Logic-Based Program Synthesis and Transformation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Hanus, Michael 编

出品人:

页数:185

译者:

出版时间:

价格:$ 73.39

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isbn号码:9783642005145

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图书标签:

• 程序综合
• 逻辑编程
• 程序转换
• 形式化方法
• 人工智能
• 软件工程
• 程序验证
• 自动编程
• 定理证明
• 程序设计

《逻辑驱动的程序合成与转换：理论、方法与实践》 内容简介 本书深入探索了程序合成与转换领域的核心概念、前沿技术以及实际应用。我们旨在为读者提供一个全面而详实的理论框架，帮助理解如何利用形式逻辑的严谨性来自动化程序的设计与优化过程。本书不仅聚焦于理论的深度，更强调其实践的可行性，通过阐述多种合成与转换的算法和工具，引导读者掌握将理论转化为实际工程能力的途径。 第一部分：理论基础 本部分将奠定本书的理论基石，详细阐述逻辑在程序合成与转换中的关键作用。 形式逻辑与程序语义： 我们将从最基础的命题逻辑和一阶逻辑出发，深入探讨它们如何精确地刻画程序的行为和性质。读者将学习如何使用逻辑公式来表示程序的规约（specifications）、不变式（invariants）以及终止性（termination）。我们将介绍多种程序语义模型，如 denotational semantics、operational semantics 和 axiomatic semantics，并展示它们如何与逻辑紧密结合，为程序的形式化验证和合成提供严谨的数学基础。 规约的表达与推理： 规约是程序合成的起点，也是验证其正确性的基准。本书将详细介绍如何使用不同类型的逻辑（如时序逻辑、模态逻辑、描述逻辑）来表达复杂的程序规约，包括功能要求、安全属性、性能指标等。我们将深入分析逻辑推理技术，如归纳推理、演绎推理、归约方法等，以及它们在验证程序是否满足规约方面的作用。 程序变换的逻辑基础： 程序变换是优化和修改现有程序以满足新需求的重要手段。本书将从逻辑的角度审视程序变换，解释如何将程序变换定义为逻辑等价的推理步骤。我们将介绍各种逻辑公理和推理规则，用于证明变换的正确性，确保变换后的程序与原程序保持相同的语义或满足新的规约。 第二部分：核心合成方法 本部分将详细介绍当前主流的逻辑驱动的程序合成技术。 基于搜索的合成： 这种方法将程序合成问题转化为在潜在程序空间中搜索满足规约的程序。我们将介绍各种搜索策略，包括深度优先搜索、广度优先搜索、启发式搜索等，以及如何结合逻辑约束来剪枝搜索空间，提高搜索效率。我们将讨论各种类型的搜索空间表示，如抽象语法树（AST）、类型系统等。 基于约束满足的合成： 约束满足是程序合成中一种强大的技术。本书将阐述如何将程序合成问题建模为约束满足问题，其中逻辑公式作为约束条件。我们将介绍多种约束求解器（constraint solvers），如SAT/SMT求解器，以及如何将它们集成到合成过程中，用于生成满足复杂规约的程序。 基于演绎的合成（程序推导）： 程序推导是一种自顶向下的合成方法，通过逐步细化抽象的规约来生成具体的程序。我们将介绍各种程序推导技术，如结构归纳法、泛化和特化、演绎推理规则等，并展示它们如何生成结构清晰、具有良好证明的程序。 基于示例的合成（Synthesis from Examples）： 尽管传统上更侧重于形式规约，本书也将探讨如何结合示例来指导程序合成。我们将讨论如何从输入-输出示例中推断出潜在的逻辑规约，然后利用逻辑驱动的合成技术来生成满足这些规约的程序，填补形式化方法与实际应用之间的鸿沟。 集成合成技术： 现实世界中的程序合成问题往往需要多种技术的结合。我们将探讨如何将上述不同的合成方法进行集成，例如，将基于搜索的方法与基于约束的方法相结合，以应对更复杂和大规模的合成任务。 第三部分：程序转换与优化 本部分将聚焦于如何利用逻辑来对现有程序进行转换和优化。 程序重构与代码生成： 我们将介绍如何利用逻辑来指导程序重构，例如，将低级代码转换为更高级的抽象表示，或者将面向过程的代码转换为面向对象的设计。同时，本书也将探讨如何利用逻辑模型来驱动高效的代码生成，确保生成代码的正确性和性能。 基于逻辑的程序优化： 优化是程序开发的关键环节。本书将深入阐述如何使用逻辑来分析程序的性能瓶颈，并应用各种逻辑驱动的优化技术，如常量折叠、死代码消除、循环展开、内联函数等。我们将展示如何通过逻辑推理来证明这些优化不会改变程序的语义，或者能显著提升程序的性能。 领域特定语言（DSL）的合成与转换： 领域特定语言能够极大地提高特定领域的开发效率。本书将介绍如何利用逻辑来设计和合成DSL，以及如何将DSL代码转换为通用编程语言。我们将重点关注DSL的语义定义、语法约束以及基于逻辑的转换规则。 软件复用与模块化： 软件复用的有效性很大程度上依赖于模块化设计和接口的清晰定义。本书将探讨如何利用逻辑来形式化模块的接口、契约以及组合规则，从而促进软件的复用和构建更加健壮的软件系统。 第四部分：高级主题与实践应用 本部分将超越基础理论，探索更高级的话题，并展示逻辑驱动的程序合成与转换在各个领域的实际应用。 并发与并行程序的合成与转换： 并发与并行程序的正确性是极具挑战性的问题。本书将介绍如何利用时序逻辑、并发模型（如 Actor 模型、CSP）以及相关的逻辑推理技术，来合成和转换安全、高效的并发与并行程序。 安全性与隐私保护的程序合成： 随着网络安全威胁的日益严峻，确保程序的安全性至关重要。本书将探讨如何利用安全逻辑、差分隐私等形式化方法，来合成和转换具有内置安全和隐私保护机制的程序。 机器学习与程序合成的交叉： 机器学习在模式识别和预测方面表现出色，而逻辑在形式化推理和精确表达方面具有优势。本书将探讨如何将机器学习技术与逻辑驱动的程序合成相结合，例如，利用机器学习来辅助生成逻辑规约，或利用逻辑来指导机器学习模型的训练和解释。 工具与平台介绍： 为了使读者能够将理论付诸实践，本书将介绍一些流行的程序合成与转换工具和平台，如 Prover9, Isabelle, Coq, TLA+, SMT solvers (Z3, CVC4) 等。我们将提供简要的安装指南、使用示例以及如何利用这些工具来解决实际问题。 案例研究与未来展望： 本书将通过详细的案例研究，展示逻辑驱动的程序合成与转换在操作系统、编译器、数据库、嵌入式系统、软件验证等领域的成功应用。最后，我们将对该领域的未来发展趋势进行展望，包括人机协作合成、自动化程序修复、以及在更广泛的计算领域内的应用前景。 通过阅读本书，读者将能够深刻理解逻辑在程序设计与优化中的核心地位，掌握多种先进的逻辑驱动的程序合成与转换技术，并具备将这些技术应用于实际软件工程挑战的能力。本书适合计算机科学、软件工程、人工智能等领域的学生、研究人员以及工程师阅读。

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**评价四：** 坦率地说，这本书的阅读体验是极具挑战性的，它需要的不仅仅是编程知识，更需要强大的数学直觉。我特别关注了其中关于“程序转换”的部分，它展示了如何对已有的程序结构进行逻辑上的重构，而不是简单地重新合成。这在软件维护和遗留系统现代化改造中有着巨大的潜力。作者非常清晰地界定了不同类型转换操作的完备性和可靠性，并通过一系列定理来支撑这些论断。例如，书中对“相等性替换”（Equational Reasoning）在程序转换中的严格应用，让我对一些我们习以为常的优化手段有了更深层次的认识——哪些优化是绝对安全的，哪些则需要在特定逻辑约束下才能成立。不过，我必须指出，本书的图表和示意图相对较少，很多复杂的转换路径和推理过程需要读者自行在脑海中构建模型，这对于习惯了视觉化学习的读者来说，可能需要花费更多时间去消化吸收。它更像是一本需要反复研读的参考书，而不是一次读完即可的流畅小说。它的价值在于为你提供一个坚不可摧的理论框架，让你在面对任何新的程序合成问题时，都能回溯到最本质的逻辑层面进行分析和设计。

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好的，这是一份模拟读者对一本名为《Logic-Based Program Synthesis and Transformation》的图书的五段评价，每段风格和侧重点各不相同。 --- **评价一：** 我最近翻阅了这本关于逻辑驱动程序合成与转换的书籍，深感其在理论深度上的扎实。书的开篇部分，对于形式化方法和逻辑系统的介绍颇为详尽，丝毫没有含糊其辞。它没有像许多入门读物那样，一上来就急于展示花哨的算法，而是耐心地搭建了整个数学和逻辑的基石，这对于想要真正理解底层原理的读者来说至关重要。作者在阐述如何从高层次的逻辑规范自动推导出具体可执行代码的步骤时，那种层层递进的严谨性令人印象深刻。特别是对描述逻辑（Descriptive Logics）和一阶逻辑（First-Order Logic）在程序合成中的应用进行了深入的探讨，我从中获得了不少启发，尤其是在处理复杂约束条件下的代码生成问题时，书中的方法论显得尤为有力。不过，对于那些期待快速上手、立刻就能用工具解决实际问题的工程师而言，这本书的节奏可能会显得有些缓慢，因为它更侧重于证明“为什么”和“如何构建”一个可靠的合成系统，而不是提供现成的代码库。总的来说，这是一部需要静下心来细品的著作，适合那些对计算理论和人工智能的交叉领域有浓厚兴趣的研究生或资深开发者，它提供的是一种思考问题的新范式，而非简单的技术手册。

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**评价二：** 这本书给我的感觉是，它像是一部厚重的学术经典，每一个章节都充满了严谨的推导和对经典文献的精准引用。我特别欣赏作者在论述程序转换技术时所展现出的细致入微。例如，书中详细分析了如何使用重写规则（Rewriting Rules）来优化合成出的程序，以满足性能和效率的要求。这个过程不是简单的公式堆砌，而是结合了逻辑推理和实际编译优化的深刻见解。我注意到，作者对“不变式（Invariants）”的捕捉和利用非常重视，这直接关系到合成程序的正确性证明。在某些章节，内容涉及到了模型检测（Model Checking）在验证合成程序属性方面的应用，这使得整本书的视角从单纯的“生成”扩展到了“验证”和“优化”，形成了一个完整的闭环。唯一的遗憾是，在讨论某些高级的、基于集合论的合成技术时，虽然理论上无可指摘，但具体到现代编程语言特性的映射和实现细节上，着墨不多，这使得我们在尝试将其应用于主流软件开发实践时，还需要自己去架设一座从纯逻辑到具体语法的桥梁。对于希望深入理解程序正确性和形式化验证的人来说，这本书无疑是宝贵的资源。

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**评价三：** 如果用一个词来形容这本书的风格，那便是“务实地抽象”。它没有被最新的热门框架或语言特性所干扰，而是聚焦于逻辑作为程序的本质核心。我发现书中最有价值的部分在于它对“规范”（Specification）的讨论。如何将一个模糊的人类需求转化为精确、无歧义的逻辑语言，是合成工作的关键瓶颈，而这本书提供了一套系统的思维框架来应对这一挑战。作者没有回避经典难题，例如如何处理非单调推理和不完全信息下的合成问题，这在处理需要大量猜测和修正的复杂系统时极其重要。阅读过程中，我仿佛跟随一位经验丰富的建筑师，一步步地学习如何设计一个既美观（逻辑正确）又坚固（可验证）的软件大厦。虽然书中的示例多采用 Lambda 演算或 Prolog 类的逻辑编程范式作为载体，但其背后的思想是普遍适用的。这种对基础原理的坚持，使得这本书具有极强的生命力，不会因为技术的快速迭代而过时。对于渴望超越“如何编码”而深入到“如何定义计算”的读者，这本书提供了必要的智力工具。

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**评价五：** 这本书在程序合成的“自动化”方面探索得非常深入，尤其是对于“归纳合成”（Inductive Synthesis）的讨论，展现了作者在前沿研究领域的洞察力。它并非仅仅停留在演绎合成的范畴，而是勇敢地触及了如何从有限的实例中推导出具有普遍性的程序结构。书中对约束求解器（Constraint Solvers）在引导合成过程中的作用进行了详细的描述，这体现了逻辑学与现代计算机科学工具的完美结合。我尤其欣赏它处理“不完备信息”时的策略，即如何通过引入假设和迭代细化规范来逐步逼近正确的程序。这种方法论对于现实世界中需求常常是模糊不清的场景具有极强的指导意义。尽管全书的立足点是逻辑，但其最终目标始终是构建出可用的软件，因此，对程序语义的精确把握贯穿始终。对我而言，这本书最大的贡献在于，它提供了一套成熟的、基于逻辑的“设计自动化”蓝图。如果你希望了解未来软件开发工具链的核心思想，这本书绝对不容错过，它代表着形式化方法在实际应用层面的一次重要突破和系统性总结。

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