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用于算法调试的小型定量自动机的随机生成

Random Generation of Small Quantitative Automata for Algorithm Debugging

Mikael Bisgaard Dahlsen-Jensen, Jaco van de Pol

arXiv 2607.12170首次发表:更新:

AI 中文总结

该研究针对定量自动机分析算法难验证问题,提出一个能生成非退化随机定量自动机、测试并缩小违规到局部最小值的框架,将其应用于PTA的IMITATOR模型检查器,发现5个未知错误,其中一个由简单反例暴露。

AI 中文摘要

定量自动机的分析算法复杂且难以验证。现有方法,如基准测试、变异测试、均匀随机生成,都无法发现细微的实现错误。我们提出了一个框架,该框架通过重复:1)生成构造上非退化的随机定量自动机;2)针对目标属性对每个自动机进行测试;3)将任何违规情况缩小到局部最小值,从而产生一个小的、可操作的反例。我们为参数化定时自动机(PTA)实现了该框架,并将其应用于成熟的PTA模型检查器IMITATOR,发现了5个以前未知的错误,其中一个错误由仅具有2个位置和1个转换的反例暴露。

英文摘要

Analysis algorithms for quantitative automata are complex and hard to validate. Existing approaches -- benchmarks, mutation testing, uniform random generation -- each fail to expose subtle implementation bugs. We present a framework that repeatedly 1) generates random quantitative automata that are non-degenerate by construction, 2) tests each against a target property, and 3) shrinks any violation to a local minimum, yielding a small, actionable counterexample. We implement the framework for parametric timed automata (PTA) and apply it to IMITATOR, a mature model checker for PTA, uncovering 5 previously unknown bugs, one of which was exposed by a counterexample with just 2 locations and 1 transition.

CommentsSubmitted version. Published version available at doi.org/10.1007/978-3-032-30693-7_13

Journal refTheoretical Aspects of Software Engineering (TASE 2026), Lecture Notes in Computer Science, vol. 16697, Springer, pp. 188-205, 2026

DOI:10.1007/978-3-032-30693-7_13

论文原文

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