Eine aufbereitete Darstellung der Quelle

 
     
 
 
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Quelle  VCG.thy

  Sprache: Isabelle
 

(* Author: Tobias Nipkow *)

subsection "Verification Condition Generation"

theory VCG imports Hoare begin

subsubsection "Annotated Commands"

textCommands where loops are annotated with invariants.

datatype acom =
  Askip                  (SKIP) |
  Aassign vname aexp     ((_ ::= _) [10006161) |
  Aseq   acom acom       (_;;/ _  [606160) |
  Aif bexp acom acom     ((IF _/ THEN _/ ELSE _)  [006161) |
  Awhile assn bexp acom  (({_}/ WHILE _/ DO _)  [006161)

notation com.SKIP (SKIP)

textStrip annotations:

fun strip :: "acom com" where
"strip SKIP = SKIP" |
"strip (x ::= a) = (x ::= a)" |
"strip (C1;; C2) = (strip C1;; strip C2)" |
"strip (IF b THEN C1 ELSE C2) = (IF b THEN strip C1 ELSE strip C2)" |
"strip ({_} WHILE b DO C) = (WHILE b DO strip C)"

subsubsection "Weeakest Precondistion and Verification Condition"

textWeakest precondition:

fun pre :: "acom assn assn" where
"pre SKIP Q = Q" |
"pre (x ::= a) Q = (λs. Q(s(x := aval a s)))" |
"pre (C1;; C2) Q = pre C1 (pre C2 Q)" |
"pre (IF b THEN C1 ELSE C2) Q =
  (λs. if bval b s then pre C1 Q s else pre C2 Q s)" |
"pre ({I} WHILE b DO C) Q = I"

textVerification condition:

fun vc :: "acom assn bool" where
"vc SKIP Q = True" |
"vc (x ::= a) Q = True" |
"vc (C1;; C2) Q = (vc C1 (pre C2 Q) vc C2 Q)" |
"vc (IF b THEN C1 ELSE C2) Q = (vc C1 Q vc C2 Q)" |
"vc ({I} WHILE b DO C) Q =
  ((s. (I s bval b s pre C I s)
        (I s ¬ bval b s Q s))
    vc C I)"


subsubsection "Soundness"

lemma vc_sound: "vc C Q ==> {pre C Q} strip C {Q}"
proof(induction C arbitrary: Q)
  case (Awhile I b C)
  show ?case
  proof(simp, rule While')
    from vc (Awhile I b C) Q
    have vc: "vc C I" and IQ: "s. I s ¬ bval b s Q s" and
         pre"s. I s bval b s pre C I s" by simp_all
    have " {pre C I} strip C {I}" by(rule Awhile.IH[OF vc])
    with pre show " {λs. I s bval b s} strip C {I}"
      by(rule strengthen_pre)
    show "s. I s ¬bval b s Q s" by(rule IQ)
  qed
qed (auto intro: hoare.conseq)

corollary vc_sound':
  "[ vc C Q; s. P s pre C Q s ] ==> {P} strip C {Q}"
by (metis strengthen_pre vc_sound)


subsubsection "Completeness"

lemma pre_mono:
  "s. P s P' s ==> pre C P s ==> pre C P' s"
proof (induction C arbitrary: P P' s)
  case Aseq thus ?case by simp metis
qed simp_all

lemma vc_mono:
  "s. P s P' s ==> vc C P ==> vc C P'"
proof(induction C arbitrary: P P')
  case Aseq thus ?case by simp (metis pre_mono)
qed simp_all

lemma vc_complete:
 " {P}c{Q} ==> C. strip C = c vc C Q (s. P s pre C Q s)"
  (is "_ ==> C. ?G P c Q C")
proof (induction rule: hoare.induct)
  case Skip
  show ?case (is "C. ?C C")
  proof show "?C Askip" by simp qed
next
  case (Assign P a x)
  show ?case (is "C. ?C C")
  proof show "?C(Aassign x a)" by simp qed
next
  case (Seq P c1 Q c2 R)
  from Seq.IH obtain C1 where ih1: "?G P c1 Q C1" by blast
  from Seq.IH obtain C2 where ih2: "?G Q c2 R C2" by blast
  show ?case (is "C. ?C C")
  proof
    show "?C(Aseq C1 C2)"
      using ih1 ih2 by (fastforce elim!: pre_mono vc_mono)
  qed
next
  case (If P b c1 Q c2)
  from If.IH obtain C1 where ih1: "?G (λs. P s bval b s) c1 Q C1"
    by blast
  from If.IH obtain C2 where ih2: "?G (λs. P s ¬bval b s) c2 Q C2"
    by blast
  show ?case (is "C. ?C C")
  proof
    show "?C(Aif b C1 C2)" using ih1 ih2 by simp
  qed
next
  case (While P b c)
  from While.IH obtain C where ih: "?G (λs. P s bval b s) c P C" by blast
  show ?case (is "C. ?C C")
  proof show "?C(Awhile P b C)" using ih by simp qed
next
  case conseq thus ?case by(fast elim!: pre_mono vc_mono)
qed

end

Messung V0.5 in Prozent
C=91 H=100 G=95

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.9 Sekunden  (vorverarbeitet am  2026-06-30) ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






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