Automaty s čítači v knihovně Mata

Abstract

Tato bakalářská práce představuje rozšíření knihovny Mata o podporu generických automatů s čítači (GCFAs). Tyto automaty rozšiřují klasické nedeterministické konečné automaty (NFAs) o přechody anotované podmínkami na hodnoty čítačů a operacemi jejich aktualizace. Práce zahrnuje návrh a implementaci efektivních datových struktur, polymorfní zpracování anotací a LISP-like textový formát pro popis automatů. Byly implementovány základní operace jako sjednocení, průnik a testování členství pro nový model automatů s čítači. Výsledky rozsáhlého benchmarkingu ukazují výrazné snížení problému explozivního nárůstu stavů oproti klasickým NFAs. Navržené řešení tvoří základ pro pokročilé automatové analýzy ve string solverech, jako je například Z3-Noodler.

This thesis presents the extension of the Mata automata library with support for generic counter automata (GCFAs). These automata enrich the classical nondeterministic finite automata (NFAs) by introducing transitions annotated with counter guards and update operations. The work includes the design and implementation of efficient data structures, polymorphic annotation handling, and a LISP-like textual format for automaton specification. Core operations such as union, intersection, and membership testing were implemented for the new counter automata model, and extensive benchmarking was conducted to compare performance against standard NFAs. The proposed solution significantly reduces state explosion in automata modeling and lays the groundwork for advanced automata-based reasoning in tools like the Z3-Noodler string solver.