]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/turing/universal/match_machines.ma
adding match_machines and removing trans_to_tuples
[helm.git] / matita / matita / lib / turing / universal / match_machines.ma
diff --git a/matita/matita/lib/turing/universal/match_machines.ma b/matita/matita/lib/turing/universal/match_machines.ma
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ea7ab99
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,728 @@
+(*
+    ||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 "turing/universal/tuples.ma".
+include "turing/universal/marks.ma".
+
+(*
+l0 x* a l1 x0* a0 l2 ------> l0 x a* l1 x0 a0* l2
+   ^                               ^
+
+if current (* x *) = #
+   then 
+   else if x = 0
+      then move_right; ----
+           adv_to_mark_r;
+           if current (* x0 *) = 0
+              then advance_mark ----
+                   adv_to_mark_l;
+                   advance_mark
+              else STOP
+      else x = 1 (* analogo *)
+
+*)
+
+
+(*
+   MARK NEXT TUPLE machine
+   (partially axiomatized)
+   
+   marks the first character after the first bar (rightwards)
+ *)
+definition mark_next_tuple ≝ 
+  seq ? (adv_to_mark_r ? bar_or_grid)
+     (ifTM ? (test_char ? (λc:STape.is_bar (\fst c)))
+       (move_right_and_mark ?) (nop ?) tc_true).
+
+definition R_mark_next_tuple ≝ 
+  λt1,t2.
+    ∀ls,c,rs1,rs2.
+    (* c non può essere un separatore ... speriamo *)
+    t1 = midtape STape ls c (rs1@〈grid,false〉::rs2) → 
+    no_marks rs1 → no_grids rs1 → bar_or_grid c = false → 
+    (∃rs3,rs4,d,b.rs1 = rs3 @ 〈bar,false〉 :: rs4 ∧
+      no_bars rs3 ∧
+      Some ? 〈d,b〉 = option_hd ? (rs4@〈grid,false〉::rs2) ∧
+      t2 = midtape STape (〈bar,false〉::reverse ? rs3@c::ls) 〈d,true〉 (tail ? (rs4@〈grid,false〉::rs2)))
+    ∨
+    (no_bars rs1 ∧ t2 = midtape ? (reverse ? rs1@c::ls) 〈grid,false〉 rs2).
+     
+axiom daemon :∀P:Prop.P.
+
+axiom tech_split :
+  ∀A:DeqSet.∀f,l.
+   (∀x.memb A x l = true → f x = false) ∨
+   (∃l1,c,l2.f c = true ∧ l = l1@c::l2 ∧ ∀x.memb ? x l1 = true → f x = false).
+(*#A #f #l elim l
+[ % #x normalize #Hfalse *)
+     
+theorem sem_mark_next_tuple :
+  Realize ? mark_next_tuple R_mark_next_tuple.
+#intape 
+lapply (sem_seq ? (adv_to_mark_r ? bar_or_grid)
+         (ifTM ? (test_char ? (λc:STape.is_bar (\fst c))) (move_right_and_mark ?) (nop ?) tc_true) ????)
+[@sem_if [5: // |6: @sem_move_right_and_mark |7: // |*:skip]
+| //
+|||#Hif cases (Hif intape) -Hif
+   #j * #outc * #Hloop * #ta * #Hleft #Hright
+   @(ex_intro ?? j) @ex_intro [|% [@Hloop] ]
+   -Hloop
+   #ls #c #rs1 #rs2 #Hrs #Hrs1 #Hrs1' #Hc
+   cases (Hleft … Hrs)
+   [ * #Hfalse >Hfalse in Hc; #Htf destruct (Htf)
+   | * #_ #Hta cases (tech_split STape (λc.is_bar (\fst c)) rs1)
+     [ #H1 lapply (Hta rs1 〈grid,false〉 rs2 (refl ??) ? ?)
+       [ * #x #b #Hx whd in ⊢ (??%?); >(Hrs1' … Hx) >(H1 … Hx) %
+       | %
+       | -Hta #Hta cases Hright
+         [ * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Hcurrent
+           @False_ind cases (Hcurrent 〈grid,false〉 ?)
+           [ normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse)
+           | >Hta % ]
+         | * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Hcurrent
+           cases (Hcurrent 〈grid,false〉 ?)
+           [  #_ #Htb whd in ⊢ (%→?); #Houtc
+             %2 %
+             [ @H1
+             | >Houtc >Htb >Hta % ]
+           | >Hta % ]
+         ]
+       ]
+    | * #rs3 * #c0 * #rs4 * * #Hc0 #Hsplit #Hrs3
+      % @(ex_intro ?? rs3) @(ex_intro ?? rs4)
+     lapply (Hta rs3 c0 (rs4@〈grid,false〉::rs2) ???)
+     [ #x #Hrs3' whd in ⊢ (??%?); >Hsplit in Hrs1;>Hsplit in Hrs3;
+       #Hrs3 #Hrs1 >(Hrs1 …) [| @memb_append_l1 @Hrs3'|]
+       >(Hrs3 … Hrs3') @Hrs1' >Hsplit @memb_append_l1 //
+     | whd in ⊢ (??%?); >Hc0 %
+     | >Hsplit >associative_append % ] -Hta #Hta
+       cases Hright
+       [ * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Hta'
+         whd in ⊢ (%→?); #Htb
+         cases (Hta' c0 ?)
+         [ #_ #Htb' >Htb' in Htb; #Htb
+           generalize in match Hsplit; -Hsplit
+           cases rs4 in Hta;
+           [ #Hta #Hsplit >(Htb … Hta)
+             >(?:c0 = 〈bar,false〉)
+             [ @(ex_intro ?? grid) @(ex_intro ?? false)
+               % [ % [ % 
+               [(* Hsplit *) @daemon |(*Hrs3*) @daemon ] | % ] | % ] 
+               | (* Hc0 *) @daemon ]
+           | #r5 #rs5 >(eq_pair_fst_snd … r5)
+             #Hta #Hsplit >(Htb … Hta)
+             >(?:c0 = 〈bar,false〉)
+             [ @(ex_intro ?? (\fst r5)) @(ex_intro ?? (\snd r5))
+               % [ % [ % [ (* Hc0, Hsplit *) @daemon | (*Hrs3*) @daemon ] | % ]
+                     | % ] | (* Hc0 *) @daemon ] ] | >Hta % ]
+             | * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Hta'
+               whd in ⊢ (%→?); #Htb
+               cases (Hta' c0 ?)
+               [ #Hfalse @False_ind >Hfalse in Hc0;
+                 #Hc0 destruct (Hc0)
+               | >Hta % ]
+]]]]
+qed.
+
+definition init_current_on_match ≝ 
+  (seq ? (move_l ?)
+    (seq ? (adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+      (seq ? (move_r ?) (mark ?)))).
+          
+definition R_init_current_on_match ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,l2,c,rs. no_grids l1 → is_grid c = false → 
+  t1 = midtape STape (l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::l2)  〈grid,false〉 rs → 
+  t2 = midtape STape (〈grid,false〉::l2) 〈c,true〉 ((reverse ? l1)@〈grid,false〉::rs).
+
+lemma sem_init_current_on_match : 
+  Realize ? init_current_on_match R_init_current_on_match.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? (sem_move_l ?)
+        (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+           (sem_seq ????? (sem_move_r ?) (sem_mark ?))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #l2 #c #rs #Hl1 #Hc #Hintape
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta -Hintape 
+generalize in match Hl1; cases l1
+  [#Hl1 whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Hta
+   * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb … Hta) -Hta
+    [* >Hc #Htemp destruct (Htemp) ]
+   * #_ #Htc lapply (Htc [ ] 〈grid,false〉 ? (refl ??) (refl …) Hl1) 
+   whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); -Htc #Htc
+   * #td * whd in ⊢ (%→?); #Htd lapply (Htd … Htc) -Htc -Htd 
+   whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htd
+   whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htd) -Houtc #Houtc
+   >Houtc % 
+  |#d #tl #Htl whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Hta
+   * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb … Hta) -Htb
+    [* >(Htl … (memb_hd …)) #Htemp destruct (Htemp)]    
+   * #Hd >append_cons #Htb lapply (Htb … (refl ??) (refl …) ?)
+    [#x #membx cases (memb_append … membx) -membx #membx
+      [@Htl @memb_cons @membx | >(memb_single … membx) @Hc]]-Htb  #Htb
+   * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htb -Htc 
+   >reverse_append >associative_append whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htc
+   whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htc) -Houtc #Houtc 
+   >Houtc >reverse_cons >associative_append % 
+  ]
+qed.   
+
+(*
+definition init_current_gen ≝ 
+  seq ? (adv_to_mark_l ? (is_marked ?))
+    (seq ? (clear_mark ?)
+       (seq ? (move_l ?)
+         (seq ? (adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+            (seq ? (move_r ?) (mark ?))))).
+          
+definition R_init_current_gen ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,c,l2,b,l3,c1,rs,c0,b0. no_marks l1 → no_grids l2 →
+  Some ? 〈c0,b0〉 = option_hd ? (reverse ? (〈c,true〉::l2)) → 
+  t1 = midtape STape (l1@〈c,true〉::l2@〈grid,b〉::l3) 〈c1,false〉 rs → 
+  t2 = midtape STape (〈grid,b〉::l3) 〈c0,true〉
+        ((tail ? (reverse ? (l1@〈c,false〉::l2))@〈c1,false〉::rs)).
+
+lemma sem_init_current_gen : Realize ? init_current_gen R_init_current_gen.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_l ? (is_marked ?))
+        (sem_seq ????? (sem_clear_mark ?)
+          (sem_seq ????? (sem_move_l ?)
+            (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+              (sem_seq ????? (sem_move_r ?) (sem_mark ?))))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #c #l2 #b #l3 #c1 #rs #c0 #b0 #Hl1 #Hl2 #Hc #Hintape
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta cases (Hta … Hintape) -Hta -Hintape
+  [ * #Hfalse normalize in Hfalse; destruct (Hfalse) ]
+* #_ #Hta lapply (Hta l1 〈c,true〉 ? (refl ??) ??) [@Hl1|%] -Hta #Hta
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb lapply (Htb … Hta) -Htb -Hta #Htb 
+* #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htc -Htb 
+generalize in match Hc; generalize in match Hl2; cases l2
+  [#_ whd in ⊢ ((???%)→?); #Htemp destruct (Htemp) 
+   whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htc
+   * #td * whd in ⊢ (%→?); #Htd cases (Htd … Htc) -Htd
+    [2: * whd in ⊢ (??%?→?); #Htemp destruct (Htemp) ]
+   * #_ #Htd >Htd in Htc; -Htd #Htd
+   * #te * whd in ⊢ (%→?); #Hte lapply (Hte … Htd) -Htd
+   >reverse_append >reverse_cons 
+   whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Hte
+   whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Hte) -Houtc -Hte #Houtc
+   >Houtc %
+  |#d #tl #Htl #Hc0 whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htc
+   * #td * whd in ⊢ (%→?); #Htd cases (Htd … Htc) -Htd
+    [* >(Htl … (memb_hd …)) whd in ⊢ (??%?→?); #Htemp destruct (Htemp)]    
+   * #Hd #Htd lapply (Htd … (refl ??) (refl ??) ?)
+    [#x #membx @Htl @memb_cons @membx] -Htd #Htd
+   * #te * whd in ⊢ (%→?); #Hte lapply (Hte … Htd) -Htd
+   >reverse_append >reverse_cons >reverse_cons
+   >reverse_cons in Hc0; >reverse_cons cases (reverse ? tl)
+     [normalize in ⊢ (%→?); #Hc0 destruct (Hc0) #Hte 
+      whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Hte) -Houtc -Hte #Houtc
+      >Houtc %
+     |* #c2 #b2 #tl2 normalize in ⊢ (%→?); #Hc0 destruct (Hc0)  
+      whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Hte 
+      whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Hte) -Houtc -Hte #Houtc
+      >Houtc >associative_append >associative_append >associative_append %
+     ]
+   ]
+qed.
+*)
+
+definition init_current ≝ 
+  seq ? (adv_to_mark_l ? (is_marked ?))
+    (seq ? (clear_mark ?)
+       (seq ? (adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+          (seq ? (move_r ?) (mark ?)))).
+          
+definition R_init_current ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,c,l2,b,l3,c1,rs,c0,b0. no_marks l1 → no_grids l2 → is_grid c = false → 
+  Some ? 〈c0,b0〉 = option_hd ? (reverse ? (〈c,true〉::l2)) → 
+  t1 = midtape STape (l1@〈c,true〉::l2@〈grid,b〉::l3) 〈c1,false〉 rs → 
+  t2 = midtape STape (〈grid,b〉::l3) 〈c0,true〉
+        ((tail ? (reverse ? (l1@〈c,false〉::l2))@〈c1,false〉::rs)).
+
+lemma sem_init_current : Realize ? init_current R_init_current.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_l ? (is_marked ?))
+        (sem_seq ????? (sem_clear_mark ?)
+           (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+             (sem_seq ????? (sem_move_r ?) (sem_mark ?)))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop]
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta 
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb 
+* #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc 
+* #td * whd in ⊢ (%→%→?); #Htd #Houtc
+#l1 #c #l2 #b #l3 #c1 #rs #c0 #b0 #Hl1 #Hl2 #Hc #Hc0 #Hintape
+cases (Hta … Hintape) [ * #Hfalse normalize in Hfalse; destruct (Hfalse) ]
+-Hta * #_ #Hta lapply (Hta l1 〈c,true〉 ? (refl ??) ??) [@Hl1|%]
+-Hta #Hta lapply (Htb … Hta) -Htb #Htb cases (Htc … Htb) [ >Hc -Hc * #Hc destruct (Hc) ] 
+-Htc * #_ #Htc lapply (Htc … (refl ??) (refl ??) ?) [@Hl2]
+-Htc #Htc lapply (Htd … Htc) -Htd
+>reverse_append >reverse_cons 
+>reverse_cons in Hc0; cases (reverse … l2)
+[ normalize in ⊢ (%→?); #Hc0 destruct (Hc0)
+  #Htd >(Houtc … Htd) %
+| * #c2 #b2 #tl2 normalize in ⊢ (%→?);
+  #Hc0 #Htd >(Houtc … Htd)
+  whd in ⊢ (???%); destruct (Hc0)
+  >associative_append >associative_append %
+]
+qed.
+
+definition match_tuple_step ≝ 
+  ifTM ? (test_char ? (λc:STape.¬ is_grid (\fst c))) 
+   (single_finalTM ? 
+     (seq ? compare
+      (ifTM ? (test_char ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+        (nop ?)
+        (seq ? mark_next_tuple 
+           (ifTM ? (test_char ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+             (mark ?) (seq ? (move_l ?) init_current) tc_true)) tc_true)))
+    (nop ?) tc_true.
+
+definition R_match_tuple_step_true ≝ λt1,t2.
+  ∀ls,cur,rs.t1 = midtape STape ls cur rs → 
+  \fst cur ≠ grid ∧ 
+  (∀ls0,c,l1,l2,c1,l3,l4,rs0,n.
+   only_bits_or_nulls l1 → no_marks l1 (* → no_grids l2 *) → 
+   bit_or_null c = true → bit_or_null c1 = true →
+   only_bits_or_nulls l3 → S n = |l1| → |l1| = |l3| →
+   table_TM (S n) (l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::l4) → 
+   ls = 〈grid,false〉::ls0 → cur = 〈c,true〉 → 
+   rs = l1@〈grid,false〉::l2@〈c1,true〉::l3@〈comma,false〉::l4@〈grid,false〉::rs0 → 
+   (* facciamo match *)
+   (〈c,false〉::l1 = 〈c1,false〉::l3 ∧
+   t2 = midtape ? (reverse ? l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::ls0) 〈grid,false〉
+         (l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,true〉::l4@〈grid,false〉::rs0))
+   ∨
+   (* non facciamo match e marchiamo la prossima tupla *)
+   (〈c,false〉::l1 ≠ 〈c1,false〉::l3 ∧
+    ∃c2,l5,l6.l4 = l5@〈bar,false〉::〈c2,false〉::l6 ∧
+    (* condizioni su l5 l6 l7 *)
+    t2 = midtape STape (〈grid,false〉::ls0) 〈c,true〉 
+          (l1@〈grid,false〉::l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::
+           l5@〈bar,false〉::〈c2,true〉::l6@〈grid,false〉::rs0))
+   ∨  
+   (* non facciamo match e non c'è una prossima tupla:
+      non specifichiamo condizioni sul nastro di output, perché
+      non eseguiremo altre operazioni, quindi il suo formato non ci interessa *)
+   (〈c,false〉::l1 ≠ 〈c1,false〉::l3 ∧ no_bars l4 ∧ current ? t2 = Some ? 〈grid,true〉)).  
+  
+definition R_match_tuple_step_false ≝ λt1,t2.
+  ∀ls,c,rs.t1 = midtape STape ls c rs → is_grid (\fst c) = true ∧ t2 = t1.
+  
+include alias "basics/logic.ma". 
+
+(*
+lemma eq_f4: ∀A1,A2,A3,A4,B.∀f:A1 → A2 →A3 →A4 →B.
+  ∀x1,x2,x3,x4,y1,y2,y3,y4. x1 = y1 → x2 = y2 →x3=y3 →x4 = y4 →   
+    f x1 x2 x3 x4 = f y1 y2 y3 y4.
+//
+qed-. *)
+
+lemma some_option_hd: ∀A.∀l:list A.∀a.∃b.
+  Some ? b = option_hd ? (l@[a]) .
+#A #l #a cases l normalize /2/
+qed.
+
+axiom tech_split2 : ∀A,l1,l2,l3,l4,x. 
+  memb A x l1 = false → memb ? x l3 = false → 
+  l1@x::l2 = l3@x::l4 → l1 = l3 ∧ l2 = l4.
+  
+axiom injective_append : ∀A,l.injective … (λx.append A x l).
+
+lemma sem_match_tuple_step: 
+    accRealize ? match_tuple_step (inr … (inl … (inr … start_nop))) 
+    R_match_tuple_step_true R_match_tuple_step_false.
+@(acc_sem_if_app … (sem_test_char ? (λc:STape.¬ is_grid (\fst c))) …
+  (sem_seq … sem_compare
+    (sem_if … (sem_test_char ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+      (sem_nop …)
+        (sem_seq … sem_mark_next_tuple 
+           (sem_if … (sem_test_char ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+             (sem_mark ?) (sem_seq … (sem_move_l …) (sem_init_current …))))))
+  (sem_nop ?) …)
+[(* is_grid: termination case *)
+ 2:#t1 #t2 #t3 whd in ⊢ (%→?); #H #H1 whd #ls #c #rs #Ht1
+  cases (H c ?) [2: >Ht1 %] #Hgrid #Heq %
+    [@injective_notb @Hgrid | <Heq @H1]
+|#tapea #tapeout #tapeb whd in ⊢ (%→?); #Hcur
+ * #tapec * whd in ⊢ (%→?); #Hcompare #Hor 
+ #ls #cur #rs #Htapea >Htapea in Hcur; #Hcur cases (Hcur ? (refl ??)) 
+ -Hcur #Hcur #Htapeb %
+ [ % #Hfalse >Hfalse in Hcur; normalize #Hfalse1 destruct (Hfalse1)]
+ #ls0 #c #l1 #l2 #c1 #l3 #l4 #rs0 #n #Hl1bitnull #Hl1marks #Hc #Hc1 #Hl3 #eqn
+ #eqlen #Htable #Hls #Hcur #Hrs -Htapea >Hls in Htapeb; >Hcur >Hrs #Htapeb
+ cases (Hcompare … Htapeb) -Hcompare -Htapeb * #_ #_ #Hcompare
+ cases (Hcompare c c1 l1 l3 l2 (l4@〈grid,false〉::rs0) eqlen Hl1bitnull Hl3 Hl1marks … (refl …) Hc ?)  
+ -Hcompare 
+   [* #Htemp destruct (Htemp) #Htapec %1 % % [%]
+    >Htapec in Hor; -Htapec *
+     [2: * #t3 * whd in ⊢ (%→?); #H @False_ind
+      cases (H … (refl …)) whd in ⊢ ((??%?)→?); #H destruct (H)
+     |* #taped * whd in ⊢ (%→?); #Htaped cases (Htaped ? (refl …)) -Htaped *
+      #Htaped whd in ⊢ (%→?); #Htapeout >Htapeout >Htaped
+      %
+     ]
+   |* #la * #c' * #d' * #lb * #lc * * * #H1 #H2 #H3 #Htapec 
+    cut (〈c,false〉::l1 ≠ 〈c1,false〉::l3) 
+      [>H2 >H3 elim la
+        [@(not_to_not …H1) normalize #H destruct % 
+        |#x #tl @not_to_not normalize #H destruct // 
+        ]
+      ] #Hnoteq
+    cut (bit_or_null d' = true) 
+      [cases la in H3;
+        [normalize in ⊢ (%→?); #H destruct //
+        |#x #tl #H @(Hl3 〈d',false〉)
+         normalize in H; destruct @memb_append_l2 @memb_hd
+        ] 
+      ] #Hd'
+    >Htapec in Hor; -Htapec *
+     [* #taped * whd in ⊢ (%→?); #H @False_ind
+      cases (H … (refl …)) >(bit_or_null_not_grid ? Hd') #Htemp destruct (Htemp)
+     |* #taped * whd in ⊢ (%→?); #H cases (H … (refl …)) -H #_
+      #Htaped * #tapee * whd in ⊢ (%→?); #Htapee  
+      <(associative_append ? lc (〈comma,false〉::l4)) in Htaped; #Htaped
+      cases (Htapee … Htaped ???) -Htaped -Htapee 
+       [* #rs3 * * (* we proceed by cases on rs4 *) 
+         [(* rs4 is empty : the case is absurd since the tape
+            cannot end with a bar *)
+          * #d * #b * * * #Heq1 @False_ind 
+          cut (∀A,l1,l2.∀a:A. a::l1@l2=(a::l1)@l2) [//] #Hcut 
+          >Hcut in Htable; >H3 >associative_append
+          normalize >Heq1 <associative_append >Hcut
+          <associative_append #Htable @(absurd … Htable) 
+          @last_of_table
+         |(* rs4 not empty *)
+          * #d2 #b2 #rs3' * #d  * #b * * * #Heq1 #Hnobars
+          cut (memb STape 〈d2,b2〉 (l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::l4) = true)
+            [@memb_append_l2
+             cut (∀A,l1,l2.∀a:A. a::l1@l2=(a::l1)@l2) [//] #Hcut
+             >Hcut >H3 >associative_append @memb_append_l2 
+             @memb_cons >Heq1 @memb_append_l2 @memb_cons @memb_hd] #d2intable
+          cut (is_grid d2 = false) 
+            [@(no_grids_in_table … Htable … 〈d2,b2〉 d2intable)] #Hd2
+          cut (b2 = false) 
+            [@(no_marks_in_table … Htable … 〈d2,b2〉 d2intable)] #Hb2 
+          >Hb2 in Heq1; #Heq1 -Hb2 -b2
+          whd in ⊢ ((???%)→?); #Htemp destruct (Htemp) #Htapee >Htapee -Htapee *
+           [(* we know current is not grid *)
+            * #tapef * whd in ⊢ (%→?); #Htapef 
+            cases (Htapef … (refl …)) >Hd2 #Htemp destruct (Htemp) 
+           |* #tapef * whd in ⊢ (%→?); #Htapef 
+            cases (Htapef … (refl …)) #_ -Htapef #Htapef
+            * #tapeg >Htapef -Htapef * 
+            (* move_l *)
+            whd in ⊢ (%→?); 
+            #H lapply (H … (refl …)) whd in ⊢ (???%→?); -H  #Htapeg
+            >Htapeg -Htapeg
+            (* init_current *)
+             whd in ⊢ (%→?); #Htapeout
+             cases (some_option_hd ? (reverse ? (reverse ? la)) 〈c',true〉)
+             * #c00 #b00 #Hoption
+             lapply 
+              (Htapeout (reverse ? rs3 @〈d',false〉::reverse ? la@reverse ? l2@(〈grid,false〉::reverse ? lb))
+              c' (reverse ? la) false ls0 bar (〈d2,true〉::rs3'@〈grid,false〉::rs0) c00 b00 ?????) -Htapeout
+               [whd in ⊢ (??(??%??)?); @eq_f3 [2:%|3: %]
+                >associative_append 
+                 generalize in match (〈c',true〉::reverse ? la@〈grid,false〉::ls0); #l
+                whd in ⊢ (???(???%)); >associative_append >associative_append % 
+               |>reverse_cons @Hoption
+               |cases la in H2; 
+                 [normalize in ⊢ (%→?); #Htemp destruct (Htemp) 
+                  @bit_or_null_not_grid @Hc
+                 |#x #tl normalize in ⊢ (%→?); #Htemp destruct (Htemp)
+                  @bit_or_null_not_grid @(Hl1bitnull 〈c',false〉) @memb_append_l2 @memb_hd
+                 ]
+               |cut (only_bits_or_nulls (la@(〈c',false〉::lb)))
+                 [<H2 whd #c0 #Hmemb cases (orb_true_l … Hmemb)
+                   [#eqc0 >(\P eqc0) @Hc |@Hl1bitnull]
+                 |#Hl1' #x #Hx @bit_or_null_not_grid @Hl1'
+                  @memb_append_l1 @daemon
+                 ]
+               |@daemon] #Htapeout % %2 % //
+            @(ex_intro … d2)
+            cut (∃rs32.rs3 = lc@〈comma,false〉::rs32) 
+                 [ (*cases (tech_split STape (λc.c == 〈bar,false〉) l4)
+                  [
+                  | * #l41 * * #cbar #bfalse * #l42 * * #Hbar #Hl4 #Hl41
+                    @(ex_intro ?? l41) >Hl4 in Heq1; #Heq1
+                
+                cut (sublist … lc l3)
+                  [ #x #Hx cases la in H3;
+                    [ normalize #H3 destruct (H3) @Hx
+                    | #p #la' normalize #Hla' destruct (Hla')
+                      @memb_append_l2 @memb_cons @Hx ] ] #Hsublist*)
+                @daemon]
+                * #rs32 #Hrs3
+                (* cut 
+                (〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::l4= la@〈d',false〉::rs3@〈bar,false〉::〈d2,b2〉::rs3')
+                [@daemon] #Hcut *)
+                cut (l4=rs32@〈bar,false〉::〈d2,false〉::rs3')
+                [ >Hrs3 in Heq1; @daemon ] #Hl4
+                @(ex_intro … rs32) @(ex_intro … rs3') % [@Hl4]
+                >Htapeout @eq_f2
+                   [(* by Hoption, H2 *) @daemon
+                   |(*>Hrs3 *)>append_cons
+                    > (?:l1@〈grid,false〉::l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::rs32@〈bar,false〉::〈d2,true〉::rs3'@〈grid,false〉::rs
+                        = (l1@〈grid,false〉::l2@〈c1,false〉::l3@〈comma,false〉::rs32@[〈bar,false〉])@〈d2,true〉::rs3'@〈grid,false〉::rs)
+                    [|>associative_append normalize 
+                      >associative_append normalize
+                      >associative_append normalize
+                      >associative_append normalize
+                       % ]
+                    >reverse_append >reverse_append >reverse_cons
+                    >reverse_reverse >reverse_cons >reverse_reverse
+                    >reverse_append >reverse_append >reverse_cons
+                    >reverse_reverse >reverse_reverse >reverse_reverse
+                    >(?:(la@[〈c',false〉])@((((lb@[〈grid,false〉])@l2)@la)@[〈d',false〉])@rs3
+                       =((la@〈c',false〉::lb)@([〈grid,false〉]@l2@la@[〈d',false〉]@rs3)))
+                    [|>associative_append >associative_append 
+                      >associative_append >associative_append >associative_append
+                      >associative_append % ]
+                    <H2 normalize in ⊢ (??%?); >Hrs3
+                    >associative_append >associative_append normalize
+                    >associative_append >associative_append
+                    @eq_f @eq_f @eq_f
+                    >(?:la@(〈d',false〉::lc@〈comma,false〉::rs32)@〈bar,false〉::〈d2,true〉::rs3'@〈grid,false〉::rs0 = 
+                        (la@〈d',false〉::lc)@〈comma,false〉::rs32@〈bar,false〉::〈d2,true〉::rs3'@〈grid,false〉::rs0 )
+                    [| >associative_append normalize >associative_append % ]
+                    <H3 %
+                   ]
+                 ]
+              ]
+       |* #Hnobars #Htapee >Htapee -Htapee *
+         [whd in ⊢ (%→?); * #tapef * whd in ⊢ (%→?); #Htapef
+          cases (Htapef … (refl …)) -Htapef #_ #Htapef >Htapef -Htapef
+          whd in ⊢ (%→?); #Htapeout %2 % 
+          [% [//] whd #x #Hx @Hnobars @memb_append_l2 @memb_cons //
+          | >(Htapeout … (refl …)) % ]
+         |whd in ⊢ (%→?); * #tapef * whd in ⊢ (%→?); #Htapef
+          cases (Htapef … (refl …)) -Htapef 
+          whd in ⊢ ((??%?)→?); #Htemp destruct (Htemp) 
+         ]
+       |(* no marks in table *)
+        #x #membx @(no_marks_in_table … Htable) 
+        @memb_append_l2
+        cut (∀A,l1,l2.∀a:A. a::l1@l2=(a::l1)@l2) [//] #Hcut >Hcut
+        >H3 >associative_append @memb_append_l2 @memb_cons @membx
+       |(* no grids in table *)
+        #x #membx @(no_grids_in_table … Htable) 
+        @memb_append_l2
+        cut (∀A,l1,l2.∀a:A. a::l1@l2=(a::l1)@l2) [//] #Hcut >Hcut
+        >H3 >associative_append @memb_append_l2 @memb_cons @membx
+       |whd in ⊢ (??%?); >(bit_or_null_not_grid … Hd') >(bit_or_null_not_bar … Hd') %
+       ]
+     ]
+   |#x #membx @(no_marks_in_table … Htable) 
+    @memb_append_l2 @memb_cons @memb_append_l1 @membx 
+   |#x #membx @(no_marks_in_table … Htable) 
+    @memb_append_l1 @membx
+   |%
+   ]
+ ]
+qed.
+
+(* 
+  MATCH TUPLE
+
+  scrolls through the tuples in the transition table until one matching the
+  current configuration is found
+*)
+
+definition match_tuple ≝  whileTM ? match_tuple_step (inr … (inl … (inr … start_nop))).
+
+lemma is_grid_true : ∀c.is_grid c = true → c = grid.
+* normalize [ #b ] #H // destruct (H)
+qed.
+
+(* possible variante ? 
+definition weakR_match_tuple ≝ λt1,t2.
+  (∀ls,cur,rs,b. t1 = midtape STape ls 〈grid,b〉 rs → t2 = t1) ∧
+  (∀c,l1,c1,l2,l3,ls0,rs0,n.
+  t1 = midtape STape (〈grid,false〉::ls0) 〈bit c,true〉 rs 
+    (l1@〈grid,false〉::l2@〈bit c1,true〉::l3@〈grid,false〉::rs0) → 
+  only_bits_or_nulls l1 → no_marks l1 → S n = |l1| →
+  table_TM (S n) (l2@〈c1,false〉::l3) → 
+  (* facciamo match *)
+  (∃l4,newc,mv,l5.
+   〈c1,false〉::l3 = l4@〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5 ∧
+   t2 = midtape ? (reverse ? l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::ls0) 〈grid,false〉
+        (l2@l4@〈c,false〉::l1@〈comma,true〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5@
+        〈grid,false〉::rs0))
+  ∨
+  (* non facciamo match su nessuna tupla;
+     non specifichiamo condizioni sul nastro di output, perché
+     non eseguiremo altre operazioni, quindi il suo formato non ci interessa *)
+  (current ? t2 = Some ? 〈grid,true〉 ∧
+   ∀l4,newc,mv,l5.
+   〈c1,false〉::l3 ≠ l4@〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5)).  
+*) 
+
+definition R_match_tuple0 ≝ λt1,t2.
+  ∀ls,cur,rs.
+  t1 = midtape STape ls cur rs → 
+  (is_grid (\fst cur) = true → t2 = t1) ∧
+  (∀c,l1,c1,l2,l3,ls0,rs0,n.
+  ls = 〈grid,false〉::ls0 → 
+  cur = 〈c,true〉 → 
+  rs = l1@〈grid,false〉::l2@〈bar,false〉::〈c1,true〉::l3@〈grid,false〉::rs0 → 
+  is_bit c = true → is_bit c1 = true → 
+  only_bits_or_nulls l1 → no_marks l1 → S n = |l1| →
+  table_TM (S n) (l2@〈bar,false〉::〈c1,false〉::l3) → 
+  (* facciamo match *)
+  (∃l4,newc,mv,l5.
+   〈bar,false〉::〈c1,false〉::l3 = l4@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5 ∧
+   t2 = midtape ? (reverse ? l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::ls0) 〈grid,false〉
+        (l2@l4@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,true〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5@
+        〈grid,false〉::rs0))
+  ∨
+  (* non facciamo match su nessuna tupla;
+     non specifichiamo condizioni sul nastro di output, perché
+     non eseguiremo altre operazioni, quindi il suo formato non ci interessa *)
+  (current ? t2 = Some ? 〈grid,true〉 ∧
+   ∀l4,newc,mv,l5.
+   〈bar,false〉::〈c1,false〉::l3 ≠ l4@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l5)).  
+
+axiom table_bit_after_bar : 
+  ∀n,l1,c,l2.table_TM n (l1@〈bar,false〉::〈c,false〉::l2) → is_bit c = true.
+
+lemma wsem_match_tuple : WRealize ? match_tuple R_match_tuple0.
+#intape #k #outc #Hloop 
+lapply (sem_while … sem_match_tuple_step intape k outc Hloop) [%] -Hloop
+* #ta * #Hstar @(star_ind_l ??????? Hstar)
+[ #tb whd in ⊢ (%→?); #Hleft
+  #ls #cur #rs #Htb cases (Hleft … Htb) #Hgrid #Houtc %
+  [ #_ @Houtc 
+  | #c #l1 #c1 #l2 #l3 #ls0 #rs0 #n #Hls #Hcur #Hrs 
+    >Hcur in Hgrid; #Hgrid >(is_grid_true … Hgrid) normalize in ⊢ (%→?);
+    #Hc destruct (Hc)
+  ]
+| (* in the interesting case, we execute a true iteration, then we restart the
+     while cycle, finally we end with a false iteration *)
+  #tb #tc #td whd in ⊢ (%→?); #Htc
+  #Hstar1 #IH whd in ⊢ (%→?); #Hright lapply (IH Hright) -IH whd in ⊢ (%→?); #IH
+  #ls #cur #rs #Htb %
+  [ (* cur can't be true because we assume at least one iteration *)
+    #Hcur cases (Htc … Htb) * #Hfalse @False_ind @Hfalse @(is_grid_true … Hcur)
+  | (* current and a tuple are marked *)
+   #c #l1 #c1 #l2 #l3 #ls0 #rs0 #n #Hls #Hcur #Hrs #Hc #Hc1 #Hl1bitnull #Hl1marks 
+   #Hl1len #Htable cases (Htc … Htb) -Htc -Htb * #_ #Htc
+   (* expose the marked tuple in table *)
+   cut (∃la,lb,mv,lc.l3 = la@〈comma,false〉::lb@〈comma,false〉::mv::lc ∧
+         S n = |la| ∧ only_bits_or_nulls la)
+   [@daemon] * #la * #lb * #mv * #lc * * #Hl3 #Hlalen #Hlabitnull
+   >Hl3 in Htable; >append_cons #Htable
+   >(?: l2@〈bar,false〉::〈c1,true〉::l3@〈grid,false〉::rs0
+      = (l2@[〈bar,false〉])@〈c1,true〉::la@〈comma,false〉::(lb@〈comma,false〉::mv::
+         lc)@〈grid,false〉::rs0) in Hrs;
+   [| >associative_append normalize >Hl3
+      >associative_append normalize % ] #Hrs
+   cases (Htc ????????? Hl1bitnull Hl1marks ?? Hlabitnull Hl1len ? Htable Hls Hcur Hrs)
+   [5: <Hl1len @Hlalen
+   |4: whd in ⊢ (??%?); >Hc1 %
+   |3: whd in ⊢ (??%?); >Hc %
+   |-Htc *
+     [ (* case 1: match successful *)
+       * #Heq #Htc % %{[]} %{lb} %{mv} %{lc} destruct (Heq) %
+       [%
+       | cases (IH … Htc) -IH #Houtc #_ >(Houtc (refl ??)) 
+         >Htc @eq_f normalize >associative_append normalize
+         >associative_append normalize %
+       ]     
+     | (* case 2: tuples don't match, we still have other tuples to try *)
+       * #Hdiff * #c2 * #l5 * #l6 * #Heqlblc #Htc
+       cases (IH ??? … Htc) -IH #_ #IH 
+       (* by induction hypothesis *)
+       lapply (IH ? l1 c2 (l2@〈bar,false〉::〈c1,false〉::la@〈comma,false〉::l5) l6 ? rs0 n (refl ??) (refl ??) ???????)
+       [ generalize in match Htable;
+         >associative_append normalize 
+         >associative_append normalize >Heqlblc
+         >associative_append normalize //
+       | @Hl1len
+       | @Hl1marks
+       | @Hl1bitnull
+       | (*???*) @daemon
+       | @Hc
+       | >associative_append normalize 
+         >associative_append normalize
+         >associative_append %
+       |-IH * 
+         [ (* the while finally matches a tuple *)
+           * #l7 * #newc * #mv0 * #l8 * #Hl7l8 #Houtc %
+           >Heqlblc @(ex_intro ?? (〈bar,false〉::〈c1,false〉::la@〈comma,false〉::l5@l7))
+           %{newc} %{mv0} %{l8} %
+           [ normalize >Hl7l8 >associative_append normalize 
+             >associative_append %
+           | >Houtc @eq_f >associative_append normalize
+             >associative_append normalize >associative_append 
+             normalize >associative_append %
+           ]
+         | (* the while fails finding a tuple: there are no matches in the whole table *)
+           * #Houtc #Hdiff1 %2 %
+           [ @Houtc
+           | #l50 #newc #mv0 #l51 >Heqlblc 
+             @daemon
+           ]
+         ]
+       ]
+     ]
+   | (* match failed and there is no next tuple: the next while cycle will just exit *)
+     * * #Hdiff #Hnobars generalize in match (refl ? tc);
+     cases tc in ⊢ (???% → %);
+     [ #_ normalize in ⊢ (??%?→?); #Hfalse destruct (Hfalse)
+     |2,3: #x #xs #_ normalize in ⊢ (??%?→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+     #ls1 #cur1 #rs1 #Htc normalize in ⊢ (??%?→?); #Hcur1
+     cases (IH … Htc) -IH #IH #_ %2 %
+     [ destruct (Hcur1) >IH [ >Htc % | % ]
+     | #l4 #newc #mv0 #l5
+       (* no_bars except the first one, where the tuple does not match ⇒ 
+          no match *)
+        @daemon
+     ]
+   ]
+ ]
+qed.
+
+definition R_match_tuple ≝ λt1,t2.
+  ∀ls,c,l1,c1,l2,rs,n.
+  is_bit c = true → is_bit c1 = true →
+  only_bits_or_nulls l1 → no_marks l1 → S n = |l1| → 
+  table_TM (S n) (〈bar,false〉::〈c1,false〉::l2) → 
+  t1 = midtape STape (〈grid,false〉::ls) 〈c,true〉 
+         (l1@〈grid,false〉::〈bar,false〉::〈c1,true〉::l2@〈grid,false〉::rs) → 
+  (* facciamo match *)
+  (∃l3,newc,mv,l4.
+   〈bar,false〉::〈c1,false〉::l2 = l3@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l4 ∧
+   t2 = midtape ? (reverse ? l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::ls) 〈grid,false〉
+        (l3@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,true〉::newc@〈comma,false〉::mv::l4@〈grid,false〉::rs))
+  ∨
+  (* non facciamo match su nessuna tupla;
+     non specifichiamo condizioni sul nastro di output, perché
+     non eseguiremo altre operazioni, quindi il suo formato non ci interessa *)
+  (current ? t2 = Some ? 〈grid,true〉 ∧
+   ∀l3,newc,mv,l4.
+   〈bar,false〉::〈c1,false〉::l2 ≠ l3@〈bar,false〉::〈c,false〉::l1@〈comma,false〉::newc@〈comma,false〉::mv::l4). 
+
+(* we still haven't proved termination *)
+axiom sem_match_tuple0 : Realize ? match_tuple R_match_tuple0.
+
+lemma sem_match_tuple : Realize ? match_tuple R_match_tuple.
+generalize in match sem_match_tuple0; @Realize_to_Realize
+#t1 #t2 #HR #ls #c #l1 #c1 #l2 #rs #n #Hc #Hc1 #Hl1bitsnulls #Hl1marks #Hl1len #Htable #Ht1
+cases (HR … Ht1) -HR #_ #HR
+@(HR ??? [] … (refl ??) (refl ??) (refl ??) Hc Hc1 Hl1bitsnulls Hl1marks
+          Hl1len  Htable)
+qed.
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