如何找到循环不变性并证明正确性?



我正在学习正确性,并努力找到合适的循环不变性并证明其正确性。

我认为循环不变量应该是正值的 t=和,但我不知道如何正确编写它,或者还有其他循环不变量吗?

SumPos(A[0..n - 1])
// Returns the sum of the positive numbers in an array A of length n. We
// assume that the sum of the numbers in an array of length zero is 
zero.
t = 0
i = 0
while i != n do
if A[i] > 0
t = t + A[i]
i = i + 1
return t

在正式化之前,有时考虑循环的"什么保持不变"和"什么变化"是有帮助的。 对于编写的循环,我们有以下感兴趣的变量:

  • A- 求和的数字数组
  • n-A中元素的整数。
  • t- 如所写,我假设打算成为最终的正数总和
  • i- 索引变量;有时称为变体

那么每次迭代都会发生哪些变化呢? 数组A不会更改。 数组中n元素的数量不会更改。 如前所述,t总和可能会发生变化。 索引变量i更改。

至于循环,那么,人们通常说i变体。 它增加每次迭代,将其与n进行比较是退出循环的原因。

我感兴趣的不变性是,t将始终表示迄今为止计算的正数总和。 例如,在第一次迭代中:

  • 迭代前,i == 0t也正确为 0
  • 迭代后,i == 1t对于第一个元素将是正确的。

但是,如前所述,return 语句排除了数组第一个元素之外的任何处理。 从理论到实践,那么如何解决实施问题呢?

* 对于迂腐的人来说,限定词很重要,因为严格来说,"不变"是不会改变的东西 - 不会改变,或者总是成立 - 对于循环的每次迭代。 所以?许多语句对于循环是不变的! 例如,我母亲的名字对于循环是不变的!

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