An Executable Formal Framework for Regular String Transformation in Rewriting Logic. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (M.S Thesis) An_Executable_Formal_Framework_for_Regular_String_Transforamtion_in_Rewriting_Logic.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الإسم: شادي أيمن الحاج. عنوان الرسالة: إنشاء إطار تنفيذي يعتمد على العمليات الرياضية للتعامل مع طرق تحويل شكل النص. التخصص: علوم الحاسب الآلي والمعلومات. تاريخ الدرجة العلمية: أيار – 2017. تشكل وحدة بيانات النصوص (Strings) أحد أنواع البيانات الأساسية في معظم لغات البرمجة. وعلاوة على ذلك، يوجد العديد من البرامج والتطبيقات الشائعة التي تستخدم عمليات معالجة وتحويل النصوص (Regular String Transformations)، حيث يتم إستخدامها في أمن المعلومات وفي المعلوماتية الحاسوبية (Bioinformatic) وغيرها. ونظراً لإنتشار إستخدام هذه العمليات بالإضافة الى أهميتها في التطبيقات المستخدمة سيكون من المفيد دراستها بأسلوب رسمي (Formally reason) على مستوى عال من التجريد دون الخوض في التفاصيل وبحيث تكون هذه الدراسة مبينة على التطبيقات التي تسخدم عمليات تحويل ومعالجة النص. ومن خلال هذه الأطروحة قمنا بإستخدم لغة ال (Maude) كلغة برمجية - وهي لغة تعبير رياضية - لبناء وتطوير إطار رسمي (Formal Framework) على أساس إعادة كتابة المنطق (Rewriting Logic) لمعالجة وتحليل عمليات تحويل النصوص بالإضافة لإستخلاص وتحليل بعض الخصائص المتعلقة بعمليات معالجة وتحويل النصوص. ولتحقيق هذا الهدف قمنا بإتباع نهجين تكميليين لبناء إطار تنفيذي يسمح لنا القيام بأنواع مختلفة من التحليل الرسمي (Formal Analysis) مثل محاكاة عمليات معالجة وتحويل النصوص، تحليل نظرية الإستقراء الرياضي (Inductive Theorem Proving)، بالإضافة لتحليل إمكانية الوصول (Reachability Analysis) لكل من عمليات معالجة وتحويل النصوص المنتظمة وغير المنتظمة (Deterministic & Non-deterministic Regular String Transformations)

English Abstract

Finite strings constitute a fundamental data type found in most general purpose programming languages. Furthermore, regular string transformations, which are a class of functions on finite strings, are widely used and have various applications in security, bioinformatics, etcetera. Given the ubiquity of regular string transformation and their importance, it would be useful to formally reason about these transformations at a high-level of abstraction, which is close to the application in which they are used. In this thesis, we develop a formal framework based on rewriting logic and Maude in which regular string transformation can be formally specified and analyzed. We will also follow two complementary approaches to develop the framework that is executable and enable different types of formal analysis, such as simulations, inductive theorem proving and reachability analysis for both deterministic and non-deterministic regular string transformations. One approach was theoretical, in which the formal semantics of the DReX language will be developed. DReX is a language for describing regular string transformations. The second approach is experimental, in which a corresponding executable specification in Maude will be developed and used for formal analysis. As a result, we develop: (i) an algebraic deterministic semantics of DReX in Maude, and (ii) an extended rewriting semantics of a non-deterministic generalization of DReX capturing non-deterministic regular string transformations. The approach is illustrated using several real-world examples and case studies.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer
Department:	College of Computing and Mathematics > Information and Computer Science
Committee Advisor:	Alturki, Musab
Committee Members:	Alshayeb, Mohammad and Al-Khatib, Wasfi
Depositing User:	SHADI ALHAJ (g201408500)
Date Deposited:	11 Sep 2017 11:17
Last Modified:	30 Dec 2020 13:17
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140456