products/Sources/formale Sprachen/Coq/theories/Program image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: Wf.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)         *)
(************************************************************************)
(** Reformulation of the Wf module using subsets where possible, providing
   the support for [Program]'s treatment of well-founded definitions. *)


Require Import Coq.Init.Wf.
Require Import Coq.Program.Utils.
Require Import ProofIrrelevance.
Require Import FunctionalExtensionality.

Local Open Scope program_scope.

Section Well_founded.
  Variable A : Type.
  Variable R : A -> A -> Prop.
  Hypothesis Rwf : well_founded R.

  Variable P : A -> Type.

  Variable F_sub : forall x:A, (forall y: { y : A | R y x }, P (proj1_sig y)) -> P x.

  Fixpoint Fix_F_sub (x : A) (r : Acc R x) : P x :=
    F_sub x (fun y: { y : A | R y x}  => Fix_F_sub (proj1_sig y)
      (Acc_inv r (proj2_sig y))).

  Definition Fix_sub (x : A) := Fix_F_sub x (Rwf x).

  Register Fix_sub as program.wf.fix_sub.

  (* Notation Fix_F := (Fix_F_sub P F_sub) (only parsing). (* alias *) *)
  (* Definition Fix (x:A) := Fix_F_sub P F_sub x (Rwf x). *)

  Hypothesis F_ext :
    forall (x:A) (f g:forall y:{y:A | R y x}, P (`y)),
      (forall y:{y : A | R y x}, f y = g y) -> F_sub x f = F_sub x g.

  Lemma Fix_F_eq :
    forall (x:A) (r:Acc R x),
      F_sub x (fun y:{y:A | R y x} => Fix_F_sub (`y) (Acc_inv r (proj2_sig y))) = Fix_F_sub x r.
  Proof.
    destruct r using Acc_inv_dep; auto.
  Qed.

  Lemma Fix_F_inv : forall (x:A) (r s:Acc R x), Fix_F_sub x r = Fix_F_sub x s.
  Proof.
    intro x; induction (Rwf x); intros.
    rewrite (proof_irrelevance (Acc R x) r s) ; auto.
  Qed.

  Lemma Fix_eq : forall x:A, Fix_sub x = F_sub x (fun y:{ y:A | R y x} => Fix_sub (proj1_sig y)).
  Proof.
    intro x; unfold Fix_sub.
    rewrite <- (Fix_F_eq ).
    apply F_ext; intros.
    apply Fix_F_inv.
  Qed.

  Lemma fix_sub_eq :
    forall x : A,
      Fix_sub x =
      let f_sub := F_sub in
        f_sub x (fun y: {y : A | R y x} => Fix_sub (`y)).
  Proof.
    exact Fix_eq.
  Qed.

End Well_founded.

Require Coq.extraction.Extraction.
Extraction Inline Fix_F_sub Fix_sub.

Set Implicit Arguments.

(** Reasoning about well-founded fixpoints on measures. *)

Section Measure_well_founded.

  (* Measure relations are well-founded if the underlying relation is well-founded. *)

  Variables T M: Type.
  Variable R: M -> M -> Prop.
  Hypothesis wf: well_founded R.
  Variable m: T -> M.

  Definition MR (x y: T): Prop := R (m x) (m y).

  Register MR as program.wf.mr.

  Lemma measure_wf: well_founded MR.
  Proof with auto.
    unfold well_founded.
    cut (forall (a: M) (a0: T), m a0 = a -> Acc MR a0).
    + intros.
      apply (H (m a))...
    + apply (@well_founded_ind M R wf (fun mm => forall a, m a = mm -> Acc MR a)).
      intros.
      apply Acc_intro.
      intros.
      unfold MR in H1.
      rewrite H0 in H1.
      apply (H (m y))...
  Defined.

End Measure_well_founded.

Hint Resolve measure_wf : core.

Section Fix_rects.

  Variable A: Type.
  Variable P: A -> Type.
  Variable R : A -> A -> Prop.
  Variable Rwf : well_founded R.
  Variable f: forall (x : A), (forall y: { y: A | R y x }, P (proj1_sig y)) -> P x.

  Lemma F_unfold x r:
    Fix_F_sub A R P f x r =
    f (fun y => Fix_F_sub A R P f (proj1_sig y) (Acc_inv r (proj2_sig y))).
  Proofintroscase r; autoQed.

  (* Fix_F_sub_rect lets one prove a property of
  functions defined using Fix_F_sub by showing
  that property to be invariant over single application of the
  function body (f in our case). *)


  Lemma Fix_F_sub_rect
    (Q: forall x, P x -> Type)
    (inv: forall x: A,
     (forall (y: A) (H: R y x) (a: Acc R y),
        Q y (Fix_F_sub A R P f y a)) ->
        forall (a: Acc R x),
          Q x (f (fun y: {y: A | R y x} =>
            Fix_F_sub A R P f (proj1_sig y) (Acc_inv a (proj2_sig y)))))
    : forall x a, Q _ (Fix_F_sub A R P f x a).
  Proof with auto.
    set (R' := fun (x: A) => forall a, Q _ (Fix_F_sub A R P f x a)).
    cut (forall x, R' x)...
    apply (well_founded_induction_type Rwf).
    subst R'.
    simpl.
    intros.
    rewrite F_unfold...
  Qed.

  (* Let's call f's second parameter its "lowers" function, since it
  provides it access to results for inputs with a lower measure.

  In preparation of lemma similar to Fix_F_sub_rect, but
  for Fix_sub, we first
  need an extra hypothesis stating that the function body has the
  same result for different "lowers" functions (g and h below) as long
  as those produce the same results for lower inputs, regardless
  of the lt proofs. *)


  Hypothesis equiv_lowers:
    forall x0 (g h: forall x: {y: A | R y x0}, P (proj1_sig x)),
    (forall x p p', g (exist (fun y: A => R y x0) x p) = h (exist (*FIXME shouldn't be needed *) (fun y => R y x0) x p')) ->
      f g = f h.

  (* From equiv_lowers, it follows that
   [Fix_F_sub A R P f x] applications do not not
  depend on the Acc proofs. *)


  Lemma eq_Fix_F_sub x (a a': Acc R x):
    Fix_F_sub A R P f x a =
    Fix_F_sub A R P f x a'.
  Proof.
    revert a'.
    pattern x, (Fix_F_sub A R P f x a).
    apply Fix_F_sub_rect.
    intros.
    rewrite F_unfold.
    apply equiv_lowers.
    intros.
    apply H.
    assumption.
  Qed.

  (* Finally, Fix_F_rect lets one prove a property of
  functions defined using Fix_F_sub by showing that
  property to be invariant over single application of the function
  body (f). *)


  Lemma Fix_sub_rect
    (Q: forall x, P x -> Type)
    (inv: forall
      (x: A)
      (H: forall (y: A), R y x -> Q y (Fix_sub A R Rwf P f y))
      (a: Acc R x),
        Q x (f (fun y: {y: A | R y x} => Fix_sub A R Rwf P f (proj1_sig y))))
    : forall x, Q _ (Fix_sub A R Rwf P f x).
  Proof with auto.
    unfold Fix_sub.
    intros.
    apply Fix_F_sub_rect.
    intros.
    assert (forall y: A, R y x0 -> Q y (Fix_F_sub A R P f y (Rwf y)))...
    set (inv x0 X0 a). clearbody q.
    rewrite <- (equiv_lowers (fun y: {y: A | R y x0} =>
      Fix_F_sub A R P f (proj1_sig y) (Rwf (proj1_sig y)))
    (fun y: {y: A | R y x0} => Fix_F_sub A R P f (proj1_sig y) (Acc_inv a (proj2_sig y))))...
    intros.
    apply eq_Fix_F_sub.
  Qed.

End Fix_rects.

(** Tactic to fold a definition based on [Fix_measure_sub]. *)

Ltac fold_sub f :=
  match goal with
    | [ |- ?T ] =>
      match T with
        context C [ @Fix_sub _ _ _ _ _ ?arg ] =>
        let app := context C [ f arg ] in
          change app
      end
  end.

(** This module provides the fixpoint equation provided one assumes
   functional extensionality. *)


Module WfExtensionality.

  (** The two following lemmas allow to unfold a well-founded fixpoint definition without
     restriction using the functional extensionality axiom. *)


  (** For a function defined with Program using a well-founded order. *)

  Program Lemma fix_sub_eq_ext :
    forall (A : Type) (R : A -> A -> Prop) (Rwf : well_founded R)
      (P : A -> Type)
      (F_sub : forall x : A, (forall y:{y : A | R y x}, P (` y)) -> P x),
      forall x : A,
        Fix_sub A R Rwf P F_sub x =
          F_sub x (fun y:{y : A | R y x} => Fix_sub A R Rwf P F_sub (` y)).
  Proof.
    intros ; apply Fix_eq ; auto.
    intros.
    assert(f = g).
    - extensionality y ; apply H.
    - rewrite H0 ; auto.
  Qed.

  (** Tactic to unfold once a definition based on [Fix_sub]. *)

  Ltac unfold_sub f fargs :=
    set (call:=fargs) ; unfold f in call ; unfold call ; clear call ;
      rewrite fix_sub_eq_ext ; repeat fold_sub f ; simpl proj1_sig.

End WfExtensionality.

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.19 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