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


Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: State.thy   Sprache: Isabelle

Original von: Isabelle©

(*  Title:      HOL/HOLCF/ex/Loop.thy
    Author:     Franz Regensburger
*)


section \<open>Theory for a loop primitive like while\<close>

theory Loop
imports HOLCF
begin

definition
  step  :: "('a \ tr) \ ('a \ 'a) \ 'a \ 'a" where
  "step = (LAM b g x. If b\x then g\x else x)"

definition
  while :: "('a \ tr) \ ('a \ 'a) \ 'a \ 'a" where
  "while = (LAM b g. fix\(LAM f x. If b\x then f\(g\x) else x))"

(* ------------------------------------------------------------------------- *)
(* access to definitions                                                     *)
(* ------------------------------------------------------------------------- *)


lemma step_def2: "step\b\g\x = If b\x then g\x else x"
apply (unfold step_def)
apply simp
done

lemma while_def2: "while\b\g = fix\(LAM f x. If b\x then f\(g\x) else x)"
apply (unfold while_def)
apply simp
done


(* ------------------------------------------------------------------------- *)
(* rekursive properties of while                                             *)
(* ------------------------------------------------------------------------- *)

lemma while_unfold: "while\b\g\x = If b\x then while\b\g\(g\x) else x"
apply (rule trans)
apply (rule while_def2 [THEN fix_eq5])
apply simp
done

lemma while_unfold2: "\x. while\b\g\x = while\b\g\(iterate k\(step\b\g)\x)"
apply (induct_tac k)
apply simp
apply (rule allI)
apply (rule trans)
apply (rule while_unfold)
apply (subst iterate_Suc2)
apply (rule trans)
apply (erule_tac [2] spec)
apply (subst step_def2)
apply (rule_tac p = "b\x" in trE)
apply simp
apply (subst while_unfold)
apply (rule_tac s = "UU" and t = "b\UU" in ssubst)
apply (erule strictI)
apply simp
apply simp
apply simp
apply (subst while_unfold)
apply simp
done

lemma while_unfold3: "while\b\g\x = while\b\g\(step\b\g\x)"
apply (rule_tac s = "while\b\g\(iterate (Suc 0)\(step\b\g)\x)" in trans)
apply (rule while_unfold2 [THEN spec])
apply simp
done


(* ------------------------------------------------------------------------- *)
(* properties of while and iterations                                        *)
(* ------------------------------------------------------------------------- *)

lemma loop_lemma1: "\\y. b\y = FF; iterate k\(step\b\g)\x = UU\
     \<Longrightarrow> iterate(Suc k)\<cdot>(step\<cdot>b\<cdot>g)\<cdot>x = UU"
apply (simp (no_asm))
apply (rule trans)
apply (rule step_def2)
apply simp
apply (erule exE)
apply (erule flat_codom [THEN disjE])
apply simp_all
done

lemma loop_lemma2: "\\y. b\y = FF; iterate (Suc k)\(step\b\g)\x \ UU\ \
      iterate k\<cdot>(step\<cdot>b\<cdot>g)\<cdot>x \<noteq> UU"
apply (blast intro: loop_lemma1)
done

lemma loop_lemma3 [rule_format (no_asm)]:
  "\\x. INV x \ b\x = TT \ g\x \ UU \ INV (g\x);
         \<exists>y. b\<cdot>y = FF; INV x\<rbrakk>
      \<Longrightarrow> iterate k\<cdot>(step\<cdot>b\<cdot>g)\<cdot>x \<noteq> UU \<longrightarrow> INV (iterate k\<cdot>(step\<cdot>b\<cdot>g)\<cdot>x)"
apply (induct_tac "k")
apply (simp (no_asm_simp))
apply (intro strip)
apply (simp (no_asm) add: step_def2)
apply (rule_tac p = "b\(iterate n\(step\b\g)\x)" in trE)
apply (erule notE)
apply (simp add: step_def2)
apply (simp (no_asm_simp))
apply (rule mp)
apply (erule spec)
apply (simp (no_asm_simp) del: iterate_Suc add: loop_lemma2)
apply (rule_tac s = "iterate (Suc n)\(step\b\g)\x"
  and t = "g\(iterate n\(step\b\g)\x)" in ssubst)
prefer 2 apply (assumption)
apply (simp add: step_def2)
apply (drule (1) loop_lemma2, simp)
done

lemma loop_lemma4 [rule_format]:
  "\x. b\(iterate k\(step\b\g)\x) = FF \ while\b\g\x = iterate k\(step\b\g)\x"
apply (induct_tac k)
apply (simp (no_asm))
apply (intro strip)
apply (simplesubst while_unfold)
apply simp
apply (rule allI)
apply (simplesubst iterate_Suc2)
apply (intro strip)
apply (rule trans)
apply (rule while_unfold3)
apply simp
done

lemma loop_lemma5 [rule_format (no_asm)]:
  "\k. b\(iterate k\(step\b\g)\x) \ FF \
    \<forall>m. while\<cdot>b\<cdot>g\<cdot>(iterate m\<cdot>(step\<cdot>b\<cdot>g)\<cdot>x) = UU"
apply (simplesubst while_def2)
apply (rule fix_ind)
apply simp
apply simp
apply (rule allI)
apply (simp (no_asm))
apply (rule_tac p = "b\(iterate m\(step\b\g)\x)" in trE)
apply (simp (no_asm_simp))
apply (simp (no_asm_simp))
apply (rule_tac s = "xa\(iterate (Suc m)\(step\b\g)\x)" in trans)
apply (erule_tac [2] spec)
apply (rule cfun_arg_cong)
apply (rule trans)
apply (rule_tac [2] iterate_Suc [symmetric])
apply (simp add: step_def2)
apply blast
done

lemma loop_lemma6: "\k. b\(iterate k\(step\b\g)\x) \ FF \ while\b\g\x = UU"
apply (rule_tac t = "x" in iterate_0 [THEN subst])
apply (erule loop_lemma5)
done

lemma loop_lemma7: "while\b\g\x \ UU \ \k. b\(iterate k\(step\b\g)\x) = FF"
apply (blast intro: loop_lemma6)
done


(* ------------------------------------------------------------------------- *)
(* an invariant rule for loops                                               *)
(* ------------------------------------------------------------------------- *)

lemma loop_inv2:
"\(\y. INV y \ b\y = TT \ g\y \ UU \ INV (g\y));
    (\<forall>y. INV y \<and> b\<cdot>y = FF \<longrightarrow> Q y);
    INV x; while\<cdot>b\<cdot>g\<cdot>x \<noteq> UU\<rbrakk> \<Longrightarrow> Q (while\<cdot>b\<cdot>g\<cdot>x)"
apply (rule_tac P = "\k. b\(iterate k\(step\b\g)\x) = FF" in exE)
apply (erule loop_lemma7)
apply (simplesubst loop_lemma4)
apply assumption
apply (drule spec, erule mp)
apply (rule conjI)
prefer 2 apply (assumption)
apply (rule loop_lemma3)
apply assumption
apply (blast intro: loop_lemma6)
apply assumption
apply (rotate_tac -1)
apply (simp add: loop_lemma4)
done

lemma loop_inv:
  assumes premP: "P(x)"
    and premI: "\y. P y \ INV y"
    and premTT: "\y. \INV y; b\y = TT; g\y \ UU\ \ INV (g\y)"
    and premFF: "\y. \INV y; b\y = FF\ \ Q y"
    and premW: "while\b\g\x \ UU"
  shows "Q (while\b\g\x)"
apply (rule loop_inv2)
apply (rule_tac [3] premP [THEN premI])
apply (rule_tac [3] premW)
apply (blast intro: premTT)
apply (blast intro: premFF)
done

end

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.25 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