1 (**************************************************************************)
4 (* ||A|| A project by Andrea Asperti *)
6 (* ||I|| Developers: *)
7 (* ||T|| The HELM team. *)
8 (* ||A|| http://helm.cs.unibo.it *)
10 (* \ / This file is distributed under the terms of the *)
11 (* v GNU General Public License Version 2 *)
13 (**************************************************************************)
15 include "Basic-2/reduction/tpr_tps.ma".
17 (* CONTEXT-FREE PARALLEL REDUCTION ON TERMS *********************************)
19 (* Confluence lemmas ********************************************************)
21 fact tpr_conf_atom_atom: ∀I. ∃∃X. 𝕒{I} ⇒ X & 𝕒{I} ⇒ X.
24 fact tpr_conf_flat_flat:
25 ∀I,V0,V1,T0,T1,V2,T2. (
26 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[T0] + 1 →
27 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
30 V0 ⇒ V1 → V0 ⇒ V2 → T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ T2 →
31 ∃∃T0. 𝕗{I} V1. T1 ⇒ T0 & 𝕗{I} V2. T2 ⇒ T0.
32 #I #V0 #V1 #T0 #T1 #V2 #T2 #IH #HV01 #HV02 #HT01 #HT02
33 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 // #V #HV1 #HV2
34 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 /3 width=5/
37 fact tpr_conf_flat_beta:
38 ∀V0,V1,T1,V2,W0,U0,T2. (
39 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + (#[W0] + #[U0] + 1) + 1 →
40 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
44 U0 ⇒ T2 → 𝕔{Abst} W0. U0 ⇒ T1 →
45 ∃∃X. 𝕔{Appl} V1. T1 ⇒ X & 𝕔{Abbr} V2. T2 ⇒ X.
46 #V0 #V1 #T1 #V2 #W0 #U0 #T2 #IH #HV01 #HV02 #HT02 #H
47 elim (tpr_inv_abst1 … H) -H #W1 #U1 #HW01 #HU01 #H destruct -T1;
48 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 // #V #HV1 #HV2
49 elim (IH … HT02 … HU01) -HT02 HU01 IH /3 width=5/
52 fact tpr_conf_flat_theta:
53 ∀V0,V1,T1,V2,V,W0,W2,U0,U2. (
54 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + (#[W0] + #[U0] + 1) + 1 →
55 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
58 V0 ⇒ V1 → V0 ⇒ V2 → ↑[O,1] V2 ≡ V →
59 W0 ⇒ W2 → U0 ⇒ U2 → 𝕔{Abbr} W0. U0 ⇒ T1 →
60 ∃∃X. 𝕔{Appl} V1. T1 ⇒ X & 𝕔{Abbr} W2. 𝕔{Appl} V. U2 ⇒ X.
61 #V0 #V1 #T1 #V2 #V #W0 #W2 #U0 #U2 #IH #HV01 #HV02 #HV2 #HW02 #HU02 #H
62 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 // #VV #HVV1 #HVV2
63 elim (lift_total VV 0 1) #VVV #HVV
64 lapply (tpr_lift … HVV2 … HV2 … HVV) #HVVV
65 elim (tpr_inv_abbr1 … H) -H *
67 [ -HV2 HVV2 #WW2 #UU2 #UU #HWW2 #HUU02 #HUU2 #H destruct -T1;
68 elim (IH … HW02 … HWW2) -HW02 HWW2 // #W #HW02 #HWW2
69 elim (IH … HU02 … HUU02) -HU02 HUU02 IH // #U #HU2 #HUUU2
70 elim (tpr_tps_bind … HWW2 HUUU2 … HUU2) -HUU2 HUUU2 #UUU #HUUU2 #HUUU1
72 [2: @tpr_theta [6: @HVV |7: @HWW2 |8: @HUUU2 |1,2,3,4: skip | // ]
74 |3: @tpr_delta [3: @tpr_flat |1: skip ] /2 width=5/
75 ] (**) (* /5 width=14/ is too slow *)
77 | -HW02 HVV HVVV #UU1 #HUU10 #HUUT1
78 elim (tpr_inv_lift … HU02 … HUU10) -HU02 #UU #HUU2 #HUU1
79 lapply (tw_lift … HUU10) -HUU10 #HUU10
80 elim (IH … HUUT1 … HUU1) -HUUT1 HUU1 IH // -HUU10 #U #HU2 #HUUU2
84 |3: @tpr_zeta [2: @lift_flat |1: skip |3: @tpr_flat ]
85 ] /2 width=5/ (**) (* /5 width=5/ is too slow *)
89 fact tpr_conf_flat_cast:
91 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[T0] + 1 →
92 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
95 V0 ⇒ V1 → T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ X2 →
96 ∃∃X. 𝕔{Cast} V1. T1 ⇒ X & X2 ⇒ X.
97 #X2 #V0 #V1 #T0 #T1 #IH #_ #HT01 #HT02
98 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 IH /3/
101 fact tpr_conf_beta_beta:
102 ∀W0:term. ∀V0,V1,T0,T1,V2,T2. (
103 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + (#[W0] + #[T0] + 1) + 1 →
104 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
107 V0 ⇒ V1 → V0 ⇒ V2 → T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ T2 →
108 ∃∃X. 𝕔{Abbr} V1. T1 ⇒X & 𝕔{Abbr} V2. T2 ⇒ X.
109 #W0 #V0 #V1 #T0 #T1 #V2 #T2 #IH #HV01 #HV02 #HT01 #HT02
110 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 //
111 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 IH /3 width=5/
114 fact tpr_conf_delta_delta:
115 ∀I1,V0,V1,T0,T1,TT1,V2,T2,TT2. (
116 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[T0] + 1 →
117 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
120 V0 ⇒ V1 → V0 ⇒ V2 → T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ T2 →
121 ⋆. 𝕓{I1} V1 ⊢ T1 [O, 1] ≫ TT1 →
122 ⋆. 𝕓{I1} V2 ⊢ T2 [O, 1] ≫ TT2 →
123 ∃∃X. 𝕓{I1} V1. TT1 ⇒ X & 𝕓{I1} V2. TT2 ⇒ X.
124 #I1 #V0 #V1 #T0 #T1 #TT1 #V2 #T2 #TT2 #IH #HV01 #HV02 #HT01 #HT02 #HTT1 #HTT2
125 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 // #V #HV1 #HV2
126 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 IH // #T #HT1 #HT2
127 elim (tpr_tps_bind … HV1 HT1 … HTT1) -HT1 HTT1 #U1 #TTU1 #HTU1
128 elim (tpr_tps_bind … HV2 HT2 … HTT2) -HT2 HTT2 #U2 #TTU2 #HTU2
129 elim (tps_conf_eq … HTU1 … HTU2) -HTU1 HTU2 #U #HU1 #HU2
130 @ex2_1_intro [2,3: @tpr_delta |1: skip ] /width=10/ (**) (* /3 width=10/ is too slow *)
133 fact tpr_conf_delta_zeta:
134 ∀X2,V0,V1,T0,T1,TT1,T2. (
135 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[T0] + 1 →
136 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
139 V0 ⇒ V1 → T0 ⇒ T1 → ⋆. 𝕓{Abbr} V1 ⊢ T1 [O,1] ≫ TT1 →
140 T2 ⇒ X2 → ↑[O, 1] T2 ≡ T0 →
141 ∃∃X. 𝕓{Abbr} V1. TT1 ⇒ X & X2 ⇒ X.
142 #X2 #V0 #V1 #T0 #T1 #TT1 #T2 #IH #_ #HT01 #HTT1 #HTX2 #HTT20
143 elim (tpr_inv_lift … HT01 … HTT20) -HT01 #TT2 #HTT21 #HTT2
144 lapply (tps_inv_lift1_eq … HTT1 … HTT21) -HTT1 #HTT1 destruct -T1;
145 lapply (tw_lift … HTT20) -HTT20 #HTT20
146 elim (IH … HTX2 … HTT2) -HTX2 HTT2 IH /3/
149 fact tpr_conf_theta_theta:
150 ∀VV1,V0,V1,W0,W1,T0,T1,V2,VV2,W2,T2. (
151 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + (#[W0] + #[T0] + 1) + 1 →
152 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
155 V0 ⇒ V1 → V0 ⇒ V2 → W0 ⇒ W1 → W0 ⇒ W2 → T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ T2 →
156 ↑[O, 1] V1 ≡ VV1 → ↑[O, 1] V2 ≡ VV2 →
157 ∃∃X. 𝕔{Abbr} W1. 𝕔{Appl} VV1. T1 ⇒ X & 𝕔{Abbr} W2. 𝕔{Appl} VV2. T2 ⇒ X.
158 #VV1 #V0 #V1 #W0 #W1 #T0 #T1 #V2 #VV2 #W2 #T2 #IH #HV01 #HV02 #HW01 #HW02 #HT01 #HT02 #HVV1 #HVV2
159 elim (IH … HV01 … HV02) -HV01 HV02 // #V #HV1 #HV2
160 elim (IH … HW01 … HW02) -HW01 HW02 // #W #HW1 #HW2
161 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 IH // #T #HT1 #HT2
162 elim (lift_total V 0 1) #VV #HVV
163 lapply (tpr_lift … HV1 … HVV1 … HVV) -HV1 HVV1 #HVV1
164 lapply (tpr_lift … HV2 … HVV2 … HVV) -HV2 HVV2 HVV #HVV2
165 @ex2_1_intro [2,3: @tpr_bind |1:skip ] /2 width=5/ (**) (* /4 width=5/ is too slow *)
168 fact tpr_conf_zeta_zeta:
169 ∀V0:term. ∀X2,TT0,T0,T1,T2. (
170 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[TT0] + 1 →
171 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
175 ↑[O, 1] T0 ≡ TT0 → ↑[O, 1] T2 ≡ TT0 →
176 ∃∃X. T1 ⇒ X & X2 ⇒ X.
177 #V0 #X2 #TT0 #T0 #T1 #T2 #IH #HT01 #HTX2 #HTT0 #HTT20
178 lapply (lift_inj … HTT0 … HTT20) -HTT0 #H destruct -T0;
179 lapply (tw_lift … HTT20) -HTT20 #HTT20
180 elim (IH … HT01 … HTX2) -HT01 HTX2 IH /2/
183 fact tpr_conf_tau_tau:
184 ∀V0,T0:term. ∀X2,T1. (
185 ∀X0:term. #[X0] < #[V0] + #[T0] + 1 →
186 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
190 ∃∃X. T1 ⇒ X & X2 ⇒ X.
191 #V0 #T0 #X2 #T1 #IH #HT01 #HT02
192 elim (IH … HT01 … HT02) -HT01 HT02 IH /2/
195 (* Confluence ***************************************************************)
199 ∀X0:term. #[X0] < #[Y0] →
200 ∀X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 →
203 ∀X0,X1,X2. X0 ⇒ X1 → X0 ⇒ X2 → X0 = Y0 →
204 ∃∃X. X1 ⇒ X & X2 ⇒ X.
205 #Y0 #IH #X0 #X1 #X2 * -X0 X1
206 [ #I1 #H1 #H2 destruct -Y0;
207 lapply (tpr_inv_atom1 … H1) -H1
208 (* case 1: atom, atom *)
210 | #I #V0 #V1 #T0 #T1 #HV01 #HT01 #H1 #H2 destruct -Y0;
211 elim (tpr_inv_flat1 … H1) -H1 *
212 (* case 2: flat, flat *)
213 [ #V2 #T2 #HV02 #HT02 #H destruct -X2
214 /3 width=7 by tpr_conf_flat_flat/ (**) (* /3 width=7/ is too slow *)
215 (* case 3: flat, beta *)
216 | #V2 #W #U0 #T2 #HV02 #HT02 #H1 #H2 #H3 destruct -T0 X2 I
217 /3 width=8 by tpr_conf_flat_beta/ (**) (* /3 width=8/ is too slow *)
218 (* case 4: flat, theta *)
219 | #V2 #V #W0 #W2 #U0 #U2 #HV02 #HW02 #HT02 #HV2 #H1 #H2 #H3 destruct -T0 X2 I
220 /3 width=11 by tpr_conf_flat_theta/ (**) (* /3 width=11/ is too slow *)
221 (* case 5: flat, tau *)
222 | #HT02 #H destruct -I
223 /3 width=6 by tpr_conf_flat_cast/ (**) (* /3 width=6/ is too slow *)
225 | #V0 #V1 #W0 #T0 #T1 #HV01 #HT01 #H1 #H2 destruct -Y0;
226 elim (tpr_inv_appl1 … H1) -H1 *
227 (* case 6: beta, flat (repeated) *)
228 [ #V2 #T2 #HV02 #HT02 #H destruct -X2
229 @ex2_1_comm /3 width=8 by tpr_conf_flat_beta/
230 (* case 7: beta, beta *)
231 | #V2 #WW0 #TT0 #T2 #HV02 #HT02 #H1 #H2 destruct -W0 T0 X2
232 /3 width=8 by tpr_conf_beta_beta/ (**) (* /3 width=8/ is too slow *)
233 (* case 8, beta, theta (excluded) *)
234 | #V2 #VV2 #WW0 #W2 #TT0 #T2 #_ #_ #_ #_ #H destruct
236 | #I1 #V0 #V1 #T0 #T1 #TT1 #HV01 #HT01 #HTT1 #H1 #H2 destruct -Y0;
237 elim (tpr_inv_bind1 … H1) -H1 *
238 (* case 9: delta, delta *)
239 [ #V2 #T2 #TT2 #HV02 #HT02 #HTT2 #H destruct -X2
240 /3 width=11 by tpr_conf_delta_delta/ (**) (* /3 width=11/ is too slow *)
241 (* case 10: delta, zata *)
242 | #T2 #HT20 #HTX2 #H destruct -I1;
243 /3 width=10 by tpr_conf_delta_zeta/ (**) (* /3 width=10/ is too slow *)
245 | #VV1 #V0 #V1 #W0 #W1 #T0 #T1 #HV01 #HVV1 #HW01 #HT01 #H1 #H2 destruct -Y0;
246 elim (tpr_inv_appl1 … H1) -H1 *
247 (* case 11: theta, flat (repeated) *)
248 [ #V2 #T2 #HV02 #HT02 #H destruct -X2
249 @ex2_1_comm /3 width=11 by tpr_conf_flat_theta/
250 (* case 12: theta, beta (repeated) *)
251 | #V2 #WW0 #TT0 #T2 #_ #_ #H destruct
252 (* case 13: theta, theta *)
253 | #V2 #VV2 #WW0 #W2 #TT0 #T2 #V02 #HW02 #HT02 #HVV2 #H1 #H2 destruct -W0 T0 X2
254 /3 width=14 by tpr_conf_theta_theta/ (**) (* /3 width=14/ is too slow *)
256 | #V0 #TT0 #T0 #T1 #HTT0 #HT01 #H1 #H2 destruct -Y0;
257 elim (tpr_inv_abbr1 … H1) -H1 *
258 (* case 14: zeta, delta (repeated) *)
259 [ #V2 #T2 #TT2 #HV02 #HT02 #HTT2 #H destruct -X2
260 @ex2_1_comm /3 width=10 by tpr_conf_delta_zeta/
261 (* case 15: zeta, zeta *)
263 /3 width=9 by tpr_conf_zeta_zeta/ (**) (* /3 width=9/ is too slow *)
265 | #V0 #T0 #T1 #HT01 #H1 #H2 destruct -Y0;
266 elim (tpr_inv_cast1 … H1) -H1
267 (* case 16: tau, flat (repeated) *)
268 [ * #V2 #T2 #HV02 #HT02 #H destruct -X2
269 @ex2_1_comm /3 width=6 by tpr_conf_flat_cast/
270 (* case 17: tau, tau *)
272 /2 by tpr_conf_tau_tau/
277 theorem tpr_conf: ∀T0:term. ∀T1,T2. T0 ⇒ T1 → T0 ⇒ T2 →
278 ∃∃T. T1 ⇒ T & T2 ⇒ T.
279 #T @(tw_wf_ind … T) -T /3 width=6 by tpr_conf_aux/