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SpecificationSimulatorExperiments / courseC / IM_Alloy_C.html
Naoya Nitta on 12 Sep 12 KB Alloy と DTRAM の説明をそれぞれ付け加えた．
Raw Blame History 
<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<head>
	<meta charset="UTF-8">
	<style>
		c1{
			color: blue;
		}
		c2{
			color: red;
		}

	</style>
	<title>【InventoryManagement(Alloy)】</title>
</head>
<body>
<h1 class="title">
	【InventoryManagement(Alloy) の課題】
</h1>
<p>
	ここでは，InventoryManagement の Alloy による仕様記述に関する課題に取り組んでいただきます．<br>
	以下に Alloy で記述された InventoryManagement のモデルを示します．こちらを適宜参照しながら課題を進めてください．
</p>
<hr/>

<h2>InventoryManagement の Alloy による仕様記述についての説明</h2>
<h3><code><c1>sig</c1></code>:</h3>
<p>
	Alloy では，商品id の集合を <code>ItemId</code>，商品名の集合を <code>Name</code>，
	全商品を保管する倉庫の集合を <code>Inventory</code>，商品の集合を <code>Item</code> で表します．<br>
	以下のモデルでは <code><c1>sig</c1></code> を用いて，<code>ItemId</code>，<code>Name</code>，<code>Inventory</code>，<code>Item</code> の順番にこれらの集合を宣言しています．<br>
</p>
<p>
	<code>Inventory</code> には，<code>ItemId</code> から <code>Item</code> への対応関係が <code>itemDB</code> フィールドとして定義されています．<br>
	ここで，<code>ItemId</code> の右側の <code><c1>lone</c1></code> は１つの <code>Item</code> に対応する <code>ItemId</code> がたかだか１つしかないことを示しています．<br>
</p>
<p>
	<code>Item</code> の宣言では，商品名を表す <code>name</code> が <code>Name</code> のインスタンスとして，
	在庫数を表す <code>count</code> が <c1><code>Int</code></c1> のインスタンスとして定義されています．<br>
</p>

<h3><code><c1>pred</c1></code>:</h3>
<p>
	最初の述語として記述されている <code>init</code> は，<code>Inventory</code> のインスタンスである <code>its</code> が初期化されていることを示しています．
	具体的には述語定義中の <code><c1>no</c1></code>で，<code>its.itemDB</code> が空であることを示しています．<br>
</p>
<p>
	次の <code>itemRegistration</code> は，<code>itemId</code> に対応する商品を登録する前の <code>Inventory</code> のインスタンス <code>its</code> と，
	登録した後のインスタンス <code>its'</code> の関係を述語として定義しています．ここで <code>quantity</code> は初期数量，<code>n</code> は商品名を示しています．<br>
	また，述語定義中の <code><c1>some</c1> it: Item</code> は，<code>its</code> のデータベースに登録されていない <code>Item</code> のインスタンス (<code>it</code>) が存在していることを示しており，
	直観的には <code>Item</code> のインスタンスが生成されたことを示しています．<br>
</p>
<p>
	<code>receivingOrShipping</code> では <code>itemId</code> で登録されている商品に対して入荷か出荷を行った際の操作前の <code>Inventory</code> のインスタンス <code>its</code> と，
	操作後のインスタンス <code>its'</code> の関係を述語として定義しています．ここで <code>quantity</code> が正の値のときは入荷，負の値のときは出荷を表しています．<br>
	また，述語定義中の <code><c1>some</c1> it': Item</code> は，<code>its</code> のデータベースに登録されていない <code>Item</code> のインスタンス (<code>it'</code>) が存在していることを示しており，
	直観的には <code>Item</code> のインスタンスが，出荷か入荷を行うことによって複製されたことを示しています．<br>
	なお <code>x ++ y -> z</code> は，関係 <code>x</code> 中ですでに <code>y</code> に何らかの値が対応していた場合に，それを <code>y</code> から <code>z</code> への対応に置き換えたものを表しています．関数 <code>plus[x, y]</code> は，加算 <code>x + y</code> を表します．<br>
</p>
<p>
	最後の <code>execute</code> では，<code>init</code>，<code>itemRegistration</code>，<code>receivingOrShipping</code> を
	この順で呼び出す操作を定義しています．<br>
	<c1><code>run</code></c1> では，<code>execute</code> を呼び出して仮想実行を行います．
	この実行の際に，<code><c1>Int</c1></code> で8bitの整数を扱うことができるよう末尾に <code><c2>8</c2></code>  <code><c1>Int</c1></code> という記述を付け加えています．
</p>

<div style="padding: 10px; margin-bottom: 10px; border: 1px solid #333333; border-radius: 10px;">
	<pre>
<c1>sig</c1> ItemId, Name{}
<c1>sig</c1> Inventory {
	itemDB: ItemId <c1>lone</c1> -> <c1>lone</c1> Item
}
<c1>sig</c1> Item {
	name : Name,
	count: <c1>Int</c1>
}

<c1>pred</c1> init[its: Inventory] {
	<c1>no</c1> its.itemDB
}

<c1>pred</c1> itemRegistration[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>, n: Name] {
	<c1>some</c1> it: Item | {
		<c1>no</c1> itemId2: ItemId | its.itemDB[itemId2] = it
		its'.itemDB = its.itemDB + itemId -> it
		it.name = n
		it.count = quantity
	}
}

<c1>pred</c1> receivingOrShipping[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>] {
	<c1>some</c1> it': Item | {
		<c1>no</c1> itemId2: ItemId | its.itemDB[itemId2] = it'
		its'.itemDB = its.itemDB ++ itemId -> it'
		it'.name = its.itemDB[itemId].name
		it'.count = plus[its.itemDB[itemId].count, quantity]
	}
}

<c1>pred</c1> execute[] {
	<c1>some disj</c1> its, its', its'': Inventory, itemId: ItemId, n: Name | {
		init[its]
		itemRegistration[its, its', itemId, <c2>100</c2>, n]
		receivingOrShipping[its', its'', itemId, -<c2>50</c2>]
	}
}

<c1>run</c1> execute <c1>for</c1> <c2>2</c2> but <c2>3</c2> Inventory, <c2>8</c2> <c1>Int</c1>
	</pre>
</div>
<hr/>

<h2>モデルの可視化</h2>
<p>
	先ほどの InventoryManagement のモデルの構造を，Alloy の可視化ツールを使用して可視化したものを以下の図に示します．<br>
</p>
<div class="img-center">
	<img src="../img/Alloy/Alloy MetaModel Ver InventoryManagement.png", class ="before-image-size"><br>
</div>
<p>
	この図がモデルの実行に依らない，モデルそのものが持つ構造を表していることに注意して下さい．<br>
	<code>Inventory</code> が，<code>ItemId</code> のインスタンスを <code>Item</code> のインスタンスに対応させる <code>itemDB</code> という
	フィールドを持っており，<code>Item</code> が <code>Name</code> のインスタンスを参照する <code>name</code> フィールドと，
	<code><c1>Int</c1></code> のインスタンスを参照する <code>count</code> フィールドを持っていることがわかります．
</p>
<hr/>

<h2>InventoryManagement モデルの仮想実行について</h2>
<p>
	ここでは，InventoryManagement モデルの仮想実行について説明します．この仮想実行で用いるテストケースは次の通りです．<br>
<ol>
	<li>Inventoryに新しく取り扱う商品を初期数量100で登録します．</li>
	<li>登録した商品を50個出荷します．</li>
</ol>
</p>

<h3>仮想実行の可視化:</h3>
<p>
	このテストケースはモデル中の <code>execute</code> 述語で実装されています．<br>
	<code>execute</code> の実行を可視化したものを以下に示します．
</p>
<div class="img-center">
	<img src="../img/Alloy/Alloy Ver InventoryManagement.png", class ="before-image-size"><br>
</div>
<p>
	左下にある Inventory2($execute_its) は <code>execute</code> 述語中の変数 <code>its</code> で参照される <code>Inventory</code> のインスタンスであり，<code>init</code> 述語を満たしているため，
	まだ何の商品(Item)も登録されていない状態になっています．<br>
</p>
<p>
	次に，1番上の段の左にある Inventory1($execute_its') は変数 <code>its'</code> で参照される <code>Inventory</code> のインスタンスで，
	<code>its</code> で参照される <code>Inventory</code> のインスタンスに対して，<code>Item</code> のインスタンス Item1(itemRegistration_it) を初期数量100個で登録したインスタンスになっています．<br>
</p>
<p>
	Inventory1 の右にあるInventory0($execute_its'') は少し複雑です．<br>
	まず，Inventory1 において，<code>ItemId</code> で参照される Item のインスタンスは Item1 です．このインスタンスに対して50個出荷した後の <code>Item</code> のインスタンスが Item0 になります．<br>
	ここで Item0 の在庫数が50個に減少していることに注意して下さい．<br>
	<code>ItemId</code> で参照される <code>Item</code> のインスタンスが Item1 から Item0 に変わるので，<code>Inventory</code> のインスタンスも Inventory1 から Inventory0 に変わります．
</p>
<hr/>

<h2>
	課題概要
</h2>
<p>
	ここからが課題です．<br>
	本課題ではまず，上記にて説明を行った InventoryManagement の仕様に，ある機能を追加した仕様を考えます．<br>
	その仕様のモデルを以下に示します．また，そのモデルの仮想実行を可視化したものをその下に示します．これらの図を見ていただいた上で，２つの設問にお答えいただきます．<br>
	なお，以下のモデル中にある関数 <code>minus[x, y]</code> は，減算 <code>x - y</code> を表します．<br>
	設問にお答えいただく際は，必ず設問１，設問２の順番でご解答下さい．以下の図と同じものが設問のページにも記載されているのでこのまま設問のページに飛んでいただいてもかまいません．
</p>
<div style="padding: 10px; margin-bottom: 10px; border: 1px solid #333333; border-radius: 10px;">
<pre>
<c1>sig</c1> ItemId, Name{}
<c1>sig</c1> Inventory {
	itemDB: ItemId <c1>lone</c1> -> <c1>lone</c1> Item
}
<c1>sig</c1> Item {
	name : Name,
	count: <c1>Int</c1>
}

<c1>pred</c1> init[its: Inventory] {
	<c1>no</c1> its.itemDB
}

<c1>pred</c1> itemRegistration[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>, n: Name] {
	<c1>some</c1> it: Item | {
		<c1>no</c1> itemId2: ItemId | its.itemDB[itemId2] = it
		its'.itemDB = its.itemDB + itemId -> it
		it.name = n
		it.count = quantity
	}
}

<div style="background-color:#EDF7FF;"><c1>pred</c1> shipping[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>] {
	<c1>some</c1> it': Item | {
		<c1>no</c1> itemId2: ItemId | its.itemDB[itemId2] = it'
		its'.itemDB = its.itemDB ++ itemId -> it'
		it'.name = its.itemDB[itemId].name
		it'.count = minus[its.itemDB[itemId].count, quantity]
	}
}

<c1>pred</c1> receiving[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>] {
	<c1>some</c1> it': Item | {
		<c1>no</c1> itemId2: ItemId | its.itemDB[itemId2] = it'
		its'.itemDB = its.itemDB ++ itemId -> it'
		it'.name = its.itemDB[itemId].name
		it'.count = plus[its.itemDB[itemId].count, quantity]
	}
}</div>

<c1>pred</c1> execute[] {
	<div style="background-color:#EDF7FF;"><c1>some disj</c1> its, its', its'', its''': Inventory, itemId: ItemId, n: Name | {</diV>
		init[its]
		itemRegistration[its, its', itemId, <c2>100</c2>, n]
		<div style="background-color:#EDF7FF;">		shipping[its', its'', itemId, <c2>50</c2>]
		receiving[its'', its''', itemId, <c2>25</c2>]</div>
	}
}

	<div style="background-color:#EDF7FF;"><c1>run</c1> execute <c1>for</c1> <c2>2</c2> <c1>but</c1> <c2>4</c2> Inventory, <c2>3</c2> Item, <c2>8</c2> <c1>Int</c1></div>
</pre>
</div>

<div class="img-center">
	<img src="../img/Alloy/Alloy_Ver_InventoryManagement_ShippingReceiving.png", class ="before-image-size"><br>
</div>

<p>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfrDzew2soe-RHnqZLSJVUD8T80WH36hsdMMg4hIjwZlZGcLg/viewform" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			設問１ (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
	<br>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdqJfbcfgzHun09x2F4RowDKe2NP0r5AtItMPElXy7s-b3KLw/viewform" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			設問２ (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
	<br>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdoqcm-BY0ohYiyO2S3YQ70nrj_Dh2shv2QtA35HO_jfh0qrw/viewform" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			課題評価アンケート (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
	<br>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdPKDaeEsZlpUYxs9yY1mPXxYtND-hOjbQMiFwxvNO6wHNQig/viewform" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			InventoryManagement についてのアンケート (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
</p>

<hr>
<br>
<a href="SimpleTwitter.html">【ツイートシステム(SimpleTwitter)の仕様の説明】へ</a>
</body>

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