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


Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: Tauto.v   Sprache: Coq

Original von: Coq©

(************************************************************************)
(*         *   The Coq Proof Assistant / The Coq Development Team       *)
(*  v      *   INRIA, CNRS and contributors - Copyright 1999-2018       *)
(* <O___,, *       (see CREDITS file for the list of authors)           *)
(*   \VV/  **************************************************************)
(*    //   *    This file is distributed under the terms of the         *)
(*         *     GNU Lesser General Public License Version 2.1          *)
(*         *     (see LICENSE file for the text of the license)         *)
(************************************************************************)
(*                                                                      *)
(* Micromega: A reflexive tactic using the Positivstellensatz           *)
(*                                                                      *)
(*  Frédéric Besson (Irisa/Inria) 2006-20019                            *)
(*                                                                      *)
(************************************************************************)

Require Import List.
Require Import Refl.
Require Import Bool.

Set Implicit Arguments.


Section S.
  Context {TA  : Type}. (* type of interpreted atoms *)
  Context {TX  : Type}. (* type of uninterpreted terms (Prop) *)
  Context {AA  : Type}. (* type of annotations for atoms *)
  Context {AF  : Type}. (* type of formulae identifiers *)

   Inductive GFormula  : Type :=
  | TT   : GFormula
  | FF   : GFormula
  | X    : TX -> GFormula
  | A    : TA -> AA -> GFormula
  | Cj   : GFormula  -> GFormula  -> GFormula
  | D    : GFormula  -> GFormula  -> GFormula
  | N    : GFormula  -> GFormula
  | I    : GFormula  -> option AF -> GFormula  -> GFormula.

  Section MAPX.
    Variable F : TX -> TX.

    Fixpoint mapX (f : GFormula) : GFormula :=
      match f with
      | TT => TT
      | FF => FF
      | X x => X (F x)
      | A a an => A a an
      | Cj f1 f2 => Cj (mapX f1) (mapX f2)
      | D f1 f2  => D (mapX f1) (mapX f2)
      | N f      => N (mapX f)
      | I f1 o f2 => I (mapX f1) o (mapX f2)
      end.

  End MAPX.

  Section FOLDANNOT.
    Variable ACC : Type.
    Variable F : ACC -> AA -> ACC.

    Fixpoint foldA (f : GFormula) (acc : ACC) : ACC :=
      match f with
      | TT => acc
      | FF => acc
      | X x => acc
      | A a an => F acc an
      | Cj f1 f2
      | D f1 f2
      | I f1 _ f2 => foldA f1 (foldA f2 acc)
      | N f      => foldA f acc
      end.

  End FOLDANNOT.


  Definition cons_id (id : option AF) (l : list AF) :=
    match id with
    | None => l
    | Some id => id :: l
    end.

  Fixpoint ids_of_formula f :=
    match f with
    | I f id f' => cons_id id (ids_of_formula f')
    |  _           => nil
    end.

  Fixpoint collect_annot (f : GFormula) : list AA :=
    match f with
    | TT | FF | X _ => nil
    | A _ a => a ::nil
    | Cj f1 f2
    | D  f1 f2
    | I f1 _ f2  => collect_annot f1 ++ collect_annot f2
    | N  f       => collect_annot f
    end.

  Variable ex : TX -> Prop. (* [ex] will be the identity *)

  Section EVAL.

  Variable ea : TA -> Prop.

  Fixpoint eval_f (f:GFormula) {struct f}: Prop :=
  match f with
  | TT  => True
  | FF  => False
  | A a _ =>  ea a
  | X  p => ex p
  | Cj e1 e2 => (eval_f e1) /\ (eval_f e2)
  | D e1 e2  => (eval_f e1) \/ (eval_f e2)
  | N e     => ~ (eval_f e)
  | I f1 _ f2 => (eval_f f1) -> (eval_f f2)
  end.


  End EVAL.





  Lemma eval_f_morph :
    forall  (ev ev' : TA -> Prop) (f : GFormula),
      (forall a, ev a <-> ev' a) -> (eval_f ev f <-> eval_f ev' f).
  Proof.
    induction f ; simpl ; try tauto.
    intros.
    apply H.
  Qed.


End S.



(** Typical boolean formulae *)
Definition BFormula (A : Type) := @GFormula A Prop unit unit.

Section MAPATOMS.
  Context {TA TA':Type}.
  Context {TX  : Type}.
  Context {AA  : Type}.
  Context {AF  : Type}.


Fixpoint map_bformula (fct : TA -> TA') (f : @GFormula TA TX AA AF ) : @GFormula TA' TX AA AF :=
  match f with
  | TT  => TT
  | FF  => FF
  | X p => X  p
  | A a t => A (fct a) t
  | Cj f1 f2 => Cj (map_bformula fct f1) (map_bformula fct f2)
  | D f1 f2 => D (map_bformula fct f1) (map_bformula fct f2)
  | N f     => N (map_bformula fct f)
  | I f1 a f2 => I (map_bformula fct f1) a (map_bformula fct f2)
  end.

End MAPATOMS.

Lemma map_simpl : forall A B f l, @map A B f l = match l with
                                                 | nil => nil
                                                 | a :: l=> (f a) :: (@map A B f l)
                                                 end.
Proof.
  destruct l ; reflexivity.
Qed.


Section S.
  (** A cnf tracking annotations of atoms. *)

  (** Type parameters *)
  Variable Env   : Type.
  Variable Term  : Type.
  Variable Term' : Type.
  Variable Annot : Type.

  Variable unsat : Term'  -> bool. (* see [unsat_prop] *)
  Variable deduce : Term' -> Term' -> option Term'. (* see [deduce_prop] *)

  Definition clause := list  (Term' * Annot).
  Definition cnf := list clause.

  Variable normalise : Term -> Annot -> cnf.
  Variable negate : Term -> Annot -> cnf.


  Definition cnf_tt : cnf := @nil clause.
  Definition cnf_ff : cnf :=  cons (@nil (Term' * Annot)) nil.

  (** Our cnf is optimised and detects contradictions on the fly. *)

  Fixpoint add_term (t: Term' * Annot) (cl : clause) : option clause :=
      match cl with
      | nil =>
        match deduce (fst t) (fst t) with
        | None =>  Some (t ::nil)
        | Some u => if unsat u then None else Some (t::nil)
        end
      | t'::cl =>
        match deduce (fst t) (fst t') with
        | None =>
          match add_term t cl with
          | None => None
          | Some cl' => Some (t' :: cl')
          end
        | Some u =>
          if unsat u then None else
            match add_term t cl with
            | None => None
            | Some cl' => Some (t' :: cl')
            end
        end
      end.

    Fixpoint or_clause (cl1 cl2 : clause) : option clause :=
      match cl1 with
      | nil => Some cl2
      | t::cl => match add_term t cl2 with
               | None => None
               | Some cl' => or_clause cl cl'
                 end
      end.

    (*    Definition or_clause_cnf (t:clause) (f:cnf) : cnf :=
          List.map (fun x => (t++x)) f. *)


    Definition or_clause_cnf (t:clause) (f:cnf) : cnf :=
      List.fold_right (fun e acc =>
                         match or_clause t e with
                         | None => acc
                         | Some cl => cl :: acc
                         end) nil f.


    Fixpoint or_cnf (f : cnf) (f' : cnf) {struct f}: cnf :=
      match f with
      | nil => cnf_tt
      | e :: rst => (or_cnf rst f') ++ (or_clause_cnf e f')
      end.


    Definition and_cnf (f1 : cnf) (f2 : cnf) : cnf :=
      f1 ++ f2.

    (** TX is Prop in Coq and EConstr.constr in Ocaml.
      AF i s unit in Coq and Names.Id.t in Ocaml
     *)

    Definition TFormula (TX: Type) (AF: Type) := @GFormula Term TX Annot AF.

    Fixpoint xcnf {TX AF: Type} (pol : bool) (f : TFormula TX AF)  {struct f}: cnf :=
      match f with
      | TT  => if pol then cnf_tt else cnf_ff
      | FF  => if pol then cnf_ff else cnf_tt
      | X  p => if pol then cnf_ff else cnf_ff (* This is not complete - cannot negate any proposition *)
      | A x t => if pol then normalise x  t else negate x  t
      | N e  => xcnf (negb pol) e
      | Cj e1 e2 =>
        (if pol then and_cnf else or_cnf) (xcnf pol e1) (xcnf pol e2)
      | D e1 e2  => (if pol then or_cnf else and_cnf) (xcnf pol e1) (xcnf pol e2)
      | I e1 _ e2 => (if pol then or_cnf else and_cnf) (xcnf (negb pol) e1) (xcnf pol e2)
      end.

    Section CNFAnnot.

      (** Records annotations used to optimise the cnf.
          Those need to be kept when pruning the formula.
          For efficiency, this is a separate function.
       *)




      Fixpoint radd_term (t : Term' * Annot) (cl : clause) : clause + list Annot :=
        match cl with
        | nil => (* if t is unsat, the clause is empty BUT t is needed. *)
          match deduce (fst t) (fst t) with
          | Some u => if unsat u then inr ((snd t)::nil) else inl (t::nil)
          | None   => inl (t::nil)
          end
        | t'::cl => (* if t /\ t' is unsat, the clause is empty BUT t & t' are needed *)
          match deduce (fst t) (fst t') with
          | Some u => if unsat u then inr ((snd t)::(snd t')::nil)
                      else match radd_term t cl with
                           | inl cl' => inl (t'::cl')
                           | inr l   => inr l
                           end
          | None  => match radd_term t cl  with
                     | inl cl' => inl (t'::cl')
                     | inr l   => inr l
                     end
          end
        end.

      Fixpoint ror_clause cl1 cl2 :=
        match cl1 with
        | nil => inl cl2
        | t::cl => match radd_term t cl2 with
                   | inl cl' => ror_clause cl cl'
                   | inr l   => inr l
                   end
        end.

      Definition ror_clause_cnf t f :=
        List.fold_right (fun e '(acc,tg) =>
                           match ror_clause t e with
                           | inl cl => (cl :: acc,tg)
                           | inr l => (acc,tg++l)
                           end) (nil,nil) f .


      Fixpoint ror_cnf f f' :=
        match f with
        | nil => (cnf_tt,nil)
        | e :: rst =>
          let (rst_f',t) := ror_cnf rst f' in
          let (e_f', t') := ror_clause_cnf e f' in
          (rst_f' ++ e_f', t ++ t')
        end.

      Fixpoint rxcnf {TX AF: Type}(polarity : bool) (f : TFormula TX AF) :=
        match f with
        | TT => if polarity then (cnf_tt,nil) else (cnf_ff,nil)
        | FF  => if polarity then (cnf_ff,nil) else (cnf_tt,nil)
        | X p => if polarity then (cnf_ff,nil) else (cnf_ff,nil)
        | A x t  => ((if polarity then normalise x t else negate x t),nil)
        | N e  => rxcnf (negb polarity) e
        | Cj e1 e2 =>
          let (e1,t1) := rxcnf polarity e1 in
          let (e2,t2) := rxcnf polarity e2 in
          if polarity
          then  (e1 ++ e2, t1 ++ t2)
       else let (f',t') := ror_cnf e1 e2 in
            (f', t1 ++ t2 ++ t')
        | D e1 e2  =>
          let (e1,t1) := rxcnf polarity e1 in
          let (e2,t2) := rxcnf polarity e2 in
          if polarity
       then let (f',t') := ror_cnf e1 e2 in
            (f', t1 ++ t2 ++ t')
          else (e1 ++ e2, t1 ++ t2)
        | I e1 _ e2 =>
          let (e1 , t1) := (rxcnf (negb polarity) e1) in
          let (e2 , t2) := (rxcnf polarity e2) in
          if polarity
          then let (f',t') := ror_cnf e1 e2 in
               (f', t1 ++ t2 ++ t')
          else (and_cnf e1 e2, t1 ++ t2)
        end.

      End CNFAnnot.



    Variable eval  : Env -> Term -> Prop.

    Variable eval'  : Env -> Term' -> Prop.

    Variable no_middle_eval' : forall env d, (eval' env d) \/ ~ (eval' env d).


    Variable unsat_prop : forall t, unsat t  = true ->
                                    forall env, eval' env t -> False.



    Variable deduce_prop : forall env t t' u,
        eval' env t -> eval' env t' -> deduce t t' = Some u -> eval' env u.



    Definition eval_tt (env : Env) (tt : Term' * Annot) := eval' env (fst tt).


    Definition eval_clause (env : Env) (cl : clause) := ~ make_conj  (eval_tt env) cl.

    Definition eval_cnf (env : Env) (f:cnf) := make_conj  (eval_clause  env) f.


    Lemma eval_cnf_app : forall env x y, eval_cnf env (x++y) -> eval_cnf env x /\ eval_cnf env y.
    Proof.
      unfold eval_cnf.
      intros.
      rewrite make_conj_app in H ; auto.
    Qed.


    Definition eval_opt_clause (env : Env) (cl: option clause) :=
      match cl with
      | None => True
      | Some cl => eval_clause env cl
      end.


  Lemma add_term_correct : forall env t cl , eval_opt_clause env (add_term t cl) -> eval_clause env (t::cl).
  Proof.
    induction cl.
    - (* BC *)
    simpl.
    case_eq (deduce (fst t) (fst t)) ; auto.
    intros *.
    case_eq (unsat t0) ; auto.
    unfold eval_clause.
    rewrite make_conj_cons.
    introsintro.
    apply unsat_prop with (1:= H) (env := env).
    apply deduce_prop with (3:= H0) ; tauto.
    - (* IC *)
    simpl.
    case_eq (deduce (fst t) (fst a)).
    intro u.
    case_eq (unsat u).
    simplintros.
    unfold eval_clause.
    intro.
    apply unsat_prop  with (1:= H) (env:= env).
    repeat rewrite make_conj_cons in H2.
    apply deduce_prop with (3:= H0); tauto.
    intro.
    case_eq (add_term t cl) ; intros.
    simpl in H2.
    rewrite H0 in IHcl.
    simpl in IHcl.
    unfold eval_clause in *.
    intros.
    repeat rewrite make_conj_cons in *.
    tauto.
    rewrite H0 in IHcl ; simpl in *.
    unfold eval_clause in *.
    intros.
    repeat rewrite make_conj_cons in *.
    tauto.
    case_eq (add_term t cl) ; intros.
    simpl in H1.
    unfold eval_clause in *.
    repeat rewrite make_conj_cons in *.
    rewrite H in IHcl.
    simpl in IHcl.
    tauto.
    simpl in *.
    rewrite H in IHcl.
    simpl in IHcl.
    unfold eval_clause in *.
    repeat rewrite make_conj_cons in *.
    tauto.
  Qed.


  Lemma no_middle_eval_tt : forall env a,
      eval_tt env a \/ ~ eval_tt env a.
  Proof.
    unfold eval_tt.
    auto.
  Qed.

  Hint Resolve no_middle_eval_tt : tauto.

  Lemma or_clause_correct : forall cl cl' env,  eval_opt_clause env (or_clause cl cl') -> eval_clause env cl \/ eval_clause env cl'.
  Proof.
    induction cl.
    - simpltauto.
    - intros *.
      simpl.
      assert (HH := add_term_correct env a cl').
      case_eq (add_term a cl').
      +
      intros.
      apply IHcl in H0.
      rewrite H in HH.
      simpl in HH.
      unfold eval_clause in *.
      destruct H0.
      *
      repeat rewrite make_conj_cons in *.
      tauto.
      * apply HH in H0.
        apply not_make_conj_cons in H0 ; auto with tauto.
        repeat rewrite make_conj_cons in *.
        tauto.
      +
      intros.
      rewrite H in HH.
      simpl in HH.
      unfold eval_clause in *.
      assert (HH' := HH Coq.Init.Logic.I).
      apply not_make_conj_cons in HH'; auto with tauto.
      repeat rewrite make_conj_cons in *.
      tauto.
  Qed.


  Lemma or_clause_cnf_correct : forall env t f, eval_cnf env (or_clause_cnf t f) -> (eval_clause env t) \/ (eval_cnf env f).
  Proof.
    unfold eval_cnf.
    unfold or_clause_cnf.
    intros until t.
    set (F := (fun (e : clause) (acc : list clause) =>
                 match or_clause t e with
                 | Some cl => cl :: acc
                 | None => acc
                 end)).
    induction f;auto.
    simpl.
    intros.
    destruct f.
    -  simpl in H.
       simpl in IHf.
       unfold F in H.
       revert H.
       intros.
       apply or_clause_correct.
       destruct (or_clause t a) ; simpl in * ; auto.
    -
      unfold F in H at 1.
      revert H.
      assert (HH := or_clause_correct t a env).
      destruct (or_clause t a); simpl in HH ;
        rewrite make_conj_cons in * ; intuition.
      rewrite make_conj_cons in *.
      tauto.
  Qed.


  Lemma eval_cnf_cons : forall env a f,  (~ make_conj  (eval_tt env) a) -> eval_cnf env f -> eval_cnf env (a::f).
  Proof.
    intros.
    unfold eval_cnf in *.
    rewrite make_conj_cons ; eauto.
  Qed.

  Lemma or_cnf_correct : forall env f f', eval_cnf env (or_cnf f f') -> (eval_cnf env  f) \/ (eval_cnf  env f').
  Proof.
    induction f.
    unfold eval_cnf.
    simpl.
    tauto.
    (**)
    intros.
    simpl in H.
    destruct (eval_cnf_app _ _ _ H).
    clear H.
    destruct (IHf _ H0).
    destruct (or_clause_cnf_correct _ _ _ H1).
    left.
    apply eval_cnf_cons ; auto.
    right ; auto.
    right ; auto.
  Qed.

  Variable normalise_correct : forall env t tg, eval_cnf  env (normalise t tg) -> eval env t.

  Variable negate_correct : forall env t tg, eval_cnf env (negate t tg) -> ~ eval env t.

  Lemma xcnf_correct : forall (f : @GFormula Term Prop Annot unit)  pol env, eval_cnf env (xcnf pol f) -> eval_f (fun x => x) (eval env) (if pol then f else N f).
  Proof.
    induction f.
    (* TT *)
    unfold eval_cnf.
    simpl.
    destruct pol ; simpl ; auto.
    (* FF *)
    unfold eval_cnf.
    destruct pol; simpl ; auto.
    unfold eval_clause ; simpl.
    tauto.
    (* P *)
    simpl.
    destruct pol ; intros ;simpl.
    unfold eval_cnf in H.
    (* Here I have to drop the proposition *)
    simpl in H.
    unfold eval_clause in H ; simpl in H.
    tauto.
    (* Here, I could store P in the clause *)
    unfold eval_cnf in H;simpl in H.
    unfold eval_clause in H ; simpl in H.
    tauto.
    (* A *)
    simpl.
    destruct pol ; simpl.
    intros.
    eapply normalise_correct  ; eauto.
    (* A 2 *)
    intros.
    eapply  negate_correct ; eauto.
    auto.
    (* Cj *)
    destruct pol ; simpl.
    (* pol = true *)
    intros.
    unfold and_cnf in H.
    destruct (eval_cnf_app  _ _ _ H).
    clear H.
    split.
    apply (IHf1 _ _ H0).
    apply (IHf2 _ _ H1).
    (* pol = false *)
    intros.
    destruct (or_cnf_correct _ _ _ H).
    generalize (IHf1 false  env H0).
    simpl.
    tauto.
    generalize (IHf2 false  env H0).
    simpl.
    tauto.
    (* D *)
    simpl.
    destruct pol.
    (* pol = true *)
    intros.
    destruct (or_cnf_correct _ _ _ H).
    generalize (IHf1 _  env H0).
    simpl.
    tauto.
    generalize (IHf2 _  env H0).
    simpl.
    tauto.
    (* pol = true *)
    unfold and_cnf.
    intros.
    destruct (eval_cnf_app  _ _ _ H).
    clear H.
    simpl.
    generalize (IHf1 _ _ H0).
    generalize (IHf2 _ _ H1).
    simpl.
    tauto.
    (**)
    simpl.
    destruct pol ; simpl.
    intros.
    apply (IHf false) ; auto.
    intros.
    generalize (IHf _ _ H).
    tauto.
    (* I *)
    simplintros.
    destruct pol.
    simpl.
    intro.
    destruct (or_cnf_correct _ _ _ H).
    generalize (IHf1 _ _ H1).
    simpl in *.
    tauto.
    generalize (IHf2 _ _ H1).
    auto.
    (* pol = false *)
    unfold and_cnf in H.
    simpl in H.
    destruct (eval_cnf_app _ _ _ H).
    generalize (IHf1 _ _ H0).
    generalize (IHf2 _ _ H1).
    simpl.
    tauto.
  Qed.


  Variable Witness : Type.
  Variable checker : list (Term'*Annot) -> Witness -> bool.

  Variable checker_sound : forall t  w, checker t w = true -> forall env, make_impl (eval_tt env)  t False.

  Fixpoint cnf_checker (f : cnf) (l : list Witness)  {struct f}: bool :=
    match f with
    | nil => true
    | e::f => match l with
              | nil => false
              | c::l => match checker e c with
                        | true => cnf_checker f l
                        |   _  => false
                        end
              end
    end.

  Lemma cnf_checker_sound : forall t  w, cnf_checker t w = true -> forall env, eval_cnf  env  t.
  Proof.
    unfold eval_cnf.
    induction t.
    (* bc *)
    simpl.
    auto.
    (* ic *)
    simpl.
    destruct w.
    intros ; discriminate.
    case_eq (checker a w) ; intros ; try discriminate.
    generalize (@checker_sound _ _ H env).
    generalize (IHt _ H0 env) ; intros.
    destruct t.
    red ; intro.
    rewrite <- make_conj_impl in H2.
    tauto.
    rewrite <- make_conj_impl in H2.
    tauto.
  Qed.


  Definition tauto_checker (f:@GFormula Term Prop Annot unit) (w:list Witness) : bool :=
    cnf_checker (xcnf true f) w.

  Lemma tauto_checker_sound : forall t  w, tauto_checker t w = true -> forall env, eval_f (fun x => x) (eval env)  t.
  Proof.
    unfold tauto_checker.
    intros.
    change (eval_f (fun x => x) (eval env) t) with (eval_f (fun x => x) (eval env) (if true then t else TT)).
    apply (xcnf_correct t true).
    eapply cnf_checker_sound ; eauto.
  Qed.

  Definition eval_bf {A : Type} (ea : A -> Prop) (f: BFormula A) := eval_f (fun x => x) ea f.


  Lemma eval_bf_map : forall T U (fct: T-> U) env f ,
    eval_bf env  (map_bformula fct f)  = eval_bf (fun x => env (fct x)) f.
Proof.
  induction f ; simpl ; try (rewrite IHf1 ; rewrite IHf2) ; auto.
  rewrite <- IHf.  auto.
Qed.


End S.


(* Local Variables: *)
(* coding: utf-8 *)
(* End: *)

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.33 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤





Download des
Quellennavigators
Download des
sprechenden Kalenders

in der Quellcodebibliothek suchen




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.


Bot Zugriff



                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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