Chapter 5 软件工程中的形式化方法

从广义上讲，形式化方法是指将离散数学的方法用于解决软件工程领域的问题，主要包括建立精确的数学模型以及对模型的分析活动。狭义的讲，形式化方法是运用形式化语言，进行形式化的规格描述、模型推理和验证的方法。软件规格说明是软件对软件系统对象，对象的操作方法，以及对象行为的描述。软件的设计过程就是一个建立形式规约的过程。当规格说明用非形式化方法描述时可称之为“规格说明”；规格说明用形式化方法描述时可称之为“形式规格”。形式证明与验证技术主要包括模型测试和定理证明。程序求精是将自动推理和形式化方法相结合，从抽象的形式规约推演出具体的面相计算机的程序代码的全过程。

模态逻辑是经典命题逻辑和一阶谓词逻辑的扩展形式。Kripke结构是模态逻辑的一个模型。一阶线性时态逻辑是一阶谓词逻辑的扩展。对于FOLTL公式的应用有队列及其操作汉诺塔操作问题计算树逻辑。模型检测就是在软件系统的Kripke结构模型下，对以CTL*公式给出的软件性质的正确性验证。标记算法是模型检验的一个简单算法。Z语言为系统建立基于状态的模型，模型的三个主要组成部分是输入、输出和状态。Z语言表示抽象的要素总体上可分为两类：基于集合理论的集合、关系、函数、序列包，以及Z独有的模式。Z语言实例包括停车场管理的例子和图书管理系统的例子。Petri网是指一种网状结构模拟通信系统，分为位置/迁移Petri网和高级网两类，信号灯是其中的一种应用。