实例证明，PAR方法的确是一种简单有效的算法程序形式化开发方法。 3．对apla语言和C++语言的文法进行比较，研究它们之间的转换规则。 4．研究将apla语言中的泛型程序设计机制转换为等价C++语言程序的方法。 5．研制核心转换器，实现apla抽象数据类型到C++部件库的转换。 6．研制apla到C++自动程序转换系统。 7．用大量典型的apla程序对自动程序转换系统进行了测试。在系统的研制过程中，我们参考了当前流行的程序编辑器和现有的程序转换系统的特点，并进行了多方面的创新：在实现技术上，采用中间变量自动生成及检测技术，实现了apla语言中多重赋值语句的转换;在系统功能上，实现了抽象程序到可执行程序的自动转换并直接运行得到结果，集程序转换器和编译器的特点于一身;在系统界面上，创造性地实现了转换后编辑窗口的自动分割，便于apla程序和转换得到的C++程序的比较，并在窗口中直接引入数学符号工具栏，既体现了系统的特色又方便用户的使用。本系统含代码1万1千余行，我们用该系统对大量的经过严格推导的apla程序进行了转换以检测其实际运行效果。apla语言充分体现了功能抽象、数据抽象等现代程序设计思想，它引入了传统的数学符号和数学表达式，用apla语言书写的程序便于形式化推导和证明。而用于部件库转换的核心转换器则经过了严格的测试，所有这些都充分保障了转换得到的C++程序的可靠性。这些apla程序经过转换并直接运行得到了正确的结果就充分说明了这一点。因此，本系统作为提高软件可靠性和开发效率的自动化工具，可以进一步产品化并应用到实际的软件开发中去以促进软件产业的快速发展。

关键词：软件危机形式化方法 PAR方法算法程序 apla语言 C++语言泛型程序设计核心转换器

基于PAR平台的apla-＞Python自动生成系统研究

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基于PAR平台的APLA-＞Python自动生成系统研究

作者：齐杰江西师范大学

学位级别：硕士

当前,Python语言在人工智能、数据挖掘、云计算等领域使用广泛,已成为计算机领域的研究热点。但随之而来的则是程序的复杂性增加,开发效率低下,程序质量难以保证。如何提高Python程序的开发效率成为亟待解决的问题。PAR方法是提高软件... 详细信息

当前,Python语言在人工智能、数据挖掘、云计算等领域使用广泛,已成为计算机领域的研究热点。但随之而来的则是程序的复杂性增加,开发效率低下,程序质量难以保证。如何提高Python程序的开发效率成为亟待解决的问题。PAR方法是提高软件开发效率和可靠性的一种简单有效的形式化方法,该方法能够很好的解决软件开发效率低下的问题。本文针对提高Python程序开发效率这一问题,提出了基于PAR平台的apla-＞Python程序自动生成方法并制作了自动生成工具,其研究目标就是在当前PAR平台的基础上,实现PAR方法指导下的apla-＞Python程序的自动生成,提高Python程序的可靠性和开发效率。本文首先分析算法设计语言apla与Python语言的特点,总结两种语言的区别与共性,提出了apla-＞Python自动生成系统的总体设计,找出apla语言与Python语言的语句对应规则。然后分析apla语言和Python语言的数据类型,选择需要实现的基本组合数据类型。并且我们分析了apla语言的抽象数据类型机制和JAVA、C#的泛型机制,结合Python语言的特点,解决了apla语言自动生成Python语言时遇到的泛型问题。最后,我们使用C++语言编制自动生成系统的主程序,Python语言制作Python可重用部件库,并使用大量实例测试apla-＞Python自动生成系统的运行效果。本系统共包含代码7千8百余行,该系统作为提高软件可靠性和开发效率的自动化工具,可以应用于Python编程领域,促进Python软件开发领域的发展。本文的主要创新点如下:（1）提出了基于PAR平台的apla-＞Python程序自动生成方法。基于现有PAR平台,使用PAR方法为研究基础,提出将apla语言设计的程序自动生成等价Python程序的方法。PAR方法实现了泛型程序设计思想,其提供了大量的预定义组合数据类型,并且还实现了并发分布式处理机制、元素的参数化和多媒体数据处理等功能,能够很好的实现Python程序的自动生成。（2）提高了Python程序的生产效率。设计了apla-＞Python自动生成系统。通过自动生成系统完成了Python程序的自动生成,提高了Python程序的开发效率。

关键词：软件自动化软件形式化 PAR平台 PAR方法 apla语言 Python