Programming Constraint Services

Abstract

This thesis presents design, application, implementation, and evaluation of computation spaces as abstractions for programming constraint services at a high level. Spaces are seamlessly integrated into a concurrent programming language and make constraintbased computations compatible with concurrency through encapsulation. Spaces are applied to search and combinators as essential constraint services. Stateof-the-art and new search engines such as visual interactive search and parallel search are covered. Search is expressive and concurrency-compatible by using copying rather than trailing. Search is space and time efficient by using recomputation. Composable combinators, also known as deep-guard combinators, stress the control facilities and concurrency integration of spaces. The implementation of spaces comes as an orthogonal extension to the implementation of the underlying programming language. The resulting implementation is shown to be competitive with existing constraint programming systems. Kurzzusammenfassung Diese Dissertation beschreibt Entwurf, Verwendung, Implementierung und Evaluierung von Computation Spaces für die Programmierung von Constraintdiensten. Spaces werden in eine nebenläufige Programmiersprache integriert. Sie fungieren als Kapseln für Berechnungen mit Constraints. Dadurch wird die Kompatibilität zu nebenläufigen Berechnungen gewährleistet. Suche und Kombinatoren sind zentrale Constraintdienste, die mit Spaces programmiert werden. Es werden sowohlübliche, als auch vollkommen neue Suchmaschinen, wie zum Beispiel interaktive Suche und parallele Suche, vorgestellt. Durch Kopieren wird Suche ausdrucksstark und kompatibel mit Nebenläufigkeit. Durch Wiederberechnung wird Suche effizient hinsichtlich Speicherbedarf und Laufzeit. Kombinatoren, die ineinander geschachtelt werden können (so genannte deep-guard Kombinatoren), verdeutlichen die Kontrollmöglichkeiten von Spaces. Die Implementierung von Spaces erfolgt als orthogonale Erweiterung einer Implementierung für die zugrundeliegende Programmiersprache. Das Ergebnis ist konkurrenzfähig zu existierenden Constraintprogrammiersystemen.