Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  Tree23_Map.thy   Sprache: Isabelle

 
(* Author: Tobias Nipkow *)

section \<open>2-3 Tree Implementation of Maps\<close>

theory Tree23_Map
imports
  Tree23_Set
  Map_Specs
begin

fun lookup :: "('a::linorder * 'b) tree23 \ 'a \ 'b option" where
"lookup Leaf x = None" |
"lookup (Node2 l (a,b) r) x = (case cmp x a of
  LT \<Rightarrow> lookup l x |
  GT \<Rightarrow> lookup r x |
  EQ \<Rightarrow> Some b)" |
"lookup (Node3 l (a1,b1) m (a2,b2) r) x = (case cmp x a1 of
  LT \<Rightarrow> lookup l x |
  EQ \<Rightarrow> Some b1 |
  GT \<Rightarrow> (case cmp x a2 of
          LT \<Rightarrow> lookup m x |
          EQ \<Rightarrow> Some b2 |
          GT \<Rightarrow> lookup r x))"

fun upd :: "'a::linorder \ 'b \ ('a*'b) tree23 \ ('a*'b) up\<^sub>i" where
"upd x y Leaf = Of Leaf (x,y) Leaf" |
"upd x y (Node2 l ab r) = (case cmp x (fst ab) of
   LT \<Rightarrow> (case upd x y l of
           Eq\<^sub>i l' => Eq\<^sub>i (Node2 l' ab r)
         | Of l1 ab' l2 => Eq\<^sub>i (Node3 l1 ab' l2 ab r)) |
   EQ \<Rightarrow> Eq\<^sub>i (Node2 l (x,y) r) |
   GT \<Rightarrow> (case upd x y r of
           Eq\<^sub>i r' => Eq\<^sub>i (Node2 l ab r')
         | Of r1 ab' r2 => Eq\<^sub>i (Node3 l ab r1 ab' r2)))" |
"upd x y (Node3 l ab1 m ab2 r) = (case cmp x (fst ab1) of
   LT \<Rightarrow> (case upd x y l of
           Eq\<^sub>i l' => Eq\<^sub>i (Node3 l' ab1 m ab2 r)
         | Of l1 ab' l2 => Of (Node2 l1 ab' l2) ab1 (Node2 m ab2 r)) |
   EQ \<Rightarrow> Eq\<^sub>i (Node3 l (x,y) m ab2 r) |
   GT \<Rightarrow> (case cmp x (fst ab2) of
           LT \<Rightarrow> (case upd x y m of
                   Eq\<^sub>i m' => Eq\<^sub>i (Node3 l ab1 m' ab2 r)
                 | Of m1 ab' m2 => Of (Node2 l ab1 m1) ab' (Node2 m2 ab2 r)) |
           EQ \<Rightarrow> Eq\<^sub>i (Node3 l ab1 m (x,y) r) |
           GT \<Rightarrow> (case upd x y r of
                   Eq\<^sub>i r' => Eq\<^sub>i (Node3 l ab1 m ab2 r')
                 | Of r1 ab' r2 => Of (Node2 l ab1 m) ab2 (Node2 r1 ab' r2))))"

definition update :: "'a::linorder \ 'b \ ('a*'b) tree23 \ ('a*'b) tree23" where
"update a b t = tree\<^sub>i(upd a b t)"

fun del :: "'a::linorder \ ('a*'b) tree23 \ ('a*'b) up\<^sub>d" where
"del x Leaf = Eq\<^sub>d Leaf" |
"del x (Node2 Leaf ab1 Leaf) = (if x=fst ab1 then Uf Leaf else Eq\<^sub>d(Node2 Leaf ab1 Leaf))" |
"del x (Node3 Leaf ab1 Leaf ab2 Leaf) = Eq\<^sub>d(if x=fst ab1 then Node2 Leaf ab2 Leaf
  else if x=fst ab2 then Node2 Leaf ab1 Leaf else Node3 Leaf ab1 Leaf ab2 Leaf)" |
"del x (Node2 l ab1 r) = (case cmp x (fst ab1) of
  LT \<Rightarrow> node21 (del x l) ab1 r |
  GT \<Rightarrow> node22 l ab1 (del x r) |
  EQ \<Rightarrow> let (ab1',t) = split_min r in node22 l ab1' t)" |
"del x (Node3 l ab1 m ab2 r) = (case cmp x (fst ab1) of
  LT \<Rightarrow> node31 (del x l) ab1 m ab2 r |
  EQ \<Rightarrow> let (ab1',m') = split_min m in node32 l ab1' m' ab2 r |
  GT \<Rightarrow> (case cmp x (fst ab2) of
           LT \<Rightarrow> node32 l ab1 (del x m) ab2 r |
           EQ \<Rightarrow> let (ab2',r') = split_min r in node33 l ab1 m ab2' r' |
           GT \<Rightarrow> node33 l ab1 m ab2 (del x r)))"

definition delete :: "'a::linorder \ ('a*'b) tree23 \ ('a*'b) tree23" where
"delete x t = tree\<^sub>d(del x t)"


subsection \<open>Functional Correctness\<close>

lemma lookup_map_of:
  "sorted1(inorder t) \ lookup t x = map_of (inorder t) x"
by (induction t) (auto simp: map_of_simps split: option.split)


lemma inorder_upd:
  "sorted1(inorder t) \ inorder(tree\<^sub>i(upd x y t)) = upd_list x y (inorder t)"
by(induction t) (auto simp: upd_list_simps split: up\<^sub>i.splits)

corollary inorder_update:
  "sorted1(inorder t) \ inorder(update x y t) = upd_list x y (inorder t)"
by(simp add: update_def inorder_upd)


lemma inorder_del: "\ complete t ; sorted1(inorder t) \ \
  inorder(tree\<^sub>d (del x t)) = del_list x (inorder t)"
by(induction t rule: del.induct)
  (auto simp: del_list_simps inorder_nodes split_minD split!: if_split prod.splits)

corollary inorder_delete: "\ complete t ; sorted1(inorder t) \ \
  inorder(delete x t) = del_list x (inorder t)"
by(simp add: delete_def inorder_del)


subsection \<open>Balancedness\<close>

lemma complete_upd: "complete t \ complete (tree\<^sub>i(upd x y t)) \ h\<^sub>i(upd x y t) = height t"
by (induct t) (auto split!: if_split up\<^sub>i.split)(* 16 secs in 2015 *)

corollary complete_update: "complete t \ complete (update x y t)"
by (simp add: update_def complete_upd)


lemma height_del: "complete t \ h\<^sub>d(del x t) = height t"
by(induction x t rule: del.induct)
  (auto simp add: heights max_def height_split_min split: prod.split)

lemma complete_tree\<^sub>d_del: "complete t \<Longrightarrow> complete(tree\<^sub>d(del x t))"
by(induction x t rule: del.induct)
  (auto simp: completes complete_split_min height_del height_split_min split: prod.split)

corollary complete_delete: "complete t \ complete(delete x t)"
by(simp add: delete_def complete_tree\<^sub>d_del)


subsection \<open>Overall Correctness\<close>

interpretation M: Map_by_Ordered
where empty = empty and lookup = lookup and update = update and delete = delete
and inorder = inorder and inv = complete
proof (standard, goal_cases)
  case 1 thus ?case by(simp add: empty_def)
next
  case 2 thus ?case by(simp add: lookup_map_of)
next
  case 3 thus ?case by(simp add: inorder_update)
next
  case 4 thus ?case by(simp add: inorder_delete)
next
  case 5 thus ?case by(simp add: empty_def)
next
  case 6 thus ?case by(simp add: complete_update)
next
  case 7 thus ?case by(simp add: complete_delete)
qed

end

100%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.22 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge