性能评价用形式方法与随机模型 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Horvth, Andrs; Telek, Mikls; Horv Th, Andr S.

出品人:

页数:237

译者:

出版时间:2006-12

价格:474.60元

装帧:

isbn号码:9783540353621

丛书系列:

图书标签:

• 随机模型
• 计算机科学
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《现代软件工程中的形式化方法与建模技术》 内容简介： 在当今复杂多变的软件开发领域，如何确保软件系统的可靠性、安全性和性能，是摆在工程师和研究人员面前的一大挑战。传统的测试和调试方法虽然必不可少，但在面对日益庞大的系统和严苛的实时性要求时，其局限性日益凸显。为了应对这一挑战，形式化方法与先进的建模技术应运而生，并日益成为现代软件工程不可或缺的重要组成部分。 本书旨在深入探讨现代软件工程中形式化方法的核心概念、关键技术及其在实际应用中的落地策略。我们将从基础理论出发，循序渐进地介绍形式化方法的原理，包括命题逻辑、谓词逻辑、集合论等在软件规范描述中的应用。随后，我们将重点关注几种主流的形式化方法，如模型检查（Model Checking）、定理证明（Theorem Proving）以及抽象解释（Abstract Interpretation）等，并分析它们各自的适用场景、优势和局限性。 在模型检查方面，我们将详细讲解其工作原理，包括状态空间探索、模型构建以及属性验证的自动化过程。本书将介绍 LTL（线性时序逻辑）和 CTL（计算树逻辑）等时序逻辑，以及如何利用它们精确描述系统的动态行为和安全性属性。此外，我们还会探讨模型检查的实际工具，如 SPIN、NuSMV 等，并提供相应的应用案例，展示如何通过模型检查发现软件中的潜在错误。 对于定理证明，本书将介绍其基本思想，即通过形式化的数学推理来证明软件规格的正确性。我们将阐述公理、推理规则以及自动/半自动定理证明器的作用。重点将放在如何将软件需求转化为数学命题，并通过逻辑推理得出结论。尽管定理证明通常比模型检查更具挑战性，但它能够提供更强的数学保证，尤其适用于对安全性要求极高的关键系统。 抽象解释作为一种静态分析技术，也将是本书的重要内容。我们将讲解其核心思想，即通过计算软件的一种抽象的、通常是更简单的模型，来推断原程序的性质。本书将深入介绍各种抽象域（如等价关系、区间、多项式等）的设计和应用，以及如何利用抽象解释来检测软件中的程序错误，如除零、数组越界、空指针解引用等，而无需实际执行程序。 除了上述核心形式化方法，本书还将拓展到与形式化方法紧密相关的建模技术。我们将讨论如何利用不同的建模语言来精确地描述软件系统的结构、行为和数据。例如，UML（统一建模语言）在软件设计中的应用，特别是其状态机图、顺序图等，如何为形式化分析提供输入。此外，我们还将介绍一些用于建模并发和分布式系统的专用语言，如 Promela、TLA+ 等，以及它们在形式验证中的作用。 本书还将重点关注如何将这些抽象的理论方法应用于实际的软件开发流程中。我们将探讨形式化方法在软件需求分析、设计验证、代码实现以及测试生成等各个阶段的应用。通过具体的案例研究，我们将展示如何将形式化方法集成到敏捷开发、DevOps 等现代软件工程实践中，以提高软件开发的效率和质量。我们将讨论如何平衡形式化方法的精确性与开发周期、人力成本之间的关系，并提供一些实践性的建议，帮助读者选择适合自身项目的形式化技术。 此外，考虑到软件系统日益增长的复杂性，本书还将探讨一些高级主题，例如： 并发与分布式系统的形式化验证： 针对多线程、分布式系统中的共享内存、消息传递、死锁、活锁等复杂问题，介绍相关的形式化模型和验证技术。 面向对象系统的形式化方法： 探讨如何将形式化方法应用于面向对象软件的设计和验证，例如如何对类、对象、继承、多态等概念进行形式化描述和分析。 软件安全的形式化分析： 重点关注如何利用形式化方法来分析和验证软件的安全性属性，如访问控制、机密性、完整性等。 机器学习模型的形式化验证： 随着人工智能技术的飞速发展，对机器学习模型的可靠性和可解释性的需求也日益增长。本书将初步介绍如何将形式化方法应用于机器学习模型，例如验证模型的鲁棒性、公平性等。 本书的目标读者包括但不限于：计算机科学与软件工程专业的本科生、研究生、软件开发工程师、系统工程师、质量保证工程师以及对软件可靠性、安全性和形式化方法感兴趣的研究人员。本书的写作风格力求清晰易懂，理论与实践相结合，既包含严格的数学定义和证明，也辅以丰富的实例和工具演示，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握将形式化方法应用于解决实际软件工程问题的能力。 通过阅读本书，读者将能够： 理解形式化方法在现代软件工程中的重要性及应用价值。 掌握命题逻辑、谓词逻辑等基础形式化工具，并能用于软件规格的初步描述。 深入理解模型检查、定理证明、抽象解释等主流形式化方法的原理、技术细节和应用场景。 熟悉并掌握一些常用的形式化分析工具，如 SPIN、NuSMV、Coq、Frama-C 等。 了解如何在软件开发的各个阶段有效地应用形式化方法，以提高软件的质量和可靠性。 认识到形式化方法在应对复杂系统、高安全要求等场景下的独特优势。 为进一步深入研究形式化方法或特定领域的应用打下坚实的基础。 本书并非仅仅停留在理论层面，更强调在实践中应用形式化方法。我们相信，通过掌握这些强大的分析和验证工具，读者将能够更有信心地构建和维护高质量的软件系统，从而在竞争激烈的科技领域中取得更大的成功。

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这本书的参考书目部分，简直是一座知识的金矿。我惊喜地发现，作者不仅仅引用了经典文献，更收录了许多我此前未曾留意到的、极具前瞻性的最新研究成果。这不仅仅是一份简单的引用列表，更像是一份经过筛选和提炼的“进阶学习路径图”。它为那些希望在某一特定方向深耕的读者指明了方向，避免了在浩瀚的文献海洋中盲目摸索的时间浪费。通过对这些参考资料的追溯，我可以清晰地看到作者的学术谱系和研究取向，这极大地增强了我对书中结论的信任感。这本书真正做到了授人以渔，它不仅教会了我们如何解决眼前的问题，更教会了我们如何持续学习和探索未知的领域。

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初读起来，我立刻被作者那近乎诗意的语言所吸引。行文流畅自然，仿佛一位经验丰富的导师在娓娓道来，而不是冷冰冰的理论堆砌。那些看似艰深的抽象概念，在作者的笔下被赋予了生动的解释和恰当的比喻，极大地降低了理解的门槛。我记得有几个关键的证明过程，以往在其他教材中总感觉晦涩难懂，但在这里，作者巧妙地运用了层层递进的逻辑，每一步的过渡都显得那么水到渠成，让人在恍然大悟中感受到知识被巧妙灌输的快感。这种行文风格，完全打破了我对技术类书籍“枯燥乏味”的刻板印象，它更像是一场精心编排的思维漫步，让人乐在其中，不知不觉间就吸收了大量的知识精华。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，那种沉稳而又不失现代感的封面，让人在书店里一眼就被吸引。纸张的质感也相当出色，拿在手里分量十足，翻阅时的沙沙声更是让人心生敬畏。尤其要提到的是，字体排版极其考究，无论是正文的清晰度，还是图表的精细度，都达到了一个很高的水准。作者在视觉呈现上的用心，无疑为阅读体验增添了极大的愉悦感。我尤其欣赏那些复杂的数学公式和结构图，它们被处理得井井有条，没有丝毫的凌乱感，这对于需要反复对照和理解理论深度的读者来说，简直是福音。可以说，光是捧着这本书，就仿佛已经沉浸在了严谨的学术氛围之中，这是一种非常难得的阅读前奏。

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这本书的结构编排，展现了作者非凡的宏观视野和对学科脉络的深刻洞察。它并非简单地罗列知识点，而是构建了一个严密的知识体系框架。从基础概念的奠基，到复杂模型的推导，再到实际应用的展望，每部分的衔接都考虑得极其周到，体现了一种高度的系统性。我感觉作者在设计章节时，像是在搭建一座精密的钟表，每一个齿轮都必须精准地咬合，才能驱动整个系统的运行。这种结构上的统一性和完整性，让我在学习过程中建立起了一套完整、清晰的知识地图，不再因为知识的碎片化而感到迷茫。这种整体性的构建，是衡量一本优秀教材的关键标准之一。

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内容涵盖的广度与深度达到了一个令人称奇的平衡点。作者似乎没有放过任何一个重要的理论分支，力求全面覆盖该领域的关键技术和最新进展。然而，这种广博并没有以牺牲深度为代价。对于每一个引入的核心概念，作者都进行了深入的剖析和论证，确保读者不仅知道“是什么”，更能明白“为什么”和“如何做”。特别是那些关于模型选择和参数设定的讨论部分，分析得鞭辟入里，充满了对实践细节的关照，这表明作者的知识来源绝非纸上谈兵，而是饱含着大量的实战经验。阅读这些章节时，我常常会停下来思考，这比被动接受信息更有价值。

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