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SpecificationSimulatorExperiments / courseA / IM_Alloy.html
okazakitakehiro on 6 Sep 10 KB IM_AlloyとIM_DTRAMが完成．
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<!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モデルの理解を行ってください．
</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> ，
	商品全体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>
	<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>
	<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．<br>
	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．<br>
	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>
	<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．<br>
	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>
	最後の <code>execute</code> では，<code>init</code> ，<code>itemRegistraction</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の数字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> の仮想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($execute_its)は <code>execute</code> 述語中の変数 <code>its</code> で参照される <code>Inventory</code> のインスタンスであり，<code>init</code> 述語を満たしているため，
	まだ何の商品(Item)も登録されていない状態になっています．<br>
	次に，1番上の段の左にあるInventory1($execute_its')は変数 <code>its'</code> で参照されるインスタンスで，
	<code>its</code> で参照されるインスタンスに対して，<code>itemId</code> で参照される <code>Item</code> のインスタンスを初期数量100個で登録したインスタンスになっています．<br>
	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Itemのインスタンスは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>
	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>
	その仕様のモデルと，仮想実行を可視化した以下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>
	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
	}
}

<c1>pred</c1> shippingOrReceiving[its, its': Inventory, itemId: ItemId, quantity: <c1>Int</c1>] {
	plus[its.itemDB[itemId].count, quantity] < <c2>0</c2> <c1>implies</c1> {
		<c1>all</c1> itemId': ItemId | its'.itemDB[itemId'] = its.itemDB[itemId']
	}
	<c1>else</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'', its''': Inventory, itemId: ItemId, n: Name | {
	init[its]
	itemRegistration[its, its', itemId, <c2>100</c2>, n]
	shippingOrReceiving[its', its'', itemId, -<c2>50</c2>]
	shippingOrReceiving[its'', its''', itemId, -<c2>75</c2>]
	}
}

<c1>run</c1> execute <c1>for</c1> <c2>2</c2> <c1>but</c1> <c2>4</c2> Inventory, <c2>8</c2> <c1>Int</c1>
</pre>
</div>

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

<p>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf5rIUfHnzsLMLPZ_KWnsukn3HcEGBSLN-BxzRPzqszyrlj8g/viewform?usp=sf_link" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			課題アンケート (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
	<br>
	<strong>
		<a href="https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSf8Ex1RPzMRvyUYIRkCjcIY69fI74sNXK-m4rNAoAcR6_dm4g/viewform?usp=sf_link" target="_blank" rel="noopener noreferrer">
			課題終了後の評価アンケート (別タブが開きます)
		</a>
	</strong>
</p>

<hr>
<br>
<a href="IM_DTRAM.html">【InventoryManagement(DTRAM)】へ</a>
</body>

<style>
	.title{
		text-align: center;
	}
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