Invariant

Invariant is een term die wordt gebruikt in computerprogrammering en verwijst naar een stukje code of gegevens dat ongewijzigd blijft. Het wordt doorgaans gebruikt met betrekking tot softwareprogramma's of algoritmen die consistente resultaten moeten opleveren, ongeacht gebruikersinvoer of omgevingsvariabelen. Een webpaginaviewertoepassing kan bijvoorbeeld een invariant algoritme bevatten dat een consistente weergave van de pagina genereert, ondanks eventuele wijzigingen in de onderliggende HTML-code.

In de wiskunde is een invariant een eigenschap van een object die niet verandert onder een bepaalde bewerking of transformatie. In een geometrische ruimte is het volume van een object bijvoorbeeld een invariant, omdat het door geen enkele transformatie kan worden veranderd. Op dezelfde manier is de waarde van een functie ook invariant voor veranderingen in de variabelen ervan, op voorwaarde dat de functie continu is.

In de informatica worden invarianten gebruikt om de juistheid van algoritmen en andere softwareprogramma's te garanderen. Door invarianten in een algoritme vast te stellen, kan de programmeur met vertrouwen garanderen dat het programma consistente resultaten zal genereren. Deze invarianten worden doorgaans vastgesteld met behulp van beweringen of pre/post-voorwaarden.

Een ander belangrijk gebruik van invarianten is de formele verificatie, waarbij de juistheid van algoritmen en programma's moet worden bewezen voordat ze worden gebruikt. In deze context worden invarianten gebruikt om bepaalde uitspraken over de status van een programma en zijn datastructuren te bewijzen. Dit proces wordt ondersteund door geautomatiseerde redeneerhulpmiddelen, genaamd verifiers, die ervoor zorgen dat het algoritme vrij van bugs is en geen onverwachte resultaten oplevert.

Over het algemeen zijn invarianten een belangrijk concept in zowel de wiskunde als het programmeren van computers. Door consistentie in code en gegevens te garanderen, kunnen ze ervoor zorgen dat programma's en algoritmen zich gedragen zoals verwacht. Bovendien worden ze gebruikt in het formele verificatieproces, waardoor ze een manier bieden om te bewijzen dat een programma de gewenste output zal produceren.