Verifying Dijkstra's Algorithm with KeY

Die Entwicklung von Algorithmen im Sinne des Algorithm Engineering geschieht zyklisch. Der entworfene Algorithmus wird theoretisch analysiert und anschliesend implementiert. Nach der praktischen Evaluierung wird der Entwurf anhand der gewonnenen Kenntnisse weiter entwickelt. Formale Verifffizierung der Implementation neben der praktischen Evaluierung kann den Entwicklungsprozess verbessern. Mit der Java Modeling Language (JML) und dem KeY tool stehen eine einfache Spezififfkationssprache und ein benutzerfreundliches, automatisiertes Verififfkationstool zur Verfugung. Diese Arbeit untersucht, inwieweit das KeY tool fur die Verifffizierung von komplexeren Algorithmen geeignet ist und welche Ruckmeldungen fur Algorithmiker aus der Verififfkation gewonnen werden konnen.Die Untersuchung geschieht anhand von Dijkstras Algorithmus zur Berechnung von kurzesten Wegen in einem Graphen. Es sollen eine konkrete Implementation des Standard-Algorithmus und anschliesend Implementationen weiterer Varianten verifffiziert werden. Dies ahmt den Entwicklungsprozess des Algorithmus nach, um in jeder Iteration nach moglichen Ruckmeldungen zu suchen. Bei der Verifffizierung der konkreten Implementation merken wir, dass es notig ist, zuerst eine abstraktere Implementation mit einfacheren Datenstrukturen zu verififfzieren. Mit den dort gewonnenen Kenntnissen konnen wir dann die Verifikation der konkreten Implementation fortfuhren. Auch die Varianten des Algorithmus konnen dank der vorangehenden Verififfkationen verifiziert werden. Die Komplexitat von Dijkstras Algorithmus bereitet dem KeY tool einige Schwierigkeiten bezuglich der Performanz, weswegen wir wahrend der Verifizierung die Automatisierung etwas reduzieren mussen. Auf der anderenrn Seite zeigt sich, dass sich aus der Verifffikation einige Ruckmeldungen ableiten lassen.