形式化方法导论 第2版

形式化方法是软件工程专业的核心课程，但相关教材稀缺，本书弥补了这一空白，内容全面，适合教学。

形式化方法是指有严格数学基础的软件和系统开发方法，支持软件与系统的规约、设计、验证与演化等活动。随着软件可信需求的不断增长，形式化方法的重要性和关注度日益提高。本书共12章，第1章概述形式化方法，第2章介绍形式化方法发展早期的经典内容，其余部分共分3篇：上篇（第3~5章）为系统建模篇，着重介绍迁移系统、有穷自动机、Petri网等基本计算模型；中篇（第6和第7章）为形式规约篇，着重讨论时序逻辑及其在并发系统属性描述的应用；下篇（第8~12章）为形式验证篇，着重介绍定理证明方法和并发、实时及混成系统的各种模型检测方法及相关验证工具。全书提供了大量应用实例，每章后均附有习题。本书适合作为高等院校计算机、软件工程、人工智能、网络工程、信息安全、自动化等专业高年级本科生、研究生的教材，同时可供相关领域的研究人员和技术开发人员参考。

第1章绪论
1.1形式化方法的发展历程
1.2形式化方法的基本内容
1.2.1系统建模
1.2.2形式规约
1.2.3形式验证
1.3本章小结
习题1
第2章程序正确性证明
2.1Floyd前后断言法
2.1.1基本概念
2.1.2证明方法
2.1.3应用举例
2.2Hoare公理化方法
2.2.1基本概念
2.2.2证明方法
2.2.3应用举例
2.3Dijkstra最弱前置条件方法
2.3.1基本概念
2.3.2证明方法
2.3.3应用举例
2.4本章小结
习题2
上篇系统建模
第3章迁移系统
3.1基本概念
3.1.1形式定义
3.1.2迁移图
3.1.3计算
3.2应用举例
3.2.1时序电路
3.2.2数据依赖系统
3.2.3并发和交错
3.3本章小结
习题3
第4章自动机
4.1有穷自动机
4.1.1有穷状态系统
4.1.2形式定义
4.1.3判定算法
4.2Büchi自动机
4.2.1ω有穷自动机简介
4.2.2Büchi自动机
4.2.3应用举例
4.3本章小结
习题4
第5章Petri网
5.1库所/变迁Petri网
5.1.1基本概念
5.1.2基本性质
5.1.3分析方法
5.1.4应用举例
5.2谓词/变迁Petri网
5.2.1基本概念
5.2.2应用举例
5.3着色Petri网
5.3.1基本概念
5.3.2应用举例
5.4本章小结
习题5
中篇形式规约
第6章时序逻辑
6.1线性时序逻辑
6.1.1LTL语法
6.1.2LTL语义
6.1.3应用举例
6.2分支时序逻辑
6.2.1CTL语法
6.2.2CTL语义
6.2.3应用举例
6.3区间时序逻辑简介
6.4本章小结
习题6
第7章并发系统属性
7.1基本概念
7.2安全性
7.2.1形式定义
7.2.2形式描述
7.2.3应用举例
7.3活性
7.3.1形式定义
7.3.2形式描述
7.3.3应用举例
7.4本章小结
习题7
下篇形式验证
第8章定理证明
8.1时序逻辑演绎验证方法
8.1.1PLTL逻辑系统
8.1.2MannaPnueli演绎规则方法
8.1.3验证工具STeP及应用
8.2自动定理证明方法
8.2.1SAT求解算法
8.2.2SMT求解技术
8.2.3ATP方法小结
8.3交互式定理证明方法
8.3.1主要证明辅助工具简介
8.3.2应用举例
8.3.3ITP方法小结
8.4本章小结
习题8
第9章模型检测
9.1基本概念
9.2模型检测算法
9.2.1CTL模型检测算法
9.2.2LTL模型检测算法
9.3模型检测工具及应用
9.3.1验证工具SPIN
9.3.2应用举例
9.4本章小结
习题9
第10章符号模型检测
10.1二叉判定图
10.1.1基本概念
10.1.2约简方法
10.1.3Apply操作及应用
10.2CTL符号模型检测
10.2.1基本方法
10.2.2验证工具SMV
10.2.3应用举例
10.3LTL符号模型检测简介
10.4本章小结
习题10
第11章概率模型检测
11.1概率模型
11.1.1离散时间马尔可夫链
11.1.2马尔可夫决策过程
11.1.3连续时间马尔可夫链
11.2概率时序逻辑
11.2.1概率计算树逻辑
11.2.2连续随机逻辑
11.3概率模型检测工具及应用
11.3.1验证工具PRISM
11.3.2应用举例
11.4本章小结
习题11
第12章实时与混成系统验证
12.1时间自动机
12.1.1语法
12.1.2语义
12.2实时逻辑
12.2.1时间计算树逻辑
12.2.2度量区间时序逻辑
12.3实时系统模型检测
12.3.1基本方法
12.3.2验证工具UPPAAL
12.3.3应用举例
12.4混成系统验证简介
12.4.1混成自动机
12.4.2微分动态逻辑
12.4.3混成系统模型检测
12.5本章小结
习题12
参考文献