Opsamling Loops Klassedesign Immutable Lister shallowCopy() Projekt 2 FEN 2013-05-181KbP/seminar3: Opsamling.

Præsentationer af emnet: "Opsamling Loops Klassedesign Immutable Lister shallowCopy() Projekt 2 FEN 2013-05-181KbP/seminar3: Opsamling."— Præsentationens transcript:

1 Opsamling Loops Klassedesign Immutable Lister shallowCopy() Projekt 2 FEN 2013-05-181KbP/seminar3: Opsamling

2 FEN 2013-05-18KbP/seminar3: Opsamling2 Vi står med Q og R, og skal skrive en løkke: Vi skal udvikle: invarianten P vagten B “programmerne” S 0 og S Beviset er vores guide: Checklisten giver os: Find P og B ud fra: P   B  R Find initiering, så P etableres ({Q} S 0 {P}) Find et termineringsudtryk og sætninger, så der tages skridt mod terminering. Hermed brydes invarianten måske, i så fald findes sætninger som genetablerer invarianten: {P  B} S {P} {Q} S 0 do {P} B  S od {R} Checklisten: 1. {Q} S 0 {P} (initiering) 2. {P  B} S {P}(bevarelse af invariant) 3. terminering af løkken (t: nedadtil begrænset - termineringsfunktion) 4. P   B  R(korrekthed) Heltalsdivision Øvelse 3 Loops:

3 De seks principper: 1.Adskil forespørgsler og kommandoer 2.Adskil basale forespørgsler fra afledte 3.Specificer postbetingelser for de afledte forespørgsler vha. de basale 4.Specificer kommandoers postbetingelser gennem deres effekt på de basale forespørgsler 5.Specificer prebetingelser på alle operationer 6.Specificer invariante egenskaber i en klasseinvariant Kun de basale forespørgsler er afhængige af datarepræsentationen Konstruktører skal etablere klasseinvarianten Implementerende klasser skal specificere en repræsentationsinvariant Programmér mod et interface FEN 2013-05-183KbP/seminar3: Opsamling

4 Immutable lister public interface ImmutableList { // Basic queries public boolean isEmpty(); public Object head(); public ImmutableList tail(); // Derived queries public int size(); public ImmutableList precededBy(Object o); public boolean equals(ImmutableList l); public Object item(int i); public ImmutableList sublist(int from, int to); } Grundlæggende forespørgsler Opbygger listen ved at elementer ind foran den eksisterende (evt. tomme) liste FEN 2013-05-184KbP/seminar3: Opsamling

5 Specifikationen public interface ImmutableList { // Basic queries public /*@ pure @*/ boolean isEmpty(); /*@ requires !isEmpty(); @*/ public /*@ pure @*/ Object head(); /*@ requires !isEmpty(); @*/ public /*@ pure @*/ ImmutableList tail(); // Derived queries /*@ ensures isEmpty() ==> (\result==0); @ ensures (!isEmpty()) ==> (\result == 1+tail().size()); @*/ public /*@ pure @*/ int size(); A= (a, b, c, d) A.head() = a A.tail() = (b, c, d) Bemærk, rekursion FEN 2013-05-185KbP/seminar3: Opsamling

6 /*@ ensures !(\result).isEmpty(); @ ensures (\result).tail() == this; @ ensures (\result).head() == o; @*/ public /*@ pure @*/ ImmutableList precededBy(Object o); /*@ requires l != null; @ ensures (l.isEmpty() != isEmpty()) ==> !(\result); @ ensures (!isEmpty()) ==> (\result == (l.head()==head() && @ l.tail().equals(tail()))); @*/ public /*@ pure @*/ boolean equals(ImmutableList l); /*@ requires 0<=i && i<size(); @ ensures (i==0) ==> (\result==head()); @ ensures (i>0) ==> (\result==tail().item(i-1)); @*/ public /*@ pure @*/ Object item(int i); /*@ requires 0<=from && from<=to && to<=size(); @ ensures (\result).isEmpty()==(to==from); @ ensures (from!=to) ==> ((\result).head()==item(from)); @ ensures (from!=to) ==> ((\result).tail().equals(sublist(from+1,to))); @*/ public /*@ pure @*/ ImmutableList sublist(int from, int to); A= () A.precededBy(a) = (a) A.precededBy(b) = (b, a) … Bemærk, rekursion FEN 2013-05-186KbP/seminar3: Opsamling

7 FEN 2013-05-18KbP/seminar3: Opsamling7 Brug af immutable lister i specifikation: Queue public interface Queue2 { /*@ invariant size()>=0; @*/ // Basic queries public ImmutableList items(); // Derived queries /*@ ensures \result == items().size(); @*/ public /*@ pure @*/ int size(); /*@ ensures \result==items().isEmpty(); @*/ public /*@ pure @*/ boolean isEmpty(); /*@ requires size()>0; @ ensures \result==items().head(); @*/ public /*@ pure @*/ Object head(); Returnerer en liste med køens elementer items() anvendes ved specifikation af de øvrige operationer Burde være ”pure”, men det acceptere JML ikke umiddelbart

8 FEN 2013-05-18KbP/seminar3: Opsamling8 // Commands /*@ ensures size()==\old(size())+1; @ ensures items().item(size()-1)==o; @*/ public void put(Object o); /*@ requires size()>0; @ ensures size()==\old(size())-1; @ ensures \old(items()).tail().equals(items()); @*/ public void remove(); } Operationer på ImmutableList anvendes

9 Specifikation af shallowCopy() /*@ ensures \result.size()==size(); @ ensures (\forall int i; 0<=i && i<=size()-1; @ (\result.get(i)==get(i))); @*/ public Queue shallowCopy(); Bemærk, ’==’ Dvs. samme objektreference skal returneres af kopien som af originalen FEN 2013-05-189KbP/seminar3: Opsamling

10 Deque public interface Deque { public void insertFirst(Object e); public void insertLast(Object e); public Object removeFirst(); public Object removeLast(); public boolean isEmpty(); } FEN 2013-05-1810KbP/seminar3: Opsamling

11 public interface Deque { // Basic queries int size(); Object get(int i); // Derived queries Deque shallowCopy(); Object first(); Object last(); boolean isEmpty(); // Commands void insertFirst(Object e); void removeFirst(); void insertLast(Object e); void removeLast(); } Princip 1 og 2: 1.Adskil forespørgsler og kommandoer 2.Adskil basale forespørgsler fra afledte removeFirst() og removeLast() returnerer ikke noget. Forespørgsler first() og last() er tilføjet. get(-) og shallowCopy() af hensyn til specifikation. FEN 2013-05-1811KbP/seminar3: Opsamling

12 public interface Deque { // Basic queries int size(); Object get(int i); // Derived queries //post uændret størrelse //post return skal være lig this Deque shallowCopy(); //post return skal være første element Object first(); //post return skal være sidste element Object last(); //post return skal være sand for size()==0 boolean isEmpty(); } Princip 3: Specificer postbetingelser for de afledte forespørgsler vha. de basale FEN 2013-05-1812KbP/seminar3: Opsamling

13 public interface Deque { // Basic queries int size(); Object get(int i); // Commands //post size() er blevet 1 større //post e er indsat først //post resten af køen er rykket 1 plads bagud void insertFirst(Object e); void removeFirst(); void insertLast(Object e); void removeLast(); } Princip 4: Specificer kommandoers postbetingelser gennem deres effekt på de basale forespørgsler FEN 2013-05-1813KbP/seminar3: Opsamling

14 Princip 5 og 6: Specificer prebetingelser på alle operationer Specificer invariante egenskaber i en klasseinvariant //invariant size()>=0 public interface Deque { //pre size større end 0 Object first(); //pre size større end 0 Object last(); // Commands //pre size større end 0 void removeFirst(); //pre size større end 0 void removeLast(); } I Java/JML FEN 2013-05-1814KbP/seminar3: Opsamling

15 Implementering public class LinkedDeque implements Deque { private DNode front, back; private int size; Repræsentationsinvariant er vigtig! Skal udtale sig om front, back og size I Java/JML FEN 2013-05-1815KbP/seminar3: Opsamling

16 Programmer mod et interface! public class ArrayDeque implements Deque{ /*@ private invariant repr!=null && size() == repr.size(); @*/ private ArrayList repr; /*@ ensures size()==0; @*/ public ArrayDeque(){ repr= new ArrayList(); } // Basic queries public int size(){ return repr.size(); } public Object get(int i){ return repr.get(i); } //---- Ny datarepræsentation == Ny repræsentationsinvariant FEN 2013-05-1816KbP/seminar3: Opsamling

17 // Derived queries public Deque shallowCopy(){ ArrayDeque copy= new ArrayDeque(); for(int i= 0; i<repr.size();i++) copy.insertLast(repr.get(i)); return copy; } public Object first(){ return repr.get(0); } public Object last(){ return repr.get(size()-1); } public boolean isEmpty(){ return size()==0; } // Commands public void insertFirst(Object e){ repr.add(0, e); } public void removeFirst(){ repr.remove(0); } public void insertLast(Object e){ repr.add(e); } public void removeLast(){ repr.remove(size()-1); } } FEN 2013-05-1817KbP/seminar3: Opsamling