]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/finite_lambda/confluence.ma
finite_lambda restored
[helm.git] / matita / matita / lib / finite_lambda / confluence.ma
diff --git a/matita/matita/lib/finite_lambda/confluence.ma b/matita/matita/lib/finite_lambda/confluence.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..32b7e3f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,226 @@
+(*
+    ||M||  This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic        
+    ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science     
+    ||T||  Department of the University of Bologna, Italy.                     
+    ||I||                                                                 
+    ||T||  
+    ||A||  This file is distributed under the terms of the 
+    \   /  GNU General Public License Version 2        
+     \ /      
+      V_______________________________________________________________ *)
+
+include "finite_lambda/reduction.ma".
+
+   
+axiom canonical_to_T: ∀O,D.∀M:T O D.∀ty.(* type_of M ty → *)
+  ∃a:FinSet_of_FType O D ty. star ? (red O D) M (to_T O D ty a).
+   
+axiom normal_to_T: ∀O,D,M,ty,a. red O D (to_T O D ty a) M → False.
+
+axiom red_closed: ∀O,D,M,M1. 
+  is_closed O D 0 M → red O D M M1 → is_closed O D 0 M1.
+
+lemma critical: ∀O,D,ty,M,N. 
+  ∃M3:T O D
+  .star (T O D) (red O D) (subst O D M 0 N) M3
+   ∧star (T O D) (red O D)
+    (App O D
+     (Vec O D ty
+      (map (FinSet_of_FType O D ty) (T O D)
+       (λa0:FinSet_of_FType O D ty.subst O D M 0 (to_T O D ty a0))
+       (enum (FinSet_of_FType O D ty)))) N) M3.
+#O #D #ty #M #N
+lapply (canonical_to_T O D N ty) * #a #Ha
+%{(subst O D M 0 (to_T O D ty a))} (* CR-term *)
+%[@red_star_subst @Ha
+ |@trans_star [|@(star_red_appr … Ha)] @R_to_star @riota
+  lapply (enum_complete (FinSet_of_FType O D ty) a)
+  elim (enum (FinSet_of_FType O D ty))
+   [normalize #H1 destruct (H1)
+   |#hd #tl #Hind #H cases (orb_true_l … H) -H #Hcase
+     [normalize >Hcase >(\P Hcase) //
+     |normalize cases (true_or_false (a==hd)) #Hcase1
+       [normalize >Hcase1 >(\P Hcase1) // |>Hcase1 @Hind @Hcase]
+     ]
+   ]
+ ]
+qed.
+
+lemma critical2: ∀O,D,ty,a,M,M1,M2,v.
+  red O D (Vec O D ty v) M →
+  red O D (App O D (Vec O D ty v) (to_T O D ty a)) M1 →
+  assoc (FinSet_of_FType O D ty) (T O D) a (enum (FinSet_of_FType O D ty)) v
+    =Some (T O D) M2 →
+  ∃M3:T O D
+  .star (T O D) (red O D) M2 M3
+   ∧star (T O D) (red O D) (App O D M (to_T O D ty a)) M3.
+#O #D #ty #a #M #M1 #M2 #v #redM #redM1 #Ha lapply (red_vec … redM) -redM
+* #N * #N1 * #v1 * #v2 * * #Hred1 #Hv #HM0 >HM0 -HM0 >Hv in Ha; #Ha
+cases (same_assoc … a (enum (FinSet_of_FType O D ty)) v1 v2 N N1)
+  [* >Ha -Ha #H1 destruct (H1) #Ha
+   %{N1} (* CR-term *) % [@R_to_star //|@R_to_star @(riota … Ha)]
+  |#Ha1 %{M2} (* CR-term *) % [// | @R_to_star @riota <Ha1 @Ha]
+  ]
+qed.
+
+
+lemma critical3: ∀O,D,ty,M1,M2. red O D M1 M2 → 
+  ∃M3:T O D.star (T O D) (red O D) (Lambda O D ty M2) M3
+   ∧star (T O D) (red O D)
+    (Vec O D ty
+     (map (FinSet_of_FType O D ty) (T O D)
+      (λa:FinSet_of_FType O D ty.subst O D M1 0 (to_T O D ty a))
+      (enum (FinSet_of_FType O D ty)))) M3.
+#O #D #ty #M1 #M2 #Hred
+ %{(Vec O D ty
+    (map (FinSet_of_FType O D ty) (T O D)
+    (λa:FinSet_of_FType O D ty.subst O D M2 0 (to_T O D ty a))
+    (enum (FinSet_of_FType O D ty))))} (* CR-term *) %
+  [@R_to_star @rmem
+  |@star_red_vec2 [>length_map >length_map //] #n #M0
+   cases (true_or_false (leb (|enum (FinSet_of_FType O D ty)|) n)) #Hcase
+    [>nth_to_default [2:>length_map @(leb_true_to_le … Hcase)]
+     >nth_to_default [2:>length_map @(leb_true_to_le … Hcase)] //
+    |cut (n < |enum (FinSet_of_FType O D ty)|) 
+      [@not_le_to_lt @leb_false_to_not_le @Hcase] #Hlt
+     cut (∃a:FinSet_of_FType O D ty.True)
+      [lapply Hlt lapply (enum_complete (FinSet_of_FType O D ty))
+       cases (enum (FinSet_of_FType O D ty)) 
+        [#_ normalize #H @False_ind @(absurd … H) @lt_to_not_le //
+        |#a #l #_ #_ %{a} //
+        ]
+      ] * #a #_
+     >(nth_map ?????? a Hlt) >(nth_map ?????? a Hlt) #_
+     @red_star_subst2 // 
+    ]
+  ]
+qed.
+
+(* we need to proceed by structural induction on the term and then
+by inversion on the two redexes. The problem are the moves in a 
+same subterm, since we need an induction hypothesis, there *)
+
+lemma local_confluence: ∀O,D,M,M1,M2. red O D M M1 → red O D M M2 → 
+∃M3. star ? (red O D) M1 M3 ∧ star ? (red O D) M2 M3. 
+#O #D #M @(T_elim … M)
+  [#o #a #M1 #M2 #H elim(red_val ????? H)
+  |#n #M1 #M2 #H elim(red_rel ???? H)
+  |(* app : this is the interesting case *)
+   #P #Q #HindP #HindQ
+   #M1 #M2 #H1 inversion H1 -H1
+    [(* right redex is beta *)
+     #ty #Q #N #Hc #HM >HM -HM #HM1 >HM1 - HM1 #Hl inversion Hl
+      [#ty1 #Q1 #N1 #Hc1 #H1 destruct (H1) #H_ 
+       %{(subst O D Q1 0 N1)} (* CR-term *) /2/
+      |#ty #v #a #M0 #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#M0 #M10 #N0 #redM0 #_ #H1 destruct (H1) #_ cases (red_lambda … redM0)
+        [* #Q1 * #redQ #HM10 >HM10 
+         %{(subst O D Q1 0 N0)} (* CR-term *) %
+          [@red_star_subst2 //|@R_to_star @rbeta @Hc]
+        |#HM1 >HM1 @critical
+        ]
+      |#M0 #N0 #N1 #redN0N1 #_ #H1 destruct (H1) #HM2
+       %{(subst O D Q 0 N1)} (* CR-term *) 
+       %[@red_star_subst @R_to_star //|@R_to_star @rbeta @(red_closed … Hc) //]
+      |#ty1 #N0 #N1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #M0 #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #N0 #N1 #v #v1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      ] 
+    |(* right redex is iota *)#ty #v #a #M3 #Ha #_ #_ #Hl inversion Hl
+      [#P1 #M1 #N1 #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #v1 #a1 #M4 #Ha1 #H1 destruct (H1) -H1 #HM4 >(inj_to_T … e0) in Ha;
+       >Ha1 #H1 destruct (H1) %{M3} (* CR-term *) /2/
+      |#M0 #M10 #N0 #redM0 #_ #H1 destruct (H1) #HM2 @(critical2 … redM0 Hl Ha)
+      |#M0 #N0 #N1 #redN0N1 #_ #H1 destruct (H1) elim (normal_to_T … redN0N1)
+      |#ty1 #N0 #N1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #M0 #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #N0 #N1 #v #v1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      ]
+    |(* right redex is appl *)#M3 #M4 #N #redM3M4 #_ #H1 destruct (H1) #_ 
+      #Hl inversion Hl
+      [#ty1 #M1 #N1 #Hc #H1 destruct (H1) #HM2 lapply (red_lambda … redM3M4) *
+        [* #M3 * #H1 #H2 >H2 %{(subst O D M3 0 N1)} %
+          [@R_to_star @rbeta @Hc|@red_star_subst2 // ]
+        |#H >H -H lapply (critical O D ty1 M1 N1) * #M3 * #H1 #H2 
+         %{M3} /2/
+        ]
+      |#ty1 #v1 #a1 #M4 #Ha1 #H1 #H2 destruct 
+       lapply (critical2 … redM3M4 Hl Ha1) * #M3 * #H1 #H2 %{M3} /2/
+      |#M0 #M10 #N0 #redM0 #_ #H1 destruct (H1) #HM2 
+       lapply (HindP … redM0 redM3M4) * #M3 * #H1 #H2 
+       %{(App O D M3 N0)} (* CR-term *) % [@star_red_appl //|@star_red_appl //]
+      |#M0 #N0 #N1 #redN0N1 #_ #H1 destruct (H1) #_
+       %{(App O D M4 N1)} % @R_to_star [@rappr //|@rappl //]
+      |#ty1 #N0 #N1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #M0 #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #N0 #N1 #v #v1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      ]
+    |(* right redex is appr *)#M3 #N #N1 #redN #_ #H1 destruct (H1) #_ 
+      #Hl inversion Hl
+      [#ty1 #M0 #N0 #Hc #H1 destruct (H1) #HM2 
+       %{(subst O D M0 0 N1)} (* CR-term *) % 
+        [@R_to_star @rbeta @(red_closed … Hc) //|@red_star_subst @R_to_star // ]
+      |#ty1 #v1 #a1 #M4 #Ha1 #H1 #H2 destruct (H1) elim (normal_to_T … redN)
+      |#M0 #M10 #N0 #redM0 #_ #H1 destruct (H1) #HM2 
+       %{(App O D M10 N1)} (* CR-term *) % @R_to_star [@rappl //|@rappr //]
+      |#M0 #N0 #N10 #redN0 #_ #H1 destruct (H1) #_
+       lapply (HindQ … redN0 redN) * #M3 * #H1 #H2 
+       %{(App O D M0 M3)} (* CR-term *) % [@star_red_appr //|@star_red_appr //]
+      |#ty1 #N0 #N1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #M0 #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      |#ty1 #N0 #N1 #v #v1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+      ]
+    |(* right redex is rlam *) #ty #N0 #N1 #_ #_ #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+    |(* right redex is rmem *) #ty #M0 #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+    |(* right redex is vec *) #ty #N #N1 #v #v1 #_ #_ 
+     #H1 destruct (H1) (* vacuous *)
+    ]
+  |#ty #M1 #Hind #M2 #M3 #H1 #H2 (* this case is not trivial any more *)
+   lapply (red_lambda … H1) *
+    [* #M4 * #H3 #H4 >H4 lapply (red_lambda … H2) *
+      [* #M5 * #H5 #H6 >H6 lapply(Hind … H3 H5) * #M6 * #H7 #H8 
+       %{(Lambda O D ty M6)} (* CR-term *) % @star_red_lambda //
+      |#H5 >H5 @critical3 // 
+      ]
+    |#HM2 >HM2 lapply (red_lambda … H2) *
+      [* #M4 * #Hred #HM3 >HM3 lapply (critical3 … ty ?? Hred) * #M5
+       * #H3 #H4 %{M5} (* CR-term *) % //
+      |#HM3 >HM3 %{M3} (* CR-term *) % // 
+      ]
+    ]
+  |#ty #v1 #Hind #M1 #M2 #H1 #H2
+   lapply (red_vec … H1) * #N11 * #N12 * #v11 * #v12 * * #redN11 #Hv1 #HM1
+   lapply (red_vec … H2) * #N21* #N22 * #v21 * #v22 * * #redN21 #Hv2 #HM2
+   >Hv1 in Hv2; #Hvv lapply (compare_append … Hvv) -Hvv * 
+   (* we must proceed by cases on the list *) * normalize
+    [(* N11 = N21 *) *
+      [>append_nil * #Hl1 #Hl2 destruct lapply(Hind N11 … redN11 redN21)
+        [@mem_append_l2 %1 //]
+       * #M3 * #HM31 #HM32
+       %{(Vec O D ty (v21@M3::v12))} (* CR-term *) 
+       % [@star_red_vec //|@star_red_vec //]
+      |>append_nil * #Hl1 #Hl2 destruct lapply(Hind N21 … redN21 redN11)
+        [@mem_append_l2 %1 //]
+       * #M3 * #HM31 #HM32
+       %{(Vec O D ty (v11@M3::v22))} (* CR-term *) 
+       % [@star_red_vec //|@star_red_vec //]
+      ]
+    |(* N11 ≠  N21 *) -Hind #P #l *
+      [* #Hv11 #Hv22 destruct
+       %{((Vec O D ty ((v21@N22::l)@N12::v12)))} (* CR-term *) % @R_to_star 
+        [>associative_append >associative_append normalize @rvec //
+        |>append_cons <associative_append <append_cons in ⊢ (???%?); @rvec //
+        ]
+      |* #Hv11 #Hv22 destruct
+       %{((Vec O D ty ((v11@N12::l)@N22::v22)))} (* CR-term *) % @R_to_star 
+        [>append_cons <associative_append <append_cons in ⊢ (???%?); @rvec //
+        |>associative_append >associative_append normalize @rvec //
+        ]
+      ]
+    ]
+  ]
+qed.    
+      
+
+
+