The N queens problem - new variants of the Wirth algorithm

The paper presents new ways of n-queens problem solving . Briefly,this is a problem on a nxn chessboard of a set n-queens, so that any two of themare not in check. At the beginning, currently used algorithm to find solutions isdiscussed. Then sequentially 4 new algorithms, along with the interpretation ofchanges are given. The research results, including comparison, of calculation timesof all algorithms together with their interpretation are discussed. Finally, conclusionsare given. The results were obtained thanks to the pre-created application.Chapters except for By filtering ver. 2 were based on the previous studies carriedout during the Bachelor course [1]

The Use of Persistent Explorer Artificial Ants to Solve the Car Sequencing Problem

Ant Colony Optimisation is a widely researched meta-heuristic which uses the behaviour and pheromone laying activities of foraging ants to find paths through graphs. Since the early 1990’s this approach has been applied to problems such as the Travelling Salesman Problem, Quadratic Assignment Problem and Car Sequencing Problem to name a few. The ACO is not without its problems it tends to find good local optima and not good global optima. To solve this problem modifications have been made to the original ACO such as the Max Min ant system. Other solutions involve combining it with Evolutionary Algorithms to improve results. These improvements focused on the pheromone structures. Inspired by other swarm intelligence algorithms this work attempts to develop a new type of ant to explore different problem paths and thus improve the algorithm. The exploring ant would persist throughout the running time of the algorithm and explore unused paths. The Car Sequencing problem was chosen as a method to test the Exploring Ants. An existing algorithm was modified to implement the explorers. The results show that for the car sequencing problem the exploring ants did not have any positive impact, as the paths they chose were always sub-optimal

A sheaf-theoretic approach to pattern matching and related problems

AbstractWe present a general theory of pattern matching by adopting an extensional, geometric view of patterns. Representing the geometry of the pattern via a Grothendieck topology, the extension of the matching relation for a constant target and varying pattern forms a sheaf. We derive a generalized version of the Knuth-Morris-Pratt string-matching algorithm by gradually converting this extensional description into an intensional description, i.e., an algorithm. The generality of this approach is illustrated by briefly considering other applications: Earley's algorithm for parsing, Waltz filtering for scene analysis, matching modulo commutativity, and the n-queens problem

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

Rapid software prototyping

Rapid Prototyping is an approach to software development which emphasizes quick implementation of a working program. This dissertation makes two principal contributions. First, it provides concepts, techniques, and a philosophy of Rapid Software Prototyping and characterizes the benefits and limitations of its use. Second, it makes a contribution to programming environments which support Rapid Prototyping. An experimental language, Castor, is described which was implemented to validate this approach in the prototyping of Ada programs*. The following summarize the main results of this research:..

Occupation-Based Measures: an Overview and Discussion

Berufsbezogene Angaben gehören zu den vielseitigsten personenbezogenen Informationen, die in quantitativen Datensätzen zur Verfügung stehen. Ziel dieses Beitrags ist es, einen thematisch möglichst umfassenden Überblick über berufsbasierte Skalen und Instrumente zu geben. Im Mittelpunkt der Ausführungen stehen nicht nur die weit verbreiteten berufsbasierten Instrumente zur Analyse sozialer Schichtung, wie z. B. Prestigeskalen, sozioökonomische Indizes oder Klassenschemata, sondern wir behandeln auch Instrumente zur Erhebung beruflicher Tätigkeitsinhalte sowie Indikatoren zur Erfassung berufsspezifischer Gesundheitsrisiken, beruflicher Geschlechtersegregation oder beruflicher Schließung. Da die Qualität und Aussagekraft solcher Maßzahlen auch von der Qualität und Art der zugrunde liegenden Berufsinformationen abhängt, geben wir außerdem einen Überblick darüber, wie Berufe in Umfragen erfasst und codiert werden und welche Berufsklassifikationen dabei typischerweise zum Einsatz kommen. Wir hoffen, dadurch das Bewusstsein unserer Leserinnen und Leser für das Potenzial berufsbezogener Analysen zu schärfen sowie ihr Wissen über den richtigen Umgang mit berufsbasierten Skalen bei der Anwendung in empirischen Forschungsprojekten zu erhöhen.Occupational information is among the most versatile categories of information about a person available in quantitative data. The goal of this paper is to provide an overview of occupation-based measures in different topic areas. These include not only measures for analyzing social stratification, such as prestige scales, socioeconomic indices and class schemes but also measures of workplace tasks, occupation-specific health risks, gender segregation, and occupational closure. Moreover, as the quality of such data depends on the quality of the underlying occupational information, we also provide an overview of how to collect occupational information in surveys, how to code this information, and how occupational classifications are commonly used. By doing so, we hope to increase researchers’ awareness of the potential of occupation-based analyses, as well as their knowledge of how to properly handle such measures in empirical analyses

A generic, collaborative framework for internal constraint solving

Esta tesis propone un esquema genérico y cooperativo para CLP(Interval(X)) donde X es cualquier dominio de computación con estructura de retículo. El esquema, que está basado en la teoría de retículos, es un enfoque general para la satisfacción y op-timización de restricciones de intervalo así como para la cooperación de resolutores de intervalo definidos sobre dominios de computación con estructura de retículos, independientemente de la cardinalidad de estos. Nuestra propuesta asegura un enfoque transparente sobre el cual las restricciones, los dominios de computación y los mecanismos de propagación y cooperación, definidos entre las variables restringidas, pueden ser fácilmente especificados a nivel del usuario. La parte principal de la tesis presenta una especificación formal de este esquema.Los principales resultados conseguidos en esta tesis son los siguientes:Una comparativa global de la eficiencia y algunos aspectos de la expresividad de ocho sistemas de restricciones. Esta comparativa, realizada sobre el dominio finito y el dominio Booleano, muestra diferencias principales entre los sistemas de restricciones existentes.Para formalizar el marco de satisfacción de restricciones para CLP(Interval(X))hemos descrito el proceso global de resolución de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo, separando claramente los procesos de propagación y división (ramificación) de intervalos. Una de las ventajas de nuestra propuesta es que la monótona de las restricciones esta implícitamente definida en la teoría. Además, declaramos un conjunto de propiedades interesantes que, bajo ciertas condiciones, son satisfechas por cualquier instancia del esquema genérico. Mas aún, mostramos que muchos sistemas de restricciones actualmente existentes satisfacen estas condiciones y, además, proporcionamos indicaciones sobre como extender el sistema mediante la especificación de otras instancias interesantes y novedosas. Nuestro esquema para CLP(Interval(X)) permite la cooperación de resolutores de manera que la información puede ⁰uir entre diferentes dominios de computación.Además, es posible combinar distintas instancias del esquema: por ejemplo, instancias bien conocidas tales como CLP(Interval(<)), CLP(Interval(Integer)),CLP(Interval(Set)), CLP(Interval(Bool)), y otras novedosas que son el resultado de la generación de nuevos dominios de computación definidos por el usuario, o incluso que surgen de la combinación de dominios ya existentes como puede ser CLP(Interval(X1 £ : : : £ Xn)). Por lo tanto, X puede ser instanciado a cualquier conjunto de dominios de computación con estructura de retículo de forma que su correspondiente instancia CLP(Interval(X)) permite una amplia flexibilidad en la definición de dominios en X (probablemente definidos por el usuario) y en la interaccion entre estos dominios.Mediante la implementacion de un prototipo, demostramos que un unico sistema,que este basado en nuestro esquema para CLP(Interval(X)), puede proporcionarsoporte para la satisfaccion y la optimizacion de restricciones as como para la cooperacion de resolutores sobre un conjunto conteniendo multiples dominios decomputacion. Ademas, el sistema sigue un novedoso enfoque transparente sujeto a una doble perspectiva ya que el usuario puede definir no solo nuevas restricciones y su mecanismo de propagacion, sino tambien nuevos dominios sobre los cuales nuevas restricciones pueden ser resueltas as como el mecanismo de cooperacion entre todos los dominios de computación (ya sean definidos por el usuario o predefinidos por el sistema).En nuestra opinión, esta tesis apunta nuevas y potenciales direcciones de investigación dentro de la comunidad de las restricciones de intervalo.Para alcanzar los resultados expuestos, hemos seguido los siguientes pasos (1) la elección de un enfoque adecuado sobre el cual construir los fundamentos teóricos de nuestro esquema genérico; (2) la construcción de un marco teórico genérico (que llamaremos el marco básico) para la propagación de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo; (3) la integración, en el marco básico, de una técnica novedosa que facilita la cooperación de resolutores y que surge de la definición, sobre múltiples dominios, de operadores de restricciones y (4) la extensión del marco resultante para la resolución y optimización completa de las restricciones de intervalo.Finalmente presentamos clp(L), un lenguaje de programación lógica de restricciones de intervalo que posibilita la resolución de restricciones sobre cualquier conjunto de retículos y que esta implementado a partir de las ideas formalizadas en el marco teórico. Describimos una primera implementación de este lenguaje y desarrollamos algunos ejemplos de como usarla. Este prototipo demuestra que nuestro esquema para CLP(Interval(X)) puede ser implementado en un sistema único que, como consecuencia, proporciona, bajo un enfoque transparente sobre dominios y restricciones, cooperación de resolutores así como satisfacción y optimización completa de restricciones sobre diferentes dominios de computación

Derivation of logic programs

Imperial Users onl

Objects in Oz

The programming language Oz integrates the paradigms of imperative, functional and concurrent constraint programming in a computational framework of unprecedented breadth, featuring stateful programming through cells, lexically scoped higher-order programming, and explicit concurrency synchronized by logic variables. Object-oriented programming is another paradigm that provides a set of concepts useful in software practice. In this thesis we address the question how object-oriented programming can be suitably supported in Oz. As a lexically scoped higher-order language, Oz can express a wide range of object-oriented concepts. We present a simple yet expressive object system, demonstrate its usability and outline an efficient implementation. A central aspect of Oz is its support for concurrent computation. We examine the impact of concurrency on the design of an object system and explore the use of objects in concurrent programming.Die Programmiersprache Oz verbindet die Paradigmen der imperativen, funktionalen und nebenläufigen Constraint-Programmierung in einem kohärenten Berechnungsmodell. Oz unterstützt zustandsbehaftete Programmierung, Programmierung höherer Ordnung mit lexikalischer Bindung und explizite Nebenläufigkeit, die mithilfe logischer Variablen synchroniziert werden kann. In der Softwarepraxis hat sich mit der objekt-orientierten Programmierung ein weiteres Programmierparadigma etabliert. In der vorliegenden Arbeit beschäftige ich mich mit der Frage, wie objekt-orientierte Programmierung in geeigneter Weise in Oz unterstützt werden kann. Ich stelle ein einfaches und doch ausdrucksstarkes Objektsystem vor, belege seine Benutzbarkeit und umreiße seine effiziente Implementierung. Ein zentraler Aspekt der Programmiersprache Oz ist ihre Unterstützung nebenläufiger Berechnung. Infolgedessen nimmt die Untersuchung des Ein- flusses der Nebenläufigkeit auf das Design des Objektsystems einen besonderen Rang ein. Ich untersuche die Möglichkeiten, die das Objektsystem bietet, um nebenläufige objekt-orientierte Programmiertechniken auszudrücken