Theoretische Informatica

Deze notitie beschrijft in het kort wat theoretische informatica is en hoe dit door de groep Theoretische Invormatica van de Universiteit Twente wordt bedreven in onderwijs en onderzoek

Interpretation and reduction of attribute grammars

An attribute grammar (AG) is in reduced form if in all its derivation trees every attribute contributes to the translation. We prove that, eventhough AG are generally not in reduced form, they can be reduced, i.e., put into reduced form, without modifying their translations. This is shown first for noncircular AG and then for arbitrary AG. In both cases the reduction consists of easy (almost syntactic) transformations which do not change the semantic domain of the AG. These easy transformations are formalized by introducing the notion of AG interpretation as an extension to AG of the concept of context-free grammar form. Finally we prove that any general algorithm for reducing even the simple class of L-AG needs exponential time (in the size of the input AG) infinitely often

Tree automata and attribute grammars

The translational mechanism of attribute grammars using tree automata are investigated. The pushdown tree-to-string transducer with a certain synchronization facility as a model to realize transformations by attribute grammars is proposed and its basic properties using tree-walking finite state automata are studied. To demonstrate the utility of this model, it is shown that noncircular attribute grammars are equally powerful as arbitrary attribute grammars, and a method is provided to show that a certain type of transformations is impossible by attribute grammars

Proofs of partial correctness for attribute grammars with applications to recursive procedures and logic programming

AbstractAn extension of the inductive assertion method allowing one to prove the partial correctness of an attribute grammar w.r.t. a specification is presented. It is complete in an abstract sense. It is also shown that the semantics of systems of recursive imperative procedures or of recursive applicative procedures computed with call-by-value or call-by-name can be expressed by an attribute grammar associating attributes with the nodes of the so-called trees of calls. Hence the proof methods for the partial correctness of attribute grammars can be applied to these recursive procedures. We show also how the proof method can be applied in logic programming

Functional programming, program transformations and compiler construction

Dit proefschrift handelt over het ontwerp van de compilergenerator Elegant. Een compiler generator is een computer programma dat vanuit een speci??catie een compiler kan genereren. Een compiler is een computer programma dat een gestructureerde invoertekst kan vertalen in een uitvoertekst. Een compiler generator is zelf een compiler welke de speci??catie vertaalt in de programmatekst van de gegenereerde compiler. Dit heeft het mogelijk gemaakt om Elegant met zichzelf te genereren. Van een compilergenerator wordt verlangd dat deze een krachtig speci??catie formalisme vertaalt in een eÆci??ent programma, een eis waar Elegant aan voldoet. Een compiler bestaat uit een aantal onderdelen, te weten een scanner, een parser, een attribuutevaluator, een optimalisator en een codegenerator. Deze onderdelen kunnen door het Elegant systeem geneneerd worden, ieder uit een aparte speci??catie, met uitzondering van de parser en attribuutevaluator, welke gezamenlijk worden beschreven in de vorm van een zogenaamde attribuutgrammatica. De scanner wordt gegenereerd met behulp van een scannergenerator en heeft tot taak de invoertekst te splitsen in een rij symbolen. Deze rij symbolen kan vervolgens ontleed worden door een parser. Daarna berekent de attribuutevaluator eigenschappen van de invoertekst in de vorm van zogenaamde attributen. De attributenwaarden vormen een datastructuur. De vorm van deze datastructuur wordt gede??nieerd met behulp van typeringsregels in de Elegant programmeertaal. De optimalisator en codegenerator voeren operaties op deze datastructuur uit welke eveneens beschreven worden in de Elegant programmeertaal. Dit proefschrift beschrijft de invloed die functionele programmeertalen hebben gehad op het ontwerp van Elegant. Functionele talen zijn programmeertalen met als belangrijkste eigenschap dat functies een centrale rol vervullen. Functies kunnen worden samengesteld tot nieuwe functies, ze kunnen worden doorgegeven aan functies en worden opgeleverd als functieresultaat. Daarnaast staan functionele talen niet toe dat de waarde van een variable wordt gewijzigd, het zogenaamde nevene??ect, in tegenstelling tot imperatieve talen die zo'n nevene??ect wel toestaan. Deze laatste beperking maakt het mogelijk om met behulp van algebra??ische regels een functioneel programma te herschrijven in een ander functioneel programma met dezelfde betekenis. Dit herschrijfproces wordt ook wel progammatransformatie genoemd. De invloed van functionele talen op Elegant omvat: ?? Het beschrijven van ontleedalgorithmen als functionele programma's. Traditioneel worden ontleedalgorithmen beschreven met behulp van de theorie van stapelautomaten. In hoofdstuk 3 wordt aangetoond dat deze theorie niet nodig is. Met behulp van programmatransformaties zijn vele uit de literauur bekende ontleedalgorithmen af te leiden en worden ook nieuwe ontleedalgorithmen gevonden. Deze aanpak maakt het bovendien mogelijk om de vele verschillende ontleedalgorithmen met elkaar te combineren. ?? De evaluatie van attributen volgens de regels van een attribuutgrammatica blijkt eveneens goed te kunnen worden beschreven met behulp van functionele talen. Traditioneel bouwt een ontleedalgorithme tijdens het ontleden een zogenaamde ontleedboom op. Deze ontleedboom beschrijft de structuur van de invoertekst. Daarna wordt deze ontleedboom geanalyseerd en worden eigenschappen ervan in de vorm van attributen berekend. In hoofdstuk 4 van het proefschrift wordt aangetoond dat het niet nodig is de ontleedboom te construeren. In plaats daarvan is het mogelijk om tijdens het ontleden functies die attributen kunnen berekenen samen te stellen tot nieuwe functies. Uiteindelijk wordt er zo ??e??en functie geconstrueerd voor een gehele invoertekst. Deze functie wordt vervolgens gebruikt om de attribuutwaarden te berekenen. Voor de uitvoering van deze functie is het noodzakelijk gebruik te maken van zogenaamde "luie evaluatie". Dit is een mechanisme dat attribuutwaarden slechts dan berekent wanneer deze werkelijk noodzakelijk zijn. Dit verklaart de naam Elegant, welke een acroniem is voor "Exploiting Lazy Evaluation for the Grammar Attributes of Non- Terminals". ?? Scanners worden traditioneel gespeci??ceerd met behulp van zogenaamde reguliere expressies. Deze reguliere expressies kunnen worden afgebeeld op een eindige automaat. Met behulp van deze automaat kan de invoertekst worden geanalyseerd en gesplitst in symbolen. In hoofdstuk 5 wordt uiteengezet hoe functionele talen het mogelijk maken om scanneralgorithmen te construeren zonder gebruik te maken van automatentheorie. Door een reguliere expressie af te beelden op een functie en de functies voor de onderdelen van samengestelde reguliere expressies samen te stellen tot nieuwe functies kan een scannerfunctie geconstrueerd worden. Door gebruik te maken van programmatransformaties kan deze scanner deterministisch worden gemaakt en minimaal worden gehouden. ?? Het typeringssysteem van Elegant wordt beschreven in hoodstuk 6 en vormt een combinatie van systemen die in functionele en imperatieve talen worden gevonden. Functionele typeringssystemen omvatten typen welke bestaan uit een aantal varianten. Elk van deze varianten bestaat uit een aantal waarden. Bij een dergelijk typeringssysteem wordt een functie gede??ni??eerd door middel van een aantal deeelfuncties. Elke deelfunctie kan met behulp van zogenaamde patronen beschrijven voor welke van de varianten hij gede??ni??eerd is. Het blijkt dat imperatieve typesystemen welke subtypering mogelijk maken een generalisatie zijn van functionele typesystemen. In deze generalisatie kan een patroon worden opgevat als een subtype en een deelfunctie als een parti??ele functie. Het Elegant typesystemen maakt deze vorm van typering en functiebeschrijving mogelijk. Bij toepassing van een functie wordt de bijbehorende deelfunctie geselecteerd door de patronen te passen met de waarden van de actuele functieargumenten. In dit proefschrift wordt een eÆci??ent algorithme voor dit patroonpassen met behulp van programmatransformaties afgeleid uit de de??nitie van patronen. Het Elegant typeringssystemen bevat ook typen voor de modellering van luie evaluatie. De aanwezigheid van nevene??ekten maakt het mogelijk om drie verschillende luie typen te onderscheiden, welke verschillen in de wijze waarop de waarde van een lui object stabiliseert. ?? In hoofdstuk 7 wordt aangetoond dat de regels uit een attribuutgrammatica ook kunnen worden gebruikt om eigenschappen van een datastructuur te berekenen in plaats van eigenschappen van een invoertekst. Elegant biedt de mogelijkheid om zulke attribuutregels te gebruiken voor dit doel. ?? In hoofdstuk 8 tenslotte worden de Elegant programmeertaal en de eÆci??entie van de Elegant vertaler en door Elegant gegenereerde vertalers ge??evalueerd. Het blijkt dat de imperatieve Elegant programmeertaal dankzij abstractie mechanismen uit functionele talen een zeer rijke en krachtige taal is. Daarnaast zijn zowel Elegant zelf als de door Elegant gegenereerde vertalers van hoge eÆci??entie en blijken geschikt voor het maken van compilers voor professionele toepassingen

Fundamental Approaches to Software Engineering

This open access book constitutes the proceedings of the 23rd International Conference on Fundamental Approaches to Software Engineering, FASE 2020, which took place in Dublin, Ireland, in April 2020, and was held as Part of the European Joint Conferences on Theory and Practice of Software, ETAPS 2020. The 23 full papers, 1 tool paper and 6 testing competition papers presented in this volume were carefully reviewed and selected from 81 submissions. The papers cover topics such as requirements engineering, software architectures, specification, software quality, validation, verification of functional and non-functional properties, model-driven development and model transformation, software processes, security and software evolution

Mnidoo-Worlding: Merleau-Ponty and Anishinaabe Philosophical Translations

This dissertation develops a concept of mnidoo-worlding, whereby consciousness emerges as a kind of possession by what is outside of ‘self’ and simultaneously by what is internal as self-possession. Weaving together phenomenology, post structural philosophy and Ojibwe Anishinaabe orally transmitted knowledges, I examine Ojibwe Anishinaabe mnidoo, or ‘other than human,’ ontologies. Mnidoo refers to energy, potency or processes that suffuse all of existence and includes humans, animals, plants, inanimate ‘objects’ and invisible and intangible forces (i.e. Thunder Beings). Such Anishinaabe philosophies engage with what I articulate as all-encompassing and interpenetrating mnidoo co-responsiveness. The result is a resistance to cooption that concedes to the heterogeneity of being. I define this murmuration, that is, this concurrent gathering of divergent and fluctuating actuation/signals as mnidoo-worlding. Mnidoo-worlding entails a possession by one’s surroundings that subsumes and conditions the possibility of agency as entwined and plural co-presence. The introductory chapter defines the terms of mnidoo philosophy, and my particular translations of it. The chapter further disentangles mnidoo-philosophy from the ways it has been appropriated, and misinterpreted by western interlocuters. It also situates the mnidoo ontology I am developing in broader conversations in phenomenology about the relational world. Chapter Two explores the complex implications of conducting Anishinaabe philosophy in colonial languages and institutions, framed in the context of settler colonialism and discourses of reconciliation and indigenizing the academy. In Chapter Three I engage with the ‘Indigenous Renaissance’ in Indigenous arts and scholarship, outlining epistemological-pedagogical methods including oral traditions, embodied knowing, land-based pedagogy and non-interference pedagogy. The fourth chapter forwards a critique of liberal humanism and posthumanism through an interrogation of Deleuze and Guattari’s concept “becoming-animal.” The final, culminating chapter brings Anishinaabe ontologies, tacitly found embedded in our everydayness, together with Indigenous ways of being attuned to what is there in the world. In dialogue with Merleau-Ponty’s phenomenology I take up Anishinaabe mnidoo philosophies to consider everyday phenomena from the collective movement of birds, to intuition and dreams. These are profoundly imbued in these philosophically-lived practices as embodied ciphers—languages and knowledge hidden in our “encrustation” with the world—subtly revealed as a simultaneous presence and elsewhere paradox