]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/turing/multi_universal/match.ma
work in progress
[helm.git] / matita / matita / lib / turing / multi_universal / match.ma
index bf5e3d42b4fa33fbce9f37708f5faf6f9dc343d4..8f525c9f4f7188df65acfeb91114d4d1b072b18c 100644 (file)
@@ -215,10 +215,15 @@ definition R_compare ≝
    (current ? (nth i ? int (niltape ?)) ≠ current ? (nth j ? int (niltape ?)) ∨
     current ? (nth i ? int (niltape ?)) = None ? ∨
     current ? (nth j ? int (niltape ?)) = None ?) → outt = int) ∧
-  (∀ls,x,xs,ci,rs,ls0,cj,rs0. 
+  (∀ls,x,xs,ci,rs,ls0,rs0. 
     nth i ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@ci::rs) →
-    nth j ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@cj::rs0) →
+    nth j ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@rs0) →
     (∀c0. memb ? c0 (x::xs) = true → is_endc c0 = false) → 
+    (rs0 = [ ] → 
+     outt = change_vec ?? 
+           (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) ci rs) i)
+           (mk_tape sig (reverse ? xs@x::ls0) (None ?) []) j) ∨
+    ∀cj,rs1.rs0 = cj::rs1 →
     (is_endc ci = true ∨ ci ≠ cj) → 
     outt = change_vec ?? 
            (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) ci rs) i)
@@ -322,7 +327,7 @@ qed.
  *)
 
 definition match_step ≝ λsrc,dst,sig,n,is_startc,is_endc.
-  compare src dst sig n ·
+  compare src dst sig n is_endc ·
     (ifTM ?? (inject_TM ? (test_char ? (λa.is_endc a == false)) n src)
       (single_finalTM ??
         (parmove src dst sig n L is_startc · (inject_TM ? (move_r ?) n dst)))
@@ -336,34 +341,50 @@ definition Rtc_multi_true ≝
 definition Rtc_multi_false ≝ 
   λalpha,test,n,i.λt1,t2:Vector ? (S n).
     (∀c. current alpha (nth i ? t1 (niltape ?)) = Some ? c → test c = false) ∧ t2 = t1.
-   
+
+definition R_match_step_false ≝ 
+  λsrc,dst,sig,n,is_endc.λint,outt: Vector (tape sig) (S n).
+  ∀ls,x,xs,end,rs.
+  nth src ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@end::rs) →
+  (∀c0. memb ? c0 (x::xs) = true → is_endc c0 = false) → is_endc end = true →
+   ((current sig (nth dst (tape sig) int (niltape sig)) = None ? ) ∧ outt = int) ∨
+   (∃ls0,rs0. 
+    nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@rs0) ∧
+    ∀rsj,end,c. 
+    rs0 = c::rsj →
+    outt = change_vec ??
+           (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) end rs) src)
+           (midtape sig (reverse ? xs@x::ls0) c rsj) dst).
+(*  
 definition R_match_step_false ≝  
   λsrc,dst,sig,n,is_endc.λint,outt: Vector (tape sig) (S n).
    (((∃x.current ? (nth src ? int (niltape ?)) = Some ? x ∧ is_endc x = true) ∨
-     (* current ? (nth src ? int (niltape ?)) ≠ current ? (nth dst ? int (niltape ?)) ∨ *)   
      current sig (nth src (tape sig) int (niltape sig)) = None ? ∨
      current sig (nth dst (tape sig) int (niltape sig)) = None ? ) ∧ outt = int) ∨
-   ∃ls,ls0,rs,rs0,x,xs. ∀rsi,rsj,end,c. 
-    rs = end::rsi → rs0 = c::rsj →
-    is_endc x = false ∧ is_endc end = true ∧
-    nth src ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@rs) ∧
+   (∃ls,ls0,rs,rs0,x,xs. 
+    nth src ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@rs) ∧ is_endc x = false ∧
     nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@rs0) ∧
+    ∀rsi,rsj,end,c. 
+    rs = end::rsi → rs0 = c::rsj →
+    (∀c0. memb ? c0 (x::xs) = true → is_endc c0 = false) ∧ is_endc end = true ∧
+    nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@c::rsj) ∧
     outt = change_vec ??
            (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) end rsi) src)
-           (midtape sig (reverse ? xs@x::ls0) c rsj) dst.
+           (midtape sig (reverse ? xs@x::ls0) c rsj) dst).
+*)
 
 definition R_match_step_true ≝ 
   λsrc,dst,sig,n,is_startc,is_endc.λint,outt: Vector (tape sig) (S n).
   ∀s.current sig (nth src (tape sig) int (niltape sig)) = Some ? s → 
   is_startc s = true → 
   (∀c.c ∈ right ? (nth src (tape sig) int (niltape sig)) = true → is_startc c = false) →
-  (∀s1.current sig (nth dst (tape sig) int (niltape sig)) = Some ? s1 →
-   s ≠ s1 →  
+  (∀s1.current sig (nth dst (tape sig) int (niltape sig)) = Some ? s1 → s ≠ s1 →  
    outt = change_vec ?? int 
           (tape_move … (nth dst ? int (niltape ?)) (Some ? 〈s1,R〉)) dst ∧ is_endc s = false) ∧  
   (∀ls,x,xs,ci,rs,ls0,cj,rs0. 
     nth src ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@ci::rs) →
     nth dst ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x (xs@cj::rs0) → ci ≠ cj → 
+    (∀c0. memb ? c0 (x::xs) = true → is_endc c0 = false) → 
     outt = change_vec ?? int 
            (tape_move … (nth dst ? int (niltape ?)) (Some ? 〈x,R〉)) dst ∧ is_endc ci = false).
     
@@ -390,8 +411,9 @@ cases (acc_sem_inject … Hin (sem_test_char alpha test) int)
     | @sym_eq @Hnth_j @sym_not_eq // ] ] ]
 qed.
 
-axiom comp_list: ∀S:DeqSet. ∀l1,l2:list S. ∃l,tl1,tl2. 
-  l1 = l@tl1 ∧ l2 = l@tl2 ∧ ∀a,b,tla,tlb. tl1 = a::tla → tl2 = b::tlb → a≠b.
+axiom comp_list: ∀S:DeqSet. ∀l1,l2:list S.∀is_endc. ∃l,tl1,tl2. 
+  l1 = l@tl1 ∧ l2 = l@tl2 ∧ (∀c.c ∈ l = true → is_endc c = false) ∧
+  ∀a,tla. tl1 = a::tla → is_endc a = true ∨ (∀b,tlb.tl2 = b::tlb → a≠b).
   
 axiom daemon : ∀X:Prop.X.
 
@@ -402,7 +424,7 @@ lemma sem_match_step :
       R_match_step_true src dst sig n is_startc is_endc, 
       R_match_step_false src dst sig n is_endc ].
 #src #dst #sig #n #is_startc #is_endc #Hneq #Hsrc #Hdst 
-@(acc_sem_seq_app sig n … (sem_compare src dst sig n Hneq Hsrc Hdst)
+@(acc_sem_seq_app sig n … (sem_compare src dst sig n is_endc Hneq Hsrc Hdst)
     (acc_sem_if ? n … (sem_test_char_multi sig (λa.is_endc a == false) n src (le_S_S_to_le … Hsrc))
       (sem_seq … 
         (sem_parmoveL ???? is_startc Hneq Hsrc Hdst) 
@@ -412,7 +434,7 @@ lemma sem_match_step :
  #Htb #s #Hcurta_src #Hstart #Hnotstart %
  [ #s1 #Hcurta_dst #Hneqss1
    lapply Htb lapply Hcurtc -Htb -Hcurtc >(?:tc=ta) 
-   [|@Hcomp1 % % >Hcurta_src >Hcurta_dst @(not_to_not … Hneqss1) #H destruct (H) % ]
+   [|@Hcomp1 %2 % % >Hcurta_src >Hcurta_dst @(not_to_not … Hneqss1) #H destruct (H) % ]
    #Hcurtc * #te * * #_ #Hte >Hte // whd in ⊢ (%→?); * * #_ #Htbdst #Htbelse %
    [ @(eq_vec … (niltape ?)) #i #Hi cases (decidable_eq_nat i dst) #Hidst
      [ >Hidst >nth_change_vec // cases (current_to_midtape … Hcurta_dst)
@@ -420,8 +442,9 @@ lemma sem_match_step :
      | >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //] @sym_eq @Htbelse @sym_not_eq // ]
    | >Hcurtc in Hcurta_src; #H destruct (H) cases (is_endc s) in Hcend;
      normalize #H destruct (H) // ]
- |#ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Htasrc_mid #Htadst_mid #Hcicj
-  lapply (Hcomp2 … Htasrc_mid Htadst_mid Hcicj) -Hcomp2 #Hcomp2
+ |#ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Htasrc_mid #Htadst_mid #Hcicj #Hnotendc
+  lapply (Hcomp2 … Htasrc_mid Htadst_mid Hnotendc (or_intror ?? Hcicj))
+  -Hcomp2 #Hcomp2
   cases Htb #td * * #Htd #_ >Htasrc_mid in Hcurta_src; normalize in ⊢ (%→?);
   #H destruct (H)
   >(Htd ls ci (reverse ? xs) rs s ??? ls0 cj (reverse ? xs) s rs0 (refl ??)) //
@@ -455,40 +478,95 @@ lemma sem_match_step :
      normalize #H destruct (H) // ]
   ]
 |#intape #outtape #ta * #Hcomp1 #Hcomp2 * #tb * * #Hc #Htb 
+ whd in ⊢ (%→?); #Hout >Hout >Htb whd
+ #ls #c_src #xs #end #rs #Hmid_src #Hnotend #Hend
+ lapply (current_to_midtape sig (nth dst ? intape (niltape ?)))
+ cases (current … (nth dst ? intape (niltape ?))) in Hcomp1;
+  [#Hcomp1 #_ %1 % [% | @Hcomp1 %2 %2 % ]
+  |#c_dst cases (true_or_false (c_src == c_dst)) #Hceq
+    [#_ #Hmid_dst cases (Hmid_dst c_dst (refl …)) -Hmid_dst
+     #ls_dst * #rs_dst #Hmid_dst %2
+     cases (comp_list … (xs@end::rs) rs_dst is_endc) #xs1 * #rsi * #rsj * * * 
+     #Hrs_src #Hrs_dst #Hnotendc #Hneq    
+     %{ls_dst} %{rsj} % 
+      [<Hrs_dst >(\P Hceq) // ]]     
+         #rsi0 #rsj0 #end #c #Hend #Hc_dst
+         >Hrs_src in Hmid_src; >Hend #Hmid_src
+         >Hrs_dst in Hmid_dst; >Hc_dst <(\P Hceq) #Hmid_dst
+         cut (is_endc end = true ∨ end ≠ c)
+         [cases (Hneq … Hend) /2/ -Hneq #Hneq %2 @(Hneq … Hc_dst) ] #Hneq
+         lapply (Hcomp2 … Hmid_src Hmid_dst ? Hneq)
+          [#c0 #Hc0 cases (orb_true_l … Hc0) -Hc0 #Hc0
+            [ >(\P Hc0) //
+            | @Hnotendc // ] 
+          ]
+         -Hcomp2 #Hcomp2 <Hcomp2
+         % // % [ 
+           >Hcomp2 in Hc; >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //]
+            >nth_change_vec // #H lapply (H ? (refl …)) 
+            cases (is_endc end) [|normalize #H destruct (H) ]
+            #_ % // #c0 #Hc0 cases (orb_true_l … Hc0) -Hc0 #Hc0
+              [ >(\P Hc0) // | @Hnotendc // ]
+         |@Hmid_dst] 
+         ]
+      |#_ #Hcomp1 #Hsrc cases (Hsrc ? (refl ??)) -Hsrc #ls * #rs #Hsrc
+       %1 % 
+        [% % %{c_src} % // lapply (Hc c_src) -Hc >Hcomp1
+         [| %2 % % @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) // ]
+         cases (is_endc c_src) //
+         >Hsrc #Hc lapply (Hc (refl ??)) normalize #H destruct (H)
+        |@Hcomp1 %2 %1 %1 @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) //
+        ]
+      ]
+    ]
+  ] 
+qed.
+
+#intape #outtape #ta * #Hcomp1 #Hcomp2 * #tb * * #Hc #Htb 
  whd in ⊢ (%→?); #Hout >Hout >Htb whd
  lapply (current_to_midtape sig (nth src ? intape (niltape ?)))
  cases (current … (nth src ? intape (niltape ?))) in Hcomp1; 
-  [#Hcomp1 #_ %1 % [%1 %2 // | @Hcomp1 %1 %2 %]
+  [#Hcomp1 #_ %1 % [%1 %2 // | @Hcomp1 %2 %1 %2 %]
   |#c_src lapply (current_to_midtape sig (nth dst ? intape (niltape ?)))
    cases (current … (nth dst ? intape (niltape ?))) 
-    [#_ #Hcomp1 #_ %1 % [%2 % | @Hcomp1 %2 %]
+    [#_ #Hcomp1 #_ %1 % [%2 % | @Hcomp1 %2 % % % #H destruct (H)]
     |#c_dst cases (true_or_false (c_src == c_dst)) #Hceq
       [#Hmid_dst cases (Hmid_dst c_dst (refl …)) -Hmid_dst
-       #ls_dst * #rs_dst #Hmid_dst #
+       #ls_dst * #rs_dst #Hmid_dst #Hcomp1
        #Hmid_src cases (Hmid_src c_src (refl …)) -Hmid_src
-       #ls_src * #rs_src #Hmid_src %2 
-       cases (comp_list … rs_src rs_dst) #xs * #rsi * #rsj * * 
-       #Hrs_src #Hrs_dst #Hneq    
-       %{ls_src} %{ls_dst} %{rsi} %{rsj} %{c_src} %{xs} 
-       #rsi0 #rsj0 #end #c #Hend #Hc_dst
-       >Hrs_src in Hmid_src; >Hend #Hmid_src
-       >Hrs_dst in Hmid_dst; >Hc_dst <(\P Hceq) #Hmid_dst
-       lapply(Hcomp2 … Hmid_src Hmid_dst ?)
-        [@(Hneq … Hend Hc_dst)]
-       -Hcomp2 #Hcomp2 <Hcomp2
-        % // % [ % 
-          [>Hcomp2 in Hc; >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //]
-           >nth_change_vec // #H lapply (H ? (refl …)) 
-           cases (is_endc end) normalize //
-          |@Hmid_src]
-          |@Hmid_dst]
+       #ls_src * #rs_src #Hmid_src
+       cases (true_or_false (is_endc c_src)) #Hc_src
+       [ % % [ % % %{c_src} % // | @Hcomp1 % %{c_src} % // ]
+       | %2 cases (comp_list … rs_src rs_dst is_endc) #xs * #rsi * #rsj * * * 
+         #Hrs_src #Hrs_dst #Hnotendc #Hneq    
+         %{ls_src} %{ls_dst} %{rsi} %{rsj} %{c_src} %{xs} % 
+           [% [% // <Hrs_src //|<Hrs_dst >(\P Hceq) // ]]     
+         #rsi0 #rsj0 #end #c #Hend #Hc_dst
+         >Hrs_src in Hmid_src; >Hend #Hmid_src
+         >Hrs_dst in Hmid_dst; >Hc_dst <(\P Hceq) #Hmid_dst
+         cut (is_endc end = true ∨ end ≠ c)
+         [cases (Hneq … Hend) /2/ -Hneq #Hneq %2 @(Hneq … Hc_dst) ] #Hneq
+         lapply (Hcomp2 … Hmid_src Hmid_dst ? Hneq)
+          [#c0 #Hc0 cases (orb_true_l … Hc0) -Hc0 #Hc0
+            [ >(\P Hc0) //
+            | @Hnotendc // ] 
+          ]
+         -Hcomp2 #Hcomp2 <Hcomp2
+         % // % [ 
+           >Hcomp2 in Hc; >nth_change_vec_neq [|@sym_not_eq //]
+            >nth_change_vec // #H lapply (H ? (refl …)) 
+            cases (is_endc end) [|normalize #H destruct (H) ]
+            #_ % // #c0 #Hc0 cases (orb_true_l … Hc0) -Hc0 #Hc0
+              [ >(\P Hc0) // | @Hnotendc // ]
+         |@Hmid_dst] 
+         ]
       |#_ #Hcomp1 #Hsrc cases (Hsrc ? (refl ??)) -Hsrc #ls * #rs #Hsrc
        %1 % 
         [% % %{c_src} % // lapply (Hc c_src) -Hc >Hcomp1
-         [| % % @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) // ]
+         [| %2 % % @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) // ]
          cases (is_endc c_src) //
          >Hsrc #Hc lapply (Hc (refl ??)) normalize #H destruct (H)
-        |@Hcomp1 %1 %1 @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) //
+        |@Hcomp1 %2 %1 %1 @(not_to_not ??? (\Pf Hceq)) #H destruct (H) //
         ]
       ]
     ]
@@ -504,14 +582,23 @@ definition R_match_m ≝
   (((∃x.current ? (nth i ? int (niltape ?)) = Some ? x ∧ is_endc x = true) ∨
     current ? (nth i ? int (niltape ?)) = None ? ∨
     current ? (nth j ? int (niltape ?)) = None ?) → outt = int) ∧
-  (∀ls,x,xs,ci,rs,ls0,x0,rs0. 
+  (∀ls,x,xs,ci,rs,ls0,x0,rs0.
+    (∀x. is_startc x ≠ is_endc x) → 
     is_startc x = true → is_endc ci = true → 
+    (∀z. memb ? z (x::xs) = true → is_endc x = false) →
     nth i ? int (niltape ?) = midtape sig ls x (xs@ci::rs) →
     nth j ? int (niltape ?) = midtape sig ls0 x0 rs0 →
-    ∃l,cj,l1.x0::rs0 = l@x::xs@cj::l1 ∧
-    outt = change_vec ?? 
-           (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) ci rs) i)
-           (midtape sig ((reverse ? (l@x::xs))@ls0) cj l1) j).
+    (∃l,l1.x0::rs0 = l@x::xs@l1 ∧
+     ∀cj,l2.l1=cj::l2 →
+     outt = change_vec ?? 
+            (change_vec ?? int (midtape sig (reverse ? xs@x::ls) ci rs) i)
+            (midtape sig ((reverse ? (l@x::xs))@ls0) cj l2) j) ∨
+    ∀l,l1.x0::rs0 ≠ l@x::xs@l1).
+
+(*
+axiom sub_list_dec: ∀A.∀l,ls:list A. 
+  ∃l1,l2. l = l1@ls@l2 ∨ ∀l1,l2. l ≠ l1@ls@l2.
+*)
 
 lemma wsem_match_m : ∀src,dst,sig,n,is_startc,is_endc.
 src ≠ dst → src < S n → dst < S n → 
@@ -519,23 +606,48 @@ src ≠ dst → src < S n → dst < S n →
 #src #dst #sig #n #is_startc #is_endc #Hneq #Hsrc #Hdst #ta #k #outc #Hloop
 lapply (sem_while … (sem_match_step src dst sig n is_startc is_endc Hneq Hsrc Hdst) … Hloop) //
 -Hloop * #tb * #Hstar @(star_ind_l ??????? Hstar) -Hstar
-[ #tc whd in ⊢ (%→?); * 
+[ #tc whd in ⊢ (%→%); * 
   [ * * [ *
     [ * #cur_src * #H1 #H2 #Houtc %   
       [ #_ @Houtc
-      | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #_ #_ #Hnthi #Hnthj
-        >Hnthi in Hcicj; >Hnthj normalize in ⊢ (%→?); * #H @False_ind @H %
+      | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Hdiff #Hstartc #Hendc #Hnotend #Hnthi 
+        @False_ind
+        >Hnthi in H1; whd in ⊢ (??%?→?); #H destruct (H) cases (Hdiff cur_src)
+        #Habs @Habs //
       ]
-  | #Hci #Houtc %
-    [ #_ @Houtc
-    | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Hnthi >Hnthi in Hci;
-      normalize in ⊢ (%→?); #H destruct (H) ] ]
-  | #Hcj #Houtc %
-    [ #_ @Houtc
-    | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #_ #Hnthj >Hnthj in Hcj;
-      normalize in ⊢ (%→?); #H destruct (H) ] ]
-
-
-
-[ #tc whd in ⊢ (%→?); * * [ *
+    | #Hci #Houtc %
+      [ #_ @Houtc
+      | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Hdiff #Hstartc #Hendc #Hnotend 
+        #Hnthi >Hnthi in Hci; normalize in ⊢ (%→?); #H destruct (H) ] ]
+    | #Hcj #Houtc %
+      [ #_ @Houtc
+      | #ls #x #xs #ci #rs #ls0 #cj #rs0 #Hdiff #Hstartc #Hendc #_ #_ #Hnthj >Hnthj in Hcj;
+        normalize in ⊢ (%→?); #H destruct (H) ] 
+    ]
+  |* #ls * #ls0 * #rs * #rs0 * #x0 * #xs * * * #Hsrc #Hx0 #Hdst #H %
+    [>Hsrc * 
+      [* [* #x * whd in ⊢ (??%?→?); #Habs destruct (Habs) >Hx0 #Habs destruct (Habs)
+                |whd in ⊢ (??%?→?); #Habs destruct (Habs) ]
+         |>Hdst whd in ⊢ (??%?→?); #Habs destruct (Habs)  ]
+    |#ls1 #x1 #xs1 #ci #rsi #ls2 #x2 #rs2 
+     #Hdiff #Hstart #Hend #Hnotend 
+     >Hsrc #Hsrc1 destruct (Hsrc1) >Hdst #Hdst1 destruct (Hdst1) 
+     %1 %{[ ]} %{rs0} normalize in ⊢ (%→?); #Heq #cj #l2 #Hl1
+     cut (xs=xs1) 
+       [@(append_l1_injective_r … rs0 rs0 (refl …)) @(cons_injective_r …Heq)] 
+     #eqxs <eqxs 
+     whd in match (append ? [ ] (x2::xs)); >reverse_cons >associative_append
+     normalize in match (append ? [x2] ls2);
+     cases (H rsi l2 ci cj ? Hl1) 
+      [* #_ #_ #H3 @H3  
+      |>eqxs in e0; #e0 @(append_l2_injective … e0) // 
+      ] 
+    ]
+  ]
+|#tc #td #te #Hd #Hstar #IH #He lapply (IH He) -IH *
+    #IH1 #IH2 % [@IH1]
+    
+    
+     cases (comp_list ? (x1::xs1@ci::rsi) (x2::rs2) is_endc)
+     #l * #tl1 * #tl2 * * * #H1 #H2 #H3 #H4