Eliminating intermediate lists in pH using local transformations

Thesis (M. Eng.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1994.Includes bibliographical references (p. 68-69).by Jan-Willem Maessen.M.Eng

Static and dynamic semantics of NoSQL languages

We present a calculus for processing semistructured data that spans differences of application area among several novel query languages, broadly categorized as "NoSQL". This calculus lets users define their own operators, capturing a wider range of data processing capabilities, whilst providing a typing precision so far typical only of primitive hard-coded operators. The type inference algorithm is based on semantic type checking, resulting in type information that is both precise, and flexible enough to handle structured and semistructured data. We illustrate the use of this calculus by encoding a large fragment of Jaql, including operations and iterators over JSON, embedded SQL expressions, and co-grouping, and show how the encoding directly yields a typing discipline for Jaql as it is, namely without the addition of any type definition or type annotation in the code

Treo: Textual Syntax for Reo Connectors

Reo is an interaction-centric model of concurrency for compositional specification of communication and coordination protocols. Formal verification tools exist to ensure correctness and compliance of protocols specified in Reo, which can readily be (re)used in different applications, or composed into more complex protocols. Recent benchmarks show that compiling such high-level Reo specifications produces executable code that can compete with or even beat the performance of hand-crafted programs written in languages such as C or Java using conventional concurrency constructs. The original declarative graphical syntax of Reo does not support intuitive constructs for parameter passing, iteration, recursion, or conditional specification. This shortcoming hinders Reo's uptake in large-scale practical applications. Although a number of Reo-inspired syntax alternatives have appeared in the past, none of them follows the primary design principles of Reo: a) declarative specification; b) all channel types and their sorts are user-defined; and c) channels compose via shared nodes. In this paper, we offer a textual syntax for Reo that respects these principles and supports flexible parameter passing, iteration, recursion, and conditional specification. In on-going work, we use this textual syntax to compile Reo into target languages such as Java, Promela, and Maude.Comment: In Proceedings MeTRiD 2018, arXiv:1806.0933

FUNCTIONAL PEARL : lazy wheel sieves and spirals of primes

The popular method of enumerating the primes is the Sieve of Eratosthenes. It can be programmed very neatly in a lazy functional language, but runs rather slowly. A little-known alternative method is the Wheel Sieve, originally formulated as a fast imperative algorithm for obtaining all primes up to a given limit, assuming destructive access to a bit-array. This article describes functional variants of the wheel sieve that enumerate all primes as a lazy list

Static Analysis for Divide-and-Conquer Pattern Discovery

Routines implementing divide-and-conquer algorithms are good candidates for parallelization. Their identifying property is that such a routine divides its input into "smaller" chunks, calls itself recursively on these smaller chunks, and combines the outputs into one. We set up conditions which characterize a wide range of d&c routine definitions. These conditions can be verified by static program analysis. This way d&c routines can be found automatically in existing program texts, and their parallelization based on semi-automatic refactoring can be facilitated. We work out the details in the context of the Erlang programming language

Planning as Tabled Logic Programming

This paper describes Picat's planner, its implementation, and planning models for several domains used in International Planning Competition (IPC) 2014. Picat's planner is implemented by use of tabling. During search, every state encountered is tabled, and tabled states are used to effectively perform resource-bounded search. In Picat, structured data can be used to avoid enumerating all possible permutations of objects, and term sharing is used to avoid duplication of common state data. This paper presents several modeling techniques through the example models, ranging from designing state representations to facilitate data sharing and symmetry breaking, encoding actions with operations for efficient precondition checking and state updating, to incorporating domain knowledge and heuristics. Broadly, this paper demonstrates the effectiveness of tabled logic programming for planning, and argues the importance of modeling despite recent significant progress in domain-independent PDDL planners.Comment: 27 pages in TPLP 201

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

Large scale numerical software development using functional languages

PhD ThesisFunctional programming languages such as Haskell allow numerical algorithms to be expressed in a concise, machine-independent manner that closely reflects the underlying mathematical notation in which the algorithm is described. Unfortunately the price paid for this level of abstraction is usually a considerable increase in execution time and space usage. This thesis presents a three-part study of the use of modern purely-functional languages to develop numerical software. In Part I the appropriateness and usefulness of language features such as polymorphism. pattern matching, type-class overloading and non-strict semantics are discussed together with the limitations they impose. Quantitative statistics concerning the manner in which these features are used in practice are also presented. In Part II the information gathered from Part I is used to design and implement FSC. all experimental functional language tailored to numerical computing, motivated as much by pragmatic as theoretical issues. This language is then used to develop numerical software and its suitability assessed via benchmarking it against C/C++ and Haskell under various metrics. In Part III the work is summarised and assessed.EPSRC

Compiling a domain specific language for dynamic programming

Steffen P. Compiling a domain specific language for dynamic programming. Bielefeld (Germany): Bielefeld University; 2006

Cheap deforestation for non-strict functional languages

In functional languages intermediate data structures are often used as glue to connect separate parts of a program together. Deforestation is the process of automatically removing intermediate data structures. In this thesis we present and analyse a new approach to deforestation. This new approach is both practical and general. We analyse in detail the problem of list removal rather than the more general problem of arbitrary data structure removal. This more limited scope allows a complete evaluation of the pragmatic aspects of using our deforestation technology. We have implemented our list deforestation algorithm in the Glasgow Haskell compiler. Our implementation has allowed practical feedback. One important conclusion is that a new analysis is required to infer function arities and the linearity of lambda abstractions. This analysis renders the basic deforestation algorithm far more effective. We give a detailed assessment of our implementation of deforestation. We measure the effectiveness of our deforestation on a suite of real application programs. We also observe the costs of our deforestation algorithm