]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/turing/multi_universal/match.ma
progress in termination
[helm.git] / matita / matita / lib / turing / multi_universal / match.ma
index fd53d8a90f291e6c1fca909aff518bbbb00dcea8..0ef1213eaf62ba19f00bac9536db3d62d706c8e9 100644 (file)
@@ -129,6 +129,9 @@ definition R_rewind_strong ≝ λsrc,dst,sig,n.λint,outt: Vector (tape sig) (S
            (midtape sig ls0 y0 (reverse ? target@y::rs0)) src) ∧
   (∀x,rs.nth src ? int (niltape ?) = midtape sig [] x rs → 
    ∀ls0,y,rs0.nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 y rs0 → 
+   outt = int) ∧
+  (∀x,rs.nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig [] x rs → 
+   ∀ls0,y,rs0.nth src ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 y rs0 → 
    outt = int).
 
 definition R_rewind ≝ λsrc,dst,sig,n.λint,outt: Vector (tape sig) (S n).
@@ -162,7 +165,7 @@ lemma sem_rewind_strong : ∀src,dst,sig,n.
 @(sem_seq_app sig n ????? (sem_parmoveL src dst sig n Hneq Hsrc Hdst) ?)
 [| @(sem_seq_app sig n ????? (sem_move_multi … R ?) (sem_move_multi … R ?)) //
  @le_S_S_to_le // ]
-#ta #tb * #tc * * * #Htc1 #Htc2 #_ * #td * whd in ⊢ (%→%→?); #Htd #Htb % [ %
+#ta #tb * #tc * * * #Htc1 #Htc2 #_ * #td * whd in ⊢ (%→%→?); #Htd #Htb % [ % [ %
 [ #x #x0 #xs #rs #Hmidta_src #ls0 #y #y0 #target #rs0 #Hlen #Hmidta_dst
   >(Htc1 ??? Hmidta_src ls0 y (target@[y0]) rs0 ??) in Htd;
   [|>Hmidta_dst //
@@ -200,14 +203,28 @@ lemma sem_rewind_strong : ∀src,dst,sig,n.
     >nth_change_vec // >change_vec_change_vec 
     whd in match (tape_move ???);whd in match (tape_move ???); <Hmidta_src
     <Hls0 <Hmidta_dst >change_vec_same >change_vec_same //
-]]
+  ] ]
+| #x #rs #Hmidta_dst #ls0 #y #rs0 #Hmidta_src
+  lapply (Htc2 … Hmidta_dst … (refl ??) Hmidta_src) -Htc2 #Htc >Htc in Htd;
+  >change_vec_change_vec >change_vec_commute [|@sym_not_eq //]
+  >nth_change_vec // lapply (refl ? ls0) cases ls0 in ⊢ (???%→%);
+  [ #Hls0 destruct (Hls0) #Htd >Htd in Htb; 
+    >nth_change_vec // >change_vec_change_vec 
+    whd in match (tape_move ???);whd in match (tape_move ???); 
+    <Hmidta_src <Hmidta_dst >change_vec_same >change_vec_same //
+  | #l1 #ls1 #Hls0 destruct (Hls0) #Htd >Htd in Htb;
+    >nth_change_vec // >change_vec_change_vec 
+    whd in match (tape_move ???); whd in match (tape_move ???); <Hmidta_src
+    <Hmidta_dst >change_vec_same >change_vec_same //
+  ]
+]
 qed.
 
 lemma sem_rewind : ∀src,dst,sig,n.
   src ≠ dst → src < S n → dst < S n → 
   rewind src dst sig n ⊨ R_rewind src dst sig n.
 #src #dst #sig #n #Hneq #Hsrc #Hdst @(Realize_to_Realize … (sem_rewind_strong …)) //
-#ta #tb * * #H1 #H2 #H3 % /2/
+#ta #tb * * * #H1 #H2 #H3 #H4 % /2/
 qed.
 
 definition match_step ≝ λsrc,dst,sig,n.
@@ -522,18 +539,24 @@ qed.
 
 axiom daemon : ∀P:Prop.P.
 
+(* XXX: move to turing (or mono) *)
+definition option_cons ≝ λsig.λc:option sig.λl.
+  match c with [ None ⇒ l | Some c0 ⇒ c0::l ].
+
 definition R_match_step_true_naive ≝ 
   λsrc,dst,sig,n.λint,outt: Vector (tape sig) (S n).
   |left ? (nth src ? outt (niltape ?))| +
-  |right ? (nth dst ? outt (niltape ?))| <
+  |option_cons ? (current ? (nth dst ? outt (niltape ?))) (right ? (nth dst ? outt (niltape ?)))| <
   |left ? (nth src ? int (niltape ?))| +
-  |right ? (nth dst ? int (niltape ?))|.
+  |option_cons ? (current ? (nth dst ? int (niltape ?))) (right ? (nth dst ? int (niltape ?)))|.
 
 axiom right_mk_tape : ∀sig,ls,c,rs.right ? (mk_tape sig ls c rs) = rs.
 axiom left_mk_tape : ∀sig,ls,c,rs.left ? (mk_tape sig ls c rs) = ls.
+axiom current_mk_tape : ∀sig,ls,c,rs.current ? (mk_tape sig ls c rs) = c.
 axiom length_tail : ∀A,l.0 < |l| → |tail A l| < |l|.
 axiom lists_length_split : 
  ∀A.∀l1,l2:list A.(∃la,lb.(|la| = |l1| ∧ l2 = la@lb) ∨ (|la| = |l2| ∧ l1 = la@lb)).
+axiom opt_cons_tail_expand : ∀A,l.l = option_cons A (option_hd ? l) (tail ? l).
   
 lemma sem_match_step_termination :
   ∀src,dst,sig,n.src ≠ dst → src < S n → dst < S n → 
@@ -580,7 +603,7 @@ lemma sem_match_step_termination :
             ]]
           normalize in ⊢ (%→?); #H destruct (H) ]
         | * #xs * #ci * #cj * #rs'' * #rs0' * * * #Hcicj #Hrs #Hrs0
-          #Htc * #td * * #Hmatch #Htd destruct (Htd) * #te * *
+          #Htc * #td * * #Hmatch #Htd destruct (Htd) * #te * * *
           >Htc >change_vec_commute // >nth_change_vec //
           >change_vec_commute [|@sym_not_eq //] >nth_change_vec //
           cases (lists_length_split ? ls ls0) #lsa * #lsb * * #Hlen #Hlsalsb
@@ -588,7 +611,7 @@ lemma sem_match_step_termination :
           [ #Hte #_ #_ <(reverse_reverse … ls) in Hte; <(reverse_reverse … lsa)
             cut (|reverse ? lsa| = |reverse ? ls|) [ // ] #Hlen' 
             @(list_cases2 … Hlen')
-            [ #H1 #H2 >H1 >H2 -H1 -H2 normalize in match (reverse ? [ ]); #Hte
+            [ #H1 #H2 >H1 >H2 -H1 -H2 normalize in match (reverse ? [ ]); #Hte #_
               lapply (Hte … (refl ??) … (refl ??) (refl ??)) -Hte
               >change_vec_commute // >change_vec_change_vec
               >change_vec_commute [|@sym_not_eq //] >change_vec_change_vec #Hte
@@ -598,8 +621,9 @@ lemma sem_match_step_termination :
               [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd >nth_change_vec //
               >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //] >nth_change_vec //
               >right_mk_tape normalize in match (left ??);
-              >Hmidta_src >Hmidta_dst >length_tail >Hrs0 >length_append 
-              normalize in ⊢ (?(?%)(?%?)); >commutative_plus //
+              >Hmidta_src >Hmidta_dst >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand
+              whd in match (option_cons ???); >Hrs0
+              normalize in ⊢ (?(?%)%); //
             | #hda #hdb #tla #tlb #H1 #H2 >H1 >H2
               >reverse_cons >reverse_cons #Hte
               lapply (Hte ci hdb (reverse ? xs@s0::reverse ? tlb) rs'' ?
@@ -609,7 +633,7 @@ lemma sem_match_step_termination :
                 >H1 in Hlen'; >H2 whd in ⊢ (??%%→?); #Hlen' 
                 >length_reverse >length_reverse destruct (Hlen') //
               | /2 by refl, trans_eq/ ] -Hte
-              #Hte * * #_ >Hte >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
+              #Hte #_ * * #_ >Hte >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
               cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta               
                         (mk_tape sig (hda::lsb) (option_hd ? (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tla)@cj::rs0')) (tail ? (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tla)@cj::rs0'))) dst) 
                         (midtape ? [ ] hdb (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tlb)@ci::rs'')) src)
@@ -617,7 +641,8 @@ lemma sem_match_step_termination :
               >nth_change_vec // >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec //
               >right_mk_tape >Hmidta_src >Hmidta_dst 
               whd in match (left ??); whd in match (left ??); whd in match (right ??);
-              >length_tail >Hrs0 >length_append >length_append >length_reverse
+              >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand whd in match (option_cons ???);
+              >Hrs0 >length_append whd in ⊢ (??(??%)); >length_append >length_reverse
               >length_append >commutative_plus in match (|reverse ??| + ?);
               whd in match (|?::?|); >length_reverse >length_reverse
               <(length_reverse ? ls) <Hlen' >H1 normalize // ]
@@ -627,19 +652,17 @@ lemma sem_match_step_termination :
             [ #H1 #H2 >H1 >H2 normalize in match (reverse ? [ ]); #Hte
               lapply (Hte … (refl ??) … (refl ??) (refl ??)) -Hte
               >change_vec_change_vec >change_vec_commute [|@sym_not_eq //] 
-              >change_vec_change_vec #Hte
+              >change_vec_change_vec #Hte #_
               >Hte * * #_ >nth_change_vec // >reverse_reverse 
               #H lapply (H … (refl ??)) -H #Htb1 #Htb2
-              (* cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta (midtape sig [] s0 (xs@ci::rs'')) src) (mk_tape sig (s0::lsb) (option_hd sig (xs@cj::rs0')) (tail sig (xs@cj::rs0'))) dst) *)
               cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta (mk_tape ? [s0] (option_hd ? (xs@cj::rs0')) (tail ? (xs@cj::rs0'))) dst)
                            (midtape ? lsb s0 (xs@ci::rs'')) src)
               [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd >nth_change_vec //
               >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec //
               >right_mk_tape normalize in match (left ??);
-              >Hmidta_src >Hmidta_dst >length_tail >Hrs0 >length_append 
-              >commutative_plus in match (pred ?); normalize
-              >length_append >(?:|lsa| = O)
-              [ normalize <plus_n_Sm <plus_n_Sm // | <(length_reverse ? lsa) >H1 % ]
+              >Hmidta_src >Hmidta_dst >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand >Hrs0
+              >length_append normalize >length_append >length_append
+              <(reverse_reverse ? lsa) >H1 normalize //
             | #hda #hdb #tla #tlb #H1 #H2 >H1 >H2
               >reverse_cons >reverse_cons #Hte
               lapply (Hte cj hdb (reverse ? xs@s0::reverse ? tlb) rs0' ?
@@ -649,7 +672,7 @@ lemma sem_match_step_termination :
                 >H1 in Hlen'; >H2 whd in ⊢ (??%%→?); #Hlen' 
                 >length_reverse >length_reverse destruct (Hlen') //
               | /2 by refl, trans_eq/ ] -Hte
-              #Hte * * #_ >Hte >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
+              #Hte #_ * * #_ >Hte >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
               cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta               
                         (mk_tape sig [hdb] (option_hd ? (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tlb)@cj::rs0')) (tail ? (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tlb)@cj::rs0'))) dst) 
                         (midtape ? lsb hda (reverse sig (reverse sig xs@s0::reverse sig tla)@ci::rs'')) src)
@@ -657,31 +680,85 @@ lemma sem_match_step_termination :
               >nth_change_vec // >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec //
               >right_mk_tape >Hmidta_src >Hmidta_dst 
               whd in match (left ??); whd in match (left ??); whd in match (right ??);
-              >length_tail >Hrs0 >length_append >length_append >length_reverse
+              >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand
+              whd in match (option_cons ???);
+              >Hrs0 >length_append whd in ⊢ (??(??%)); >length_append >length_reverse
               >length_append >commutative_plus in match (|reverse ??| + ?);
-              whd in match (|?::?|); >length_reverse >length_reverse >Hlen
-              <(length_reverse ? ls0) >H2 whd in match (|?::?|); 
-              >length_append normalize //
+              whd in match (|?::?|); >length_reverse >length_reverse
+              <(length_reverse ? lsa) >Hlen' >H2 >length_append
+              normalize //
             ]
           ]
         ]
-      | FIXME
-       (* lapply (\Pf Hss0) -Hss0 #Hss0 #Htc cut (tc = ta) 
+      | lapply (\Pf Hss0) -Hss0 #Hss0 #Htc cut (tc = ta) 
         [@Htc % % @(not_to_not ??? Hss0) #H destruct (H) %]
         -Htc #Htc destruct (Htc) #_ * #td * whd in ⊢ (%→?); * #_ 
-        #Htd destruct (Htd) * #te * * * # #_ >Hmidta_src >Hmidta_dst #Hte
-        lapply (Hte … (refl ??) … (refl ??)) * * #_ #Htb1 #Htb2
-        #s1 #rs1 >Hmidta_src #H destruct (H)
-        lapply (Hte … Hmidta_src … Hmidta_dst) -Hte #Hte destruct (Hte) %
-        [ @(eq_vec … (niltape ?)) #i #Hi
-          cases (true_or_false ((dst : DeqNat) == i)) #Hdsti
-          [ <(\P Hdsti) >(Htb1 … Hmidta_dst) >nth_change_vec // >Hmidta_dst
-            cases rs0 [|#r2 #rs2] %
-          | <Htb2 [|@(\Pf Hdsti)] >nth_change_vec_neq [| @(\Pf Hdsti)] % ]
-        | >Hs0 %{s0} % // #H destruct (H) @False_ind cases (Hss0) /2/ ] *)
-      ]
-    ]
-  ]
+        #Htd destruct (Htd) * #te * * * * >Hmidta_src >Hmidta_dst 
+        cases (lists_length_split ? ls ls0) #lsa * #lsb * * #Hlen #Hlsalsb
+        destruct (Hlsalsb)
+        [ <(reverse_reverse … ls) <(reverse_reverse … lsa)
+          cut (|reverse ? lsa| = |reverse ? ls|) [ // ] #Hlen'
+          @(list_cases2 … Hlen')
+          [ #H1 #H2 >H1 >H2 -H1 -H2 #_ #_ normalize in match (reverse ? [ ]); #Hte #_
+            lapply (Hte … (refl ??) … (refl ??)) -Hte #Hte destruct (Hte) * * #_
+            >Hmidta_dst #Htb1 lapply (Htb1 … (refl ??)) -Htb1 #Htb1 #Htb2
+            cut (tb = change_vec ?? ta (mk_tape ? (s0::lsa@lsb) (option_hd ? rs0) (tail ? rs0)) dst)
+            [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd >nth_change_vec //
+            >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //] >Hmidta_src >Hmidta_dst
+            >right_mk_tape normalize in match (left ??); normalize in match (right ??);
+            >Hmidta_src >Hmidta_dst >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand
+            normalize //
+          | #hda #hdb #tla #tlb #H1 #H2 >H1 >H2
+            >reverse_cons >reverse_cons >associative_append #Hte
+            lapply (Hte ???? (refl ??) ? s0 ? (reverse ? tla) ?? (refl ??))
+            [ >length_reverse >length_reverse cut (|hda::tla| = |hdb::tlb|) //
+              normalize #H destruct (H) // ] #Hte #_ #_ #_
+            * * #_ >Hte >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
+            cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta               
+                      (mk_tape sig (hda::lsb) (option_hd ? (reverse sig (reverse sig tla)@s0::rs0)) (tail ? (reverse sig (reverse sig tla)@s0::rs0))) dst) 
+                      (midtape ? [ ] hdb (reverse sig (reverse sig tlb)@s::rs)) src)
+            [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd 
+            >nth_change_vec // >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec //
+            >right_mk_tape >Hmidta_src >Hmidta_dst 
+            whd in match (left ??); whd in match (left ??); whd in match (right ??);
+            >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand >length_append
+            >length_reverse >length_reverse <(length_reverse ? ls) <Hlen'
+            >H1 normalize // ]
+       | #_ <(reverse_reverse … ls0) <(reverse_reverse … lsa)
+         cut (|reverse ? lsa| = |reverse ? ls0|) [ // ] #Hlen' 
+         @(list_cases2 … Hlen')
+         [ #H1 #H2 >H1 >H2 normalize in match (reverse ? [ ]); #_ #_ #Hte
+           lapply (Hte … (refl ??) … (refl ??)) -Hte #Hte destruct (Hte)
+           * * #_ >Hmidta_dst #Htb1 lapply (Htb1 … (refl ??)) -Htb1 #Htb1 #Htb2
+           cut (tb = change_vec (tape sig) (S n) ta (mk_tape ? (s0::ls0) (option_hd ? rs0) (tail ? rs0)) dst)
+           [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd >nth_change_vec //
+           >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //] >Hmidta_src >Hmidta_dst
+           >current_mk_tape >right_mk_tape normalize in ⊢ (??%); <opt_cons_tail_expand
+           normalize //
+         | #hda #hdb #tla #tlb #H1 #H2 >H1 >H2
+           >reverse_cons >reverse_cons #Hte #_ #_
+           lapply (Hte s0 hdb (reverse ? tlb) rs0 ?
+                    lsb s hda (reverse ? tla) rs ??)
+           [ /2 by cons_injective_l, nil/
+           | >length_reverse >length_reverse cut (|hda::tla| = |hdb::tlb|) //
+             normalize #H destruct (H) //
+           | /2 by refl, trans_eq/ ] -Hte
+           #Hte * * #_ >Hte >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec // #Htb1 #Htb2
+           cut (tb = change_vec ?? (change_vec (tape sig) (S n) ta               
+                     (mk_tape sig [hdb] (option_hd ? (reverse sig (reverse sig tlb)@s0::rs0)) (tail ? (reverse sig (reverse sig tlb)@s0::rs0))) dst) 
+                     (midtape ? lsb hda (reverse sig (reverse sig tla)@s::rs)) src)
+           [@daemon] -Htb1 -Htb2 #Htb >Htb whd 
+           >nth_change_vec // >nth_change_vec_neq // >nth_change_vec //
+           >right_mk_tape >Hmidta_src >Hmidta_dst 
+           whd in match (left ??); whd in match (left ??); whd in match (right ??);
+           >current_mk_tape <opt_cons_tail_expand >length_append
+           normalize in ⊢ (??%); >length_append >reverse_reverse
+           <(length_reverse ? lsa) >Hlen' >H2 normalize //
+         ]
+       ]
+     ]
+   ]
+ ]
 | #ta #tb #tc * #Hcomp1 #Hcomp2 * #td * * #Htest #Htd destruct (Htd)
   whd in ⊢ (%→?); #Htb destruct (Htb) #ls #x #xs #Hta_src
   lapply (refl ? (current ? (nth dst ? ta (niltape ?))))
@@ -711,21 +788,28 @@ lemma sem_match_step_termination :
         normalize #H destruct (H) ] ] ]
 qed.
 
-
-definition Pre_match_m ≝ 
-  λsrc,sig,n.λt: Vector (tape sig) (S n).
-  ∃x,xs.
-  nth src (tape sig) t (niltape sig) = midtape ? [] x xs.
-  
-lemma terminate_match_m :
+axiom terminate_match_m :
   ∀src,dst,sig,n,t.
   src ≠ dst → src < S n → dst < S n → 
-  Pre_match_m src sig n t → 
   match_m src dst sig n ↓ t.
-#src #dst #sig #n #t #Hneq #Hsrc #Hdst * #start * #xs
-#Hmid_src
-@(terminate_while … (sem_match_step src dst sig n Hneq Hsrc Hdst)) //
+(*#src #dst #sig #n #ta #Hneq #Hsrc #Hdst
+@(terminate_while … (sem_match_step_termination src dst sig n Hneq Hsrc Hdst)) // % #tb
+letin f ≝ (λt0:Vector (tape sig) (S n).|left ? (nth src (tape ?) t0 (niltape ?))|
+    +|option_cons ? (current ? (nth dst (tape ?) t0 (niltape ?)))
+      (right ? (nth dst (tape ?) t0 (niltape ?)))|)
+change with (f tb < f ta) in ⊢ (%→?); @(nat_elim1 (f tb)) 
+#x lapply (refl ? x) cases x in ⊢ (???%→%);
+[ #Hx 
+*
+#x #IH #Hx cases 
+
+ @IH % #tc change with (f tc < f tb) in ⊢ (%→?);
+      
+       )(|left @(nat_elim1 (|left ? (nth ? (tape ?) t (niltape ?))|
+    +|option_cons sig (current ? (nth dst (tape ?) t (niltape ?)))
+      (right ? (nth dst (tape ?) t (niltape ?)))|))
 <(change_vec_same … t dst (niltape ?))
+<(change_vec_same … t src (niltape ?)) in ⊢ (???(???%??));
 lapply (refl ? (nth dst (tape sig) t (niltape ?))) 
 cases (nth dst (tape sig) t (niltape ?)) in ⊢ (???%→?);
 [ #Htape_dst % #t1 whd in ⊢ (%→?); >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //]
@@ -757,4 +841,10 @@ cases (nth dst (tape sig) t (niltape ?)) in ⊢ (???%→?);
    | >Ht1 >nth_change_vec // ]
  ]
 ]
-qed.
\ No newline at end of file
+qed. *)
+
+lemma sem_match_m : ∀src,dst,sig,n.
+src ≠ dst → src < S n → dst < S n → 
+  match_m src dst sig n \vDash R_match_m src dst sig n.
+#src #dst #sig #n #Hneq #Hsrc #Hdst @WRealize_to_Realize [/2/| @wsem_match_m // ]
+qed.