]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/turing/universal/move_tape.ma
several changes
[helm.git] / matita / matita / lib / turing / universal / move_tape.ma
index acd45dcd77fc943593d1d632721b4d442a173c0d..ab16d56c7f3c1a6af4c9b104a7437ccb26d845b4 100644 (file)
@@ -9,21 +9,24 @@
      \ /   GNU General Public License Version 2   
       V_____________________________________________________________*)
 
-include "turing/universal/move_char_c.ma".
-include "turing/universal/move_char_l.ma".
+include "turing/move_char.ma".
+include "turing/universal/marks.ma".
 include "turing/universal/tuples.ma".
 
 definition init_cell_states ≝ initN 2.
 
+definition ics0 : init_cell_states ≝ mk_Sig ?? 0 (leb_true_to_le 1 2 (refl …)).
+definition ics1 : init_cell_states ≝ mk_Sig ?? 1 (leb_true_to_le 2 2 (refl …)).
+
 definition init_cell ≝ 
  mk_TM STape init_cell_states
  (λp.let 〈q,a〉 ≝ p in
-  match q with
+  match pi1 … q with
   [ O ⇒ match a with
-    [ None ⇒ 〈1, Some ? 〈〈null,false〉,N〉〉
-    | Some _ ⇒ 〈1, None ?〉 ]
-  | S _ ⇒ 〈1,None ?〉 ])
O (λq.q == 1).
+    [ None ⇒ 〈ics1, Some ? 〈〈null,false〉,N〉〉
+    | Some _ ⇒ 〈ics1, None ?〉 ]
+  | S _ ⇒ 〈ics1,None ?〉 ])
ics0 (λq.q == ics1).
  
 definition R_init_cell ≝ λt1,t2.
  (∃c.current STape t1 = Some ? c ∧ t2 = t1) ∨
@@ -31,88 +34,6 @@ definition R_init_cell ≝ λt1,t2.
  
 axiom sem_init_cell : Realize ? init_cell R_init_cell.
 
-definition swap_states : FinSet → FinSet ≝ λalpha:FinSet.FinProd (initN 4) alpha.
-
-definition swap ≝ 
- λalpha:FinSet.λd:alpha.
- mk_TM alpha (mcl_states alpha)
- (λp.let 〈q,a〉 ≝ p in
-  let 〈q',b〉 ≝ q in
-  match a with 
-  [ None ⇒ 〈〈3,d〉,None ?〉 
-  | Some a' ⇒ 
-  match q' with
-  [ O ⇒ (* qinit *)
-     〈〈1,a'〉,Some ? 〈a',R〉〉
-  | S q' ⇒ match q' with
-    [ O ⇒ (* q1 *)
-      〈〈2,a'〉,Some ? 〈b,L〉〉
-    | S q' ⇒ match q' with
-      [ O ⇒ (* q2 *)
-        〈〈3,d〉,Some ? 〈b,N〉〉
-      | S _⇒ (* qacc *)
-          〈〈3,d〉,None ?〉 ] ] ] ])
-  〈0,d〉
-  (λq.let 〈q',a〉 ≝ q in q' == 3).
-  
-definition R_swap ≝ 
-  λalpha,t1,t2.
-   ∀a,b,ls,rs.  
-    t1 = midtape alpha ls b (a::rs) → 
-    t2 = midtape alpha ls a (b::rs).
-
-(*
-lemma swap_q0_q1 : 
-  ∀alpha:FinSet.∀d,a,ls,a0,rs.
-  step alpha (swap alpha d)
-    (mk_config ?? 〈0,a〉 (mk_tape … ls (Some ? a0) rs)) =
-  mk_config alpha (states ? (swap alpha d)) 〈1,a0〉
-    (tape_move_right alpha ls a0 rs).
-#alpha #d #a *
-[ #a0 #rs %
-| #a1 #ls #a0 #rs %
-]
-qed.
-    
-lemma swap_q1_q2 :
-  ∀alpha:FinSet.∀d,a,ls,a0,rs.
-  step alpha (swap alpha d) 
-    (mk_config ?? 〈1,a〉 (mk_tape … ls (Some ? a0) rs)) = 
-  mk_config alpha (states ? (swap alpha d)) 〈2,a0〉 
-    (tape_move_left alpha ls a rs).
-#alpha #sep #a #ls #a0 * //
-qed.
-
-lemma swap_q2_q3 :
-  ∀alpha:FinSet.∀d,a,ls,a0,rs.
-  step alpha (swap alpha d) 
-    (mk_config ?? 〈2,a〉 (mk_tape … ls (Some ? a0) rs)) = 
-  mk_config alpha (states ? (swap alpha d)) 〈3,d〉 
-    (tape_move_left alpha ls a rs).
-#alpha #sep #a #ls #a0 * //
-qed.
-*)
-
-lemma sem_swap :
-  ∀alpha,d.
-  Realize alpha (swap alpha d) (R_swap alpha).
-#alpha #d #tapein @(ex_intro ?? 4) cases tapein
-[ @ex_intro [| % [ % | #a #b #ls #rs #Hfalse destruct (Hfalse) ] ]
-| #a #al @ex_intro [| % [ % | #a #b #ls #rs #Hfalse destruct (Hfalse) ] ]
-| #a #al @ex_intro [| % [ % | #a #b #ls #rs #Hfalse destruct (Hfalse) ] ]
-| #ls #c #rs cases rs
-  [ @ex_intro [| % [ % | #a #b #ls0 #rs0 #Hfalse destruct (Hfalse) ] ]
-  | -rs #r #rs @ex_intro 
-    [|% 
-     [%
-     | #r0 #c0 #ls0 #rs0 #Htape destruct (Htape) normalize cases ls0 
-       [% | #l1 #ls1 %] ] ] ] ]
-qed.
-
-axiom ssem_move_char_l :
-  ∀alpha,sep.
-  Realize alpha (move_char_l alpha sep) (R_move_char_l alpha sep).
-
 (*
 MOVE TAPE RIGHT:
 
@@ -251,45 +172,106 @@ qed.
 (*
 MOVE TAPE LEFT:
 
-  ls # current c # table # d rs
-                     ^
-  ls # current c # table # d rs
-                         ^
-  ls # current c # table d # rs
-                       ^
-  ls # current c # d table # rs
-                   ^
-  ls # current c # d table # rs
-                 ^
+  ls d? # current c # table # rs
+                            ^     move_l; adv_to_mark_l
+  ls d? # current c # table # rs
+                    ^             move_l; adv_to_mark_l
+  ls d? # current c # table # rs
+        ^                         move_l
+  ls d? # current c # table # rs
+     ^                            init_cell
+  ls d # current c # table # rs
+     ^                            mtl_aux
   ls # current c d # table # rs
-               ^
-  ls # current c d # table # rs
-             ^
-  ls # c current c # table # rs
-       ^
-  ls # c current c # table # rs
+                 ^                swap_r
+  ls # current d c # table # rs
+                 ^                mtl_aux
+  ls # current d # table c # rs
+                         ^        swap
+  ls # current d # table # c rs
+                         ^        move_l; adv_to_mark_l
+  ls # current d # table # c rs
+                 ^                move_l; adv_to_mark_l
+  ls # current d # table # c rs
      ^
-  ls c # current c # table # rs
-     ^
-
-move_to_grid_r;
-swap;
-move_char_l;
-move_l;
-swap;
-move_l;
-move_char_l;
-move_l;
-swap
 *)
-axiom move_tape_l : TM STape.
+definition mtl_aux ≝ 
+  seq ? (swap STape 〈grid,false〉)
+   (seq ? (move_r …) (seq ? (move_r …) (seq ? (move_char_r STape 〈grid,false〉) (move_l …)))).
+definition R_mtl_aux ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,l2,l3,r. t1 = midtape STape l1 r (〈grid,false〉::l2@〈grid,false〉::l3) → no_grids l2 → 
+  t2 = midtape STape (reverse ? l2@〈grid,false〉::l1) r (〈grid,false〉::l3).
+
+lemma sem_mtl_aux : Realize ? mtl_aux R_mtl_aux.
+#intape 
+cases (sem_seq … (sem_swap STape 〈grid,false〉) (sem_seq … (sem_move_r …)
+        (sem_seq … (sem_move_r …) (sem_seq … (ssem_move_char_r STape 〈grid,false〉) 
+          (sem_move_l …)))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR @(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #l2 #l3  #r #Hintape #Hl2
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta #Hta
+* #tb * whd in ⊢(%→?); #Htb lapply (Htb … Hta) -Htb -Hta whd in ⊢ (???%→?); #Htb
+* #tc * whd in ⊢(%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htc -Htb cases l2 in Hl2;
+[ #_ #Htc * #td * whd in ⊢(%→?); #Htd lapply (Htd … Htc) -Htd >Htc -Htc * #Htd #_
+  whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Htd (refl ??)) -Htd @Houtc
+| #c0 #l0 #Hnogrids #Htc * 
+  #td * whd in ⊢(%→?); #Htd lapply (Htd … Htc) -Htd -Htc * #_ #Htd
+  lapply (Htd … (refl ??) ??)
+  [ cases (true_or_false (memb STape 〈grid,false〉 l0)) #Hmemb
+    [ @False_ind lapply (Hnogrids 〈grid,false〉 ?)
+      [ @memb_cons // | normalize #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+    | @Hmemb ]
+  | % #Hc0 lapply (Hnogrids c0 ?)
+    [ @memb_hd | >Hc0 normalize #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+  | #Htd whd in ⊢(%→?); >Htd #Houtc lapply (Houtc … (refl ??)) -Houtc #Houtc
+    >reverse_cons >associative_append @Houtc
+]]
+qed.
+
+definition R_ml_atml ≝ λt1,t2.
+  ∀ls1,ls2,rs.no_grids ls1 → 
+  t1 = midtape STape (ls1@〈grid,false〉::ls2) 〈grid,false〉 rs → 
+  t2 = midtape STape ls2 〈grid,false〉 (reverse ? ls1@〈grid,false〉::rs).
+
+lemma sem_ml_atml : 
+  Realize ? ((move_l …) · (adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c)))) R_ml_atml.
+#intape 
+cases (sem_seq … (sem_move_l …) (sem_adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR %{k} %{outc} % [@Hloop] -Hloop
+#ls1 #ls2 #rs #Hnogrids #Hintape cases HR -HR
+#ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta
+cases ls1 in Hnogrids;
+[ #_ #Hta whd in ⊢ (%→?); #Houtc cases (Houtc … Hta) -Houtc
+  [ * #_ >Hta #Houtc @Houtc
+  | * normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+| #c0 #l0 #Hnogrids #Hta whd in ⊢ (%→?); #Houtc cases (Houtc … Hta) -Houtc
+  [ * #Hc0 lapply (Hnogrids c0 (memb_hd …)) >Hc0 #Hfalse destruct (Hfalse)
+  | * #_ #Htb >reverse_cons >associative_append @Htb //
+    #x #Hx @Hnogrids @memb_cons //
+  ]
+]
+qed.
+
+definition move_tape_l : TM STape ≝ 
+  seq ? (seq ? (move_l …) (adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c))))
+  (seq ? (seq ? (move_l …) (adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c))))
+   (seq ? (move_l …)
+    (seq ? init_cell
+     (seq ? mtl_aux
+      (seq ? (swap_r STape 〈grid,false〉)
+       (seq ? mtl_aux
+        (seq ? (swap STape 〈grid,false〉)
+         (seq ? (seq ? (move_l …) (adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c))))
+          (seq ? (move_l …) (adv_to_mark_l … (λc:STape.is_grid (\fst c)))))))))))).
+        
 (*  seq ? (move_r …) (seq ? init_cell (seq ? (move_l …) 
    (seq ? (swap STape 〈grid,false〉) 
      (seq ? mtr_aux (seq ? (move_l …) mtr_aux))))). *)
 
 definition R_move_tape_l ≝ λt1,t2.
   ∀rs,n,table,c0,bc0,curconfig,ls0.
-  bit_or_null c0 = true → only_bits_or_nulls curconfig → table_TM n (reverse ? table) → 
+  bit_or_null c0 = true → only_bits_or_nulls curconfig →
+  table_TM n (reverse ? table) → only_bits ls0 → 
   t1 = midtape STape (table@〈grid,false〉::〈c0,bc0〉::curconfig@〈grid,false〉::ls0) 
          〈grid,false〉 rs →
   (ls0 = [] ∧
@@ -299,7 +281,94 @@ definition R_move_tape_l ≝ λt1,t2.
    t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉
          (reverse ? curconfig@l1::〈grid,false〉::reverse ? table@〈grid,false〉::〈c0,bc0〉::rs)).
    
-axiom sem_move_tape_l : Realize ? move_tape_l R_move_tape_l.
+lemma sem_move_tape_l : Realize ? move_tape_l R_move_tape_l.
+#tapein 
+cases (sem_seq … sem_ml_atml
+  (sem_seq … sem_ml_atml
+   (sem_seq … (sem_move_l …)
+    (sem_seq … sem_init_cell
+     (sem_seq … sem_mtl_aux 
+      (sem_seq … (sem_swap_r STape 〈grid,false〉)
+       (sem_seq … sem_mtl_aux
+        (sem_seq … (sem_swap STape 〈grid,false〉)
+         (sem_seq … sem_ml_atml sem_ml_atml)))))))) tapein)
+#k * #outc * #Hloop #HR @(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#rs #n #table #c0 #bc0 #curconfig #ls0 #Hbitnullc0 #Hbitnullcc #Htable #Hls0 #Htapein
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Htapein) 
+[ @daemon (* by no_grids_in_table, manca un lemma sulla reverse *) ]
+-Hta #Hta * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb lapply (Htb (〈c0,bc0〉::curconfig) … Hta)
+[ @daemon ] -Hta -Htb #Htb
+* #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htb -Htc #Htc
+* #td * whd in ⊢ (%→?); *
+[ * #c1 * generalize in match Htc; generalize in match Htapein; -Htapein -Htc
+  cases ls0 in Hls0;
+  [ #_ #_ #Htc >Htc normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+  #l1 #ls1 #Hls0 #Htapein #Htc change with (midtape ? ls1 l1 ?) in Htc:(???%); >Htc
+  #Hl1 whd in Hl1:(??%?); #Htd 
+  * #te * whd in ⊢ (%→?); #Hte lapply (Hte … Htd ?)
+  [ (* memb_reverse *) @daemon ] -Hte -Htd >reverse_reverse #Hte
+  * #tf * whd in ⊢ (%→?); #Htf lapply (Htf … Hte) -Htf -Hte #Htf
+  * #tg * whd in ⊢ (%→?); #Htg lapply (Htg … Htf ?)
+  [ @(no_grids_in_table … Htable) ] -Htg -Htf >reverse_reverse #Htg
+  * #th * whd in ⊢ (%→?); #Hth lapply (Hth … Htg) -Hth -Htg #Hth
+  * #ti * whd in ⊢ (%→?); #Hti lapply (Hti … Hth)
+  [ (* memb_reverse *) @daemon ] -Hti -Hth #Hti
+  whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc (l1::curconfig) … Hti)
+  [ #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) -Hx #Hx
+    [ >(\P Hx) lapply (Hls0 l1 (memb_hd …)) @bit_not_grid
+    | lapply (Hbitnullcc ? Hx) @bit_or_null_not_grid ] ] 
+  -Houtc >reverse_cons >associative_append #Houtc %2 %{l1} %{ls1} % [%] @Houtc
+| * generalize in match Htc; generalize in match Htapein; -Htapein -Htc
+  cases ls0
+  [| #l1 #ls1 #_ #Htc >Htc normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+  #Htapein #Htc change with (leftof ???) in Htc:(???%); >Htc #_ #Htd 
+  * #te * whd in ⊢ (%→?); #Hte lapply (Hte … Htd ?)
+  [ (*memb_reverse*) @daemon ] -Hte -Htd >reverse_reverse #Hte
+  * #tf * whd in ⊢ (%→?); #Htf lapply (Htf … Hte) -Htf -Hte #Htf
+  * #tg * whd in ⊢ (%→?); #Htg lapply (Htg … Htf ?)
+  [ @(no_grids_in_table … Htable) ] -Htg -Htf >reverse_reverse #Htg
+  * #th * whd in ⊢ (%→?); #Hth lapply (Hth … Htg) -Hth -Htg #Hth
+  * #ti * whd in ⊢ (%→?); #Hti lapply (Hti … Hth)
+  [ (*memb_reverse*) @daemon ] -Hti -Hth #Hti
+  whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc (〈null,false〉::curconfig) … Hti)
+  [ #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) -Hx #Hx
+    [ >(\P Hx) %
+    | lapply (Hbitnullcc ? Hx) @bit_or_null_not_grid ] ] 
+  -Houtc >reverse_cons >associative_append
+  >reverse_cons >associative_append #Houtc % % [%] @Houtc
+]
+qed.
+
+(*definition mtl_aux ≝ 
+  seq ? (move_r …) (seq ? (move_char_r STape 〈grid,false〉) (move_l …)).
+definition R_mtl_aux ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,l2,l3,r. t1 = midtape STape l1 r (l2@〈grid,false〉::l3) → no_grids l2 → 
+  t2 = midtape STape (reverse ? l2@l1) r (〈grid,false〉::l3).
+
+lemma sem_mtl_aux : Realize ? mtl_aux R_mtl_aux.
+#intape 
+cases (sem_seq … (sem_move_r …) (sem_seq … (ssem_move_char_r STape 〈grid,false〉) (sem_move_l …)) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR @(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #l2 #l3  #r #Hintape #Hl2
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta #Hta
+* #tb * whd in ⊢(%→?); generalize in match Hta; -Hta cases l2 in Hl2;
+[ #_ #Hta #Htb lapply (Htb … Hta) -Htb * #Htb #_ whd in ⊢ (%→?); #Houtc
+  lapply (Htb (refl ??)) -Htb >Hta @Houtc
+| #c0 #l0 #Hnogrids #Hta #Htb lapply (Htb … Hta) -Htb * #_ #Htb
+    lapply (Htb … (refl ??) ??)
+    [ cases (true_or_false (memb STape 〈grid,false〉 l0)) #Hmemb
+      [ @False_ind lapply (Hnogrids 〈grid,false〉 ?)
+        [ @memb_cons // | normalize #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+      | @Hmemb ]
+    | % #Hc0 lapply (Hnogrids c0 ?)
+      [ @memb_hd | >Hc0 normalize #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+    | #Htb whd in ⊢(%→?); >Htb #Houtc lapply (Houtc … (refl ??)) -Houtc #Houtc
+      >reverse_cons >associative_append @Houtc
+]]
+qed.
+
+check swap*)
+
 
 (*
            by cases on current: 
@@ -321,17 +390,6 @@ definition sim_current_of_tape ≝ λt.
   [ None ⇒ 〈null,false〉
   | Some c0 ⇒ c0 ].
 
-definition mk_tuple ≝ λc,newc,mv.
-  c @ 〈comma,false〉:: newc @ 〈comma,false〉 :: [〈mv,false〉].
-
-inductive match_in_table (c,newc:list STape) (mv:unialpha) : list STape → Prop ≝ 
-| mit_hd : 
-   ∀tb.
-   match_in_table c newc mv (mk_tuple c newc mv@〈bar,false〉::tb)
-| mit_tl :
-   ∀c0,newc0,mv0,tb.
-   match_in_table c newc mv tb → 
-   match_in_table c newc mv (mk_tuple c0 newc0 mv0@〈bar,false〉::tb).
 
 definition move_of_unialpha ≝ 
   λc.match c with
@@ -341,8 +399,8 @@ definition move_of_unialpha ≝
 definition R_uni_step ≝ λt1,t2.
   ∀n,table,c,c1,ls,rs,curs,curc,news,newc,mv.
   table_TM n table → 
-  match_in_table (〈c,false〉::curs@[〈curc,false〉]) 
-    (〈c1,false〉::news@[〈newc,false〉]) mv table → 
+  match_in_table n (〈c,false〉::curs) 〈curc,false〉 
+    (〈c1,false〉::news) 〈newc,false〉 〈mv,false〉 table → 
   t1 = midtape STape (〈grid,false〉::ls) 〈c,false〉 
     (curs@〈curc,false〉::〈grid,false〉::table@〈grid,false〉::rs) → 
   ∀t1',ls1,rs1.t1' = lift_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
@@ -354,18 +412,85 @@ definition R_uni_step ≝ λt1,t2.
 definition no_nulls ≝ 
  λl:list STape.∀x.memb ? x l = true → is_null (\fst x) = false.
  
+definition current_of_alpha ≝ λc:STape.
+  match \fst c with [ null ⇒ None ? | _ ⇒ Some ? c ].
+
+(* 
+   no_marks (c::ls@rs) 
+   only_bits (ls@rs)
+   bit_or_null c
+   
+*)
+definition legal_tape ≝ λls,c,rs.
+ no_marks (c::ls@rs) ∧ only_bits (ls@rs) ∧ bit_or_null (\fst c) = true ∧
+ (\fst c ≠ null ∨ ls = [] ∨ rs = []).
+lemma legal_tape_left :
+  ∀ls,c,rs.legal_tape ls c rs → 
+  left ? (mk_tape STape ls (current_of_alpha c) rs) = ls.
+#ls * #c #bc #rs * * * #_ #_ #_ *
+[ *
+  [ cases c
+    [ #c' #_ %
+    | * #Hfalse @False_ind /2/
+    |*: #_ % ]
+  | #Hls >Hls cases c // cases rs //
+  ]
+| #Hrs >Hrs cases c // cases ls //
+]
+qed.
+
+axiom legal_tape_current :
+  ∀ls,c,rs.legal_tape ls c rs → 
+  current ? (mk_tape STape ls (current_of_alpha c) rs) = current_of_alpha c.
+
+axiom legal_tape_right :
+  ∀ls,c,rs.legal_tape ls c rs → 
+  right ? (mk_tape STape ls (current_of_alpha c) rs) = rs.
+
+(*
+lemma legal_tape_cases : 
+  ∀ls,c,rs.legal_tape ls c rs → 
+  \fst c ≠ null ∨ (\fst c = null ∧ (ls = [] ∨ rs = [])).
+#ls #c #rs cases c #c0 #bc0 cases c0
+[ #c1 normalize #_ % % #Hfalse destruct (Hfalse)
+| cases ls
+  [ #_ %2 % // % %
+  | #l0 #ls0 cases rs
+    [ #_ %2 % // %2 %
+    | #r0 #rs0 normalize * * #_ #Hrs destruct (Hrs) ]
+  ]
+|*: #_ % % #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+qed.
+
+axiom legal_tape_conditions : 
+  ∀ls,c,rs.(\fst c ≠ null ∨ ls = [] ∨ rs = []) → legal_tape ls c rs.
+(*#ls #c #rs *
+[ *
+  [ >(eq_pair_fst_snd ?? c) cases (\fst c)
+    [ #c0 #Hc % % %
+    | * #Hfalse @False_ind /2/
+    |*: #Hc % % %
+    ]
+  | cases ls [ * #Hfalse @False_ind /2/ ]
+    #l0 #ls0 
+  
+  #Hc
+*)
+*)
 definition R_move_tape_r_abstract ≝ λt1,t2.
   ∀rs,n,table,curc,curconfig,ls.
-  bit_or_null curc = true → only_bits_or_nulls curconfig → table_TM n (reverse ? table) → 
+  is_bit curc = true → only_bits_or_nulls curconfig → table_TM n (reverse ? table) → 
   t1 = midtape STape (table@〈grid,false〉::〈curc,false〉::curconfig@〈grid,false〉::ls) 
          〈grid,false〉 rs →
-  no_nulls rs → 
+  legal_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∀t1'.t1' = lift_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∃ls1,rs1,newc.
-  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@newc::
+  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@〈newc,false〉::
     〈grid,false〉::reverse ? table@〈grid,false〉::rs1) ∧
-   lift_tape ls1 newc rs1 = 
-   tape_move_right STape ls 〈curc,false〉 rs).
+   lift_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 = 
+   tape_move_right STape ls 〈curc,false〉 rs ∧ legal_tape ls1 〈newc,false〉 rs1).
    
 lemma lift_tape_not_null :
   ∀ls,c,rs. is_null (\fst c) = false → 
@@ -374,68 +499,133 @@ lemma lift_tape_not_null :
 [|normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
 //
 qed.
+
+axiom bit_not_null :  ∀d.is_bit d = true → is_null d = false.
  
 lemma mtr_concrete_to_abstract :
   ∀t1,t2.R_move_tape_r t1 t2 → R_move_tape_r_abstract t1 t2.
 #t1 #t2 whd in ⊢(%→?); #Hconcrete
-#rs #n #table #curc #curconfig #ls #Hcurc #Hcurconfig #Htable #Ht1
-#Hrsnonulls #t1' #Ht1'
+#rs #n #table #curc #curconfig #ls #Hbitcurc #Hcurconfig #Htable #Ht1
+* * * #Hnomarks #Hbits #Hcurc #Hlegal #t1' #Ht1'
 cases (Hconcrete … Htable Ht1) //
 [ * #Hrs #Ht2
   @(ex_intro ?? (〈curc,false〉::ls)) @(ex_intro ?? [])
-  @(ex_intro ?? 〈null,false〉) %
-  [ >Ht2 %
-  | >Hrs % ]
-| * #r0 * #rs0 * #Hrs #Ht2 
+  @(ex_intro ?? null) %
+  [ %
+    [ >Ht2 %
+    | >Hrs % ]
+  | % [ % [ %
+    [ >append_nil #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') % 
+      | @Hnomarks @(memb_append_l1 … Hx') ]
+    | >append_nil #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') //
+      | @Hbits @(memb_append_l1 … Hx') ]]
+    | % ]
+    | %2 % ]
+  ]
+| * * #r0 #br0 * #rs0 * #Hrs 
+  cut (br0 = false) 
+  [ @(Hnomarks 〈r0,br0〉) @memb_cons @memb_append_l2 >Hrs @memb_hd]
+  #Hbr0 >Hbr0 in Hrs; #Hrs #Ht2
   @(ex_intro ?? (〈curc,false〉::ls)) @(ex_intro ?? rs0)
   @(ex_intro ?? r0) %
-  [ >Ht2 %
-  | >Hrs >lift_tape_not_null
-    [ %
-    | @Hrsnonulls >Hrs @memb_hd ] ]
+  [ %
+    [ >Ht2  //
+    | >Hrs >lift_tape_not_null
+      [ %
+      | @bit_not_null @(Hbits 〈r0,false〉) >Hrs @memb_append_l2 @memb_hd ] ]
+  | % [ % [ %
+    [ #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') % 
+      | cases (memb_append … Hx') #Hx'' @Hnomarks 
+        [ @(memb_append_l1 … Hx'') 
+        | >Hrs @memb_cons @memb_append_l2 @(memb_cons … Hx'') ]
+      ]
+    | whd in ⊢ (?%); #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') //
+      | cases (memb_append … Hx') #Hx'' @Hbits
+        [ @(memb_append_l1 … Hx'') | >Hrs @memb_append_l2 @(memb_cons … Hx'') ]
+      ]]
+    | whd in ⊢ (??%?); >(Hbits 〈r0,false〉) //
+      @memb_append_l2 >Hrs @memb_hd ]
+    | % % % #Hr0 lapply (Hbits 〈r0,false〉?) 
+      [ @memb_append_l2 >Hrs @memb_hd
+      | >Hr0 normalize #Hfalse destruct (Hfalse)
+      ] ] ] ]
 qed.
 
 definition R_move_tape_l_abstract ≝ λt1,t2.
   ∀rs,n,table,curc,curconfig,ls.
-  bit_or_null curc = true → only_bits_or_nulls curconfig → table_TM n (reverse ? table) → 
+  is_bit curc = true → only_bits_or_nulls curconfig → table_TM n (reverse ? table) → 
   t1 = midtape STape (table@〈grid,false〉::〈curc,false〉::curconfig@〈grid,false〉::ls) 
          〈grid,false〉 rs →
-  no_nulls ls → 
+  legal_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∀t1'.t1' = lift_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∃ls1,rs1,newc.
-  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@newc::
+  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@〈newc,false〉::
     〈grid,false〉::reverse ? table@〈grid,false〉::rs1) ∧
-   lift_tape ls1 newc rs1 = 
-   tape_move_left STape ls 〈curc,false〉 rs).
+   lift_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 = 
+   tape_move_left STape ls 〈curc,false〉 rs ∧ legal_tape ls1 〈newc,false〉 rs1).
 
 lemma mtl_concrete_to_abstract :
   ∀t1,t2.R_move_tape_l t1 t2 → R_move_tape_l_abstract t1 t2.
 #t1 #t2 whd in ⊢(%→?); #Hconcrete
 #rs #n #table #curc #curconfig #ls #Hcurc #Hcurconfig #Htable #Ht1
-#Hlsnonulls #t1' #Ht1'
-cases (Hconcrete … Htable Ht1) //
+* * * #Hnomarks #Hbits #Hcurc #Hlegal #t1' #Ht1'
+cases (Hconcrete … Htable Ht1) //
 [ * #Hls #Ht2
   @(ex_intro ?? [])
   @(ex_intro ?? (〈curc,false〉::rs)) 
-  @(ex_intro ?? 〈null,false〉) %
-  [ >Ht2 %
-  | >Hls % ]
-| * #l0 * #ls0 * #Hls #Ht2 
-  @(ex_intro ?? ls0)
-  @(ex_intro ?? (〈curc,false〉::rs)) 
+  @(ex_intro ?? null) %
+  [ %
+    [ >Ht2 %
+    | >Hls % ]
+  |  % [ % [ %
+    [ #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') % 
+      | @Hnomarks >Hls @Hx' ]
+    | #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') //
+      | @Hbits >Hls @Hx' ]]
+    | % ]
+    | % %2 % ]
+  ]
+| * * #l0 #bl0 * #ls0 * #Hls 
+  cut (bl0 = false) 
+  [ @(Hnomarks 〈l0,bl0〉) @memb_cons @memb_append_l1 >Hls @memb_hd]
+  #Hbl0 >Hbl0 in Hls; #Hls #Ht2
+  @(ex_intro ?? ls0) @(ex_intro ?? (〈curc,false〉::rs))
   @(ex_intro ?? l0) %
-  [ >Ht2 %
-  | >Hls >lift_tape_not_null
-    [ %
-    | @Hlsnonulls >Hls @memb_hd ] ]
-qed.
-
-lemma Realize_to_Realize : 
-  ∀alpha,M,R1,R2.(∀t1,t2.R1 t1 t2 → R2 t1 t2) → Realize alpha M R1 → Realize alpha M R2.
-#alpha #M #R1 #R2 #Himpl #HR1 #intape
-cases (HR1 intape) -HR1 #k * #outc * #Hloop #HR1
-@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % /2/
-qed.
+  [ % 
+    [ >Ht2 %
+    | >Hls >lift_tape_not_null
+      [ %
+      | @bit_not_null @(Hbits 〈l0,false〉) >Hls @memb_append_l1 @memb_hd ] ]
+  | % [ % [ %
+    [ #x #Hx cases (orb_true_l … Hx) #Hx'
+      [ >(\P Hx') % 
+      | cases (memb_append … Hx') #Hx'' @Hnomarks 
+        [ >Hls @memb_cons @memb_cons @(memb_append_l1 … Hx'') 
+        | cases (orb_true_l … Hx'') #Hx'''
+          [ >(\P Hx''') @memb_hd
+          | @memb_cons @(memb_append_l2 … Hx''')]
+        ]
+      ]
+    | whd in ⊢ (?%); #x #Hx cases (memb_append … Hx) #Hx'
+      [ @Hbits >Hls @memb_cons @(memb_append_l1 … Hx')
+      | cases (orb_true_l … Hx') #Hx''
+        [ >(\P Hx'') //
+        | @Hbits @(memb_append_l2 … Hx'')
+        ]]]
+    | whd in ⊢ (??%?); >(Hbits 〈l0,false〉) //
+      @memb_append_l1 >Hls @memb_hd ]
+    | % % % #Hl0 lapply (Hbits 〈l0,false〉?) 
+      [ @memb_append_l1 >Hls @memb_hd
+      | >Hl0 normalize #Hfalse destruct (Hfalse)
+      ] ] ] 
+| #x #Hx @Hbits @memb_append_l1 @Hx ]
+qed. 
 
 lemma sem_move_tape_l_abstract : Realize … move_tape_l R_move_tape_l_abstract.
 @(Realize_to_Realize … mtl_concrete_to_abstract) //
@@ -494,19 +684,21 @@ definition move_tape ≝
        tc_true) tc_true.
            
 definition R_move_tape ≝ λt1,t2.
-  ∀rs,n,table1,c,table2,curc,curconfig,ls.
-  bit_or_null curc = true → bit_or_null c = true → only_bits_or_nulls curconfig → 
-  table_TM n (reverse ? table1@〈c,false〉::table2) → 
+  ∀rs,n,table1,mv,table2,curc,curconfig,ls.
+  bit_or_null mv = true → only_bits_or_nulls curconfig → 
+  (is_bit mv = true → is_bit curc = true) → 
+  table_TM n (reverse ? table1@〈mv,false〉::table2) → 
   t1 = midtape STape (table1@〈grid,false〉::〈curc,false〉::curconfig@〈grid,false〉::ls) 
-         〈c,false〉 (table2@〈grid,false〉::rs) →
-  no_nulls ls → no_nulls rs → 
+         〈mv,false〉 (table2@〈grid,false〉::rs) →
+  legal_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∀t1'.t1' = lift_tape ls 〈curc,false〉 rs → 
   ∃ls1,rs1,newc.
-  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@newc::
-    〈grid,false〉::reverse ? table1@〈c,false〉::table2@〈grid,false〉::rs1) ∧
-   ((c = bit false ∧ lift_tape ls1 newc rs1 = tape_move_left STape ls 〈curc,false〉 rs) ∨
-    (c = bit true ∧ lift_tape ls1 newc rs1 = tape_move_right STape ls 〈curc,false〉 rs) ∨
-    (c = null ∧ ls1 = ls ∧ rs1 = rs ∧ 〈curc,false〉 = newc))).
+  legal_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 ∧
+  (t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 (reverse ? curconfig@〈newc,false〉::
+    〈grid,false〉::reverse ? table1@〈mv,false〉::table2@〈grid,false〉::rs1) ∧
+   ((mv = bit false ∧ lift_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 = tape_move_left STape ls 〈curc,false〉 rs) ∨
+    (mv = bit true ∧ lift_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 = tape_move_right STape ls 〈curc,false〉 rs) ∨
+    (mv = null ∧ ls1 = ls ∧ rs1 = rs ∧ curc = newc))).
      
 lemma sem_move_tape : Realize ? move_tape R_move_tape.
 #intape 
@@ -518,56 +710,69 @@ cases (sem_if ? (test_char ??) … tc_true (sem_test_char ? (λc:STape.c == 〈b
           (sem_seq … (sem_move_l …) (sem_adv_to_mark_l ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))))) intape)
 #k * #outc * #Hloop #HR
 @(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
-#rs #n #table1 #c #table2 #curc #curconfig #ls
-#Hcurc #Hc #Hcurconfig #Htable #Hintape #Hls #Hrs #t1' #Ht1'
+#rs #n #table1 #mv #table2 #curc #curconfig #ls
+#Hmv #Hcurconfig #Hmvcurc #Htable #Hintape #Htape #t1' #Ht1'
 generalize in match HR; -HR *
-[ * #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta cases (Hta 〈c,false〉 ?)
+[ * #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta cases (Hta 〈mv,false〉 ?)
   [| >Hintape % ] -Hta #Hceq #Hta lapply (\P Hceq) -Hceq #Hceq destruct (Hta Hceq)
   * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb … Hintape) -Htb -Hintape
   [ * normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
   * #_ #Htb lapply (Htb … (refl ??) (refl ??) ?)
   [ @daemon ] -Htb >append_cons <associative_append #Htb
   whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htb … Ht1') //
-  [ >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse @Htable |]
-  -Houtc -Htb * #ls1 * #rs1 * #newc * #Houtc #Hnewtape
+  [ >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse @Htable 
+  | /2/
+  ||]
+  -Houtc -Htb * #ls1 * #rs1 * #newc * * #Houtc #Hnewtape #Hnewtapelegal
   @(ex_intro ?? ls1) @(ex_intro ?? rs1) @(ex_intro ?? newc) % 
-  [ >Houtc >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse
-    >associative_append >associative_append % 
-  | % % % // ]
-| * #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta cases (Hta 〈c,false〉 ?) 
-  [| >Hintape % ] -Hta #Hcneq cut (c ≠ bit false) 
+  [ //
+  | % 
+    [ >Houtc >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse
+      >associative_append >associative_append % 
+    | % % % // ]
+  ]
+| * #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta cases (Hta 〈mv,false〉 ?) 
+  [| >Hintape % ] -Hta #Hcneq cut (mv ≠ bit false) 
   [ lapply (\Pf Hcneq) @not_to_not #Heq >Heq % ] -Hcneq #Hcneq #Hta destruct (Hta)
     *
-    [ * #tb * whd in ⊢ (%→?);#Htb cases (Htb 〈c,false〉 ?) 
+    [ * #tb * whd in ⊢ (%→?);#Htb cases (Htb 〈mv,false〉 ?) 
       [| >Hintape % ] -Htb #Hceq #Htb lapply (\P Hceq) -Hceq #Hceq destruct (Htb Hceq)
       * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc cases (Htc … Hintape) -Htc -Hintape
       [ * normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
     * #_ #Htc lapply (Htc … (refl ??) (refl ??) ?)
     [ @daemon ] -Htc >append_cons <associative_append #Htc
     whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htc … Ht1') //
-    [ >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse @Htable |]
-    -Houtc -Htc * #ls1 * #rs1 * #newc * #Houtc #Hnewtape
+    [ >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse @Htable 
+    | /2/ |]
+    -Houtc -Htc * #ls1 * #rs1 * #newc * * #Houtc #Hnewtape #Hnewtapelegal
     @(ex_intro ?? ls1) @(ex_intro ?? rs1) @(ex_intro ?? newc) % 
-    [ >Houtc >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse
-      >associative_append >associative_append % 
-    | % %2 % // ]
-  | * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb 〈c,false〉 ?) 
-    [| >Hintape % ] -Htb #Hcneq' cut (c ≠ bit true) 
+    [ //
+    | %
+      [ >Houtc >reverse_append >reverse_append >reverse_reverse
+        >associative_append >associative_append % 
+      | % %2 % // ]
+    ]
+  | * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb 〈mv,false〉 ?) 
+    [| >Hintape % ] -Htb #Hcneq' cut (mv ≠ bit true) 
     [ lapply (\Pf Hcneq') @not_to_not #Heq >Heq % ] -Hcneq' #Hcneq' #Htb destruct (Htb)
     * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc cases (Htc … Hintape)
-    [ *  >(bit_or_null_not_grid … Hc) #Hfalse destruct (Hfalse) ] -Htc
+    [ *  >(bit_or_null_not_grid … Hmv) #Hfalse destruct (Hfalse) ] -Htc
     * #_ #Htc lapply (Htc … (refl ??) (refl ??) ?) [@daemon] -Htc #Htc
     * #td * whd in ⊢ (%→?); #Htd lapply (Htd … Htc) -Htd -Htc
     whd in ⊢ (???%→?); #Htd whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htd) -Houtc *
-    [ * >(bit_or_null_not_grid … Hcurc) #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+    [ * cases Htape * * #_ #_ #Hcurc #_
+      >(bit_or_null_not_grid … Hcurc) #Hfalse destruct (Hfalse) ]
     * #_ #Houtc lapply (Houtc … (refl ??) (refl ??) ?) [@daemon] -Houtc #Houtc
-    @(ex_intro ?? ls) @(ex_intro ?? rs) @(ex_intro ?? 〈curc,false〉) %
-    [ @Houtc
-    | %2 % // % // % // 
-      generalize in match Hcneq; generalize in match Hcneq'; 
-      cases c in Hc; normalize //
-      [ * #_ normalize [ #Hfalse @False_ind cases Hfalse /2/ | #_ #Hfalse @False_ind cases Hfalse /2/ ] 
-      |*: #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+    @(ex_intro ?? ls) @(ex_intro ?? rs) @(ex_intro ?? curc) %
+    [ //
+    | %
+      [ @Houtc
+      | %2 % // % // % // 
+        generalize in match Hcneq; generalize in match Hcneq'; 
+        cases mv in Hmv; normalize //
+        [ * #_ normalize [ #Hfalse @False_ind cases Hfalse /2/ | #_ #Hfalse @False_ind cases Hfalse /2/ ] 
+        |*: #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+      ]
     ]
   ]
 ]