A Mechanized Proof of Kleene’s Theorem in Why3

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Trindade, André Duarte Teixeira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/137730
Resumo: In this dissertation we present a mathematically minded development of the correction proof of Kleene’s theorem conversion of regular expressions into finite automata, on the basis of equivalent expressive power. We formalise a functional implementation of the algorithm and prove, in full detail, the soundness of its mathematical definition, working within the Why3 framework to develop a mechanically verified implementation of the conversion algorithm. The motivation for this work is to test the feasibility of the deductive approach to the verification of software and pave the way to do similar proofs in the context of a static analysis approach to (object-oriented) programming. In particular, on the subject of behavioural types in typestate settings, whose expressiveness stands between regular and context-free languages and, therefore, can greatly benefit from mechanically certified implementations.
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spelling A Mechanized Proof of Kleene’s Theorem in Why3Deductive verificationFormal languagesAutomata theoryRegular expressionsKleene’s theoremWhy3Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaIn this dissertation we present a mathematically minded development of the correction proof of Kleene’s theorem conversion of regular expressions into finite automata, on the basis of equivalent expressive power. We formalise a functional implementation of the algorithm and prove, in full detail, the soundness of its mathematical definition, working within the Why3 framework to develop a mechanically verified implementation of the conversion algorithm. The motivation for this work is to test the feasibility of the deductive approach to the verification of software and pave the way to do similar proofs in the context of a static analysis approach to (object-oriented) programming. In particular, on the subject of behavioural types in typestate settings, whose expressiveness stands between regular and context-free languages and, therefore, can greatly benefit from mechanically certified implementations.Nesta dissertação apresentamos um desenvolvimento matemático da prova de correcção da conversão de expressões regulares em autómatos finitos do teorema de Kleene, com base no seu poder expressivo equivalente. Formalizamos uma implementação funcional do algoritmo e provamos, em detalhe, a correcção da sua definição matemática. Trabalhando no framework Why3 para desenvolver uma implementação mecanicamente certificada do algoritmo de conversão. A motivação para este trabalho é testar a viabilidade da metodologia e preparar o caminho para fazer provas semelhantes no contexto de uma abordagem de análise estática na programação (orientada para objectos). Em particular, no tópico dos tipos comportamentais com typestates, cuja expressividade está entre a das linguagens regulares e livres-de-contexto. Podendo, por isso, beneficiar enormemente de implementações mecanicamente certificadasRavara, AntónioPereira, MárioRUNTrindade, André Duarte Teixeira2022-05-11T13:54:45Z2021-022021-02-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/137730enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T05:15:12Zoai:run.unl.pt:10362/137730Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:48:53.100714Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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