An Efficient Finite Tree Automata Library: The Design of BDD-based Semi-symbolic Algorithms for Nondeterministic Finite Tree Automata

tree automata, formal verification, abstract regular tree model checking, binary decision diagrams, multi-terminal binary decision diagrams

Mnoho současných počítačových systémů používá dynamické datové či řídicí struktury předem neomezené velikosti. Tyto datové struktury mají často charakter stromů nebo se dají zakódovat jako stromy s některými dodatečnými ukazateli nad stromovou kostrou. Této skutečnosti využívají některé v současné době intenzivně studované techniky formální verifikace, které reprezentují nekonečně mnoho stavů konečným stromovým automatem. Nicméně v současnosti neexistuje efektivní a flexibilní implementace knihovny pro stromové automaty, která by byla pro tyto techniky vhodná. Cílem této diplomové práce je takovouto knihovnu poskytnout. Předložený text nejdříve popisuje základy teorie konečných stromových automatů a regulárních stromových jazyků. Dále jsou prozkoumány existující implementace knihoven pro stromové automaty a  různé verifikační techniky pro systémy se stromovou strukturou. Poté se text zaobírá návrhem reprezentace stromového automatu a algoritmů provádějících standardní jazykové operace nad touto reprezentací, načež následuje popis implementace knihovny. Prostřednictvím provedených experimentů ukazujeme, že knihovna může konkurovat ostatním dostupným knihovnám pro práci se stromovými automaty, přičemž její výkon v  určitých oblastech je řádově vyšší.