]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/matita/lib/turing/universal/uni_step.ma
Progress.
[helm.git] / matita / matita / lib / turing / universal / uni_step.ma
index 6ba1aa23681362492370c651d367fa82745535a2..1198bb9f1040286a6271dbe2d7da9c46fb93ad5e 100644 (file)
@@ -52,4 +52,295 @@ if is_true(current) (* current state is final *)
            (* /move_tape *)
       else sink;
         
-*)
\ No newline at end of file
+*)
+
+definition init_match ≝ 
+  seq ? (mark ?) 
+    (seq ? (adv_to_mark_r ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+      (seq ? (move_r ?) 
+        (seq ? (mark ?)
+          (seq ? (move_l ?) 
+            (adv_to_mark_l ? (is_marked ?)))))).
+            
+definition R_init_match ≝ λt1,t2.
+  ∀ls,l,rs,c,d. no_grids (〈c,false〉::l) → no_marks l → 
+  t1 = midtape STape ls 〈c,false〉 (l@〈grid,false〉::〈d,false〉::rs) →
+  t2 = midtape STape ls 〈c,true〉 (l@〈grid,false〉::〈d,true〉::rs).
+  
+lemma sem_init_match : Realize ? init_match R_init_match.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? (sem_mark ?)
+       (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_r ? (λc:STape.is_grid (\fst c)))
+        (sem_seq ????? (sem_move_r ?)
+         (sem_seq ????? (sem_mark ?)
+          (sem_seq ????? (sem_move_l ?)
+           (sem_adv_to_mark_l ? (is_marked ?)))))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#ls #l #rs #c #d #Hnogrids #Hnomarks #Hintape
+cases HR -HR
+#ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta -Hintape #Hta
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb cases (Htb … Hta) -Htb -Hta 
+  [* #Hgridc @False_ind @(absurd … Hgridc) @eqnot_to_noteq 
+   @(Hnogrids 〈c,false〉) @memb_hd ]
+* #Hgrdic #Htb lapply (Htb l 〈grid,false〉 (〈d,false〉::rs) (refl …) (refl …) ?) 
+  [#x #membl @Hnogrids @memb_cons @membl] -Htb #Htb
+* #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htc -Htb #Htc
+* #td * whd in ⊢ (%→?); #Htd lapply (Htd … Htc) -Htd -Htc #Htd
+* #te * whd in ⊢ (%→?); #Hte lapply (Hte … Htd) -Hte -Htd #Hte
+whd in ⊢ (%→?); #Htf cases (Htf … Hte) -Htf -Hte 
+  [* whd in ⊢ ((??%?)→?); #Habs destruct (Habs)]
+* #_ #Htf lapply (Htf (reverse ? l) 〈c,true〉 ls (refl …) (refl …) ?) 
+  [#x #membl @Hnomarks @daemon] -Htf #Htf >Htf >reverse_reverse %
+qed.
+
+
+(* init_copy 
+
+           init_current_on_match; (* no marks in current *)
+           move_r;
+           adv_to_mark_r;
+           adv_mark_r;
+
+*)
+
+definition init_copy ≝ 
+  seq ? init_current_on_match
+    (seq ? (move_r ?) 
+      (seq ? (adv_to_mark_r ? (is_marked ?))
+        (adv_mark_r ?))).
+
+definition R_init_copy ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,l2,c,ls,d,rs. 
+  no_marks l1 → no_grids l1 → 
+  no_marks l2 → is_grid c = false → 
+  t1 = midtape STape (l1@〈c,false〉::〈grid,false〉::ls) 〈grid,false〉 (l2@〈comma,true〉::〈d,false〉::rs) → 
+  t2 = midtape STape (〈comma,false〉::(reverse ? l2)@〈grid,false〉::l1@〈c,true〉::〈grid,false〉::ls) 〈d,true〉 rs.
+
+lemma list_last: ∀A.∀l:list A.
+  l = [ ] ∨ ∃a,l1. l = l1@[a].
+#A #l <(reverse_reverse ? l) cases (reverse A l)
+  [%1 //
+  |#a #l1 %2 @(ex_intro ?? a) @(ex_intro ?? (reverse ? l1)) //
+  ]
+qed.
+   
+lemma sem_init_copy : Realize ? init_copy R_init_copy.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? sem_init_current_on_match
+        (sem_seq ????? (sem_move_r ?)
+          (sem_seq ????? (sem_adv_to_mark_r ? (is_marked ?))
+            (sem_adv_mark_r ?))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #l2 #c #ls #d #rs #Hl1marks #Hl1grids #Hl2marks #Hc #Hintape
+cases HR -HR
+#ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hl1grids Hc Hintape) -Hta -Hintape #Hta
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb lapply (Htb  … Hta) -Htb -Hta
+generalize in match Hl1marks; -Hl1marks cases (list_last ? l1) 
+  [#eql1 >eql1 #Hl1marks whd in ⊢ ((???%)→?); whd in ⊢ ((???(????%))→?); #Htb
+   * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc  … Htb) -Htc -Htb *
+    [* whd in ⊢ ((??%?)→?); #Htemp destruct (Htemp)]
+   * #_ #Htc lapply (Htc … (refl …) (refl …) ?)
+    [#x #membx @Hl2marks @membx]
+   #Htc whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htc) -Houtc -Htc #Houtc
+   >Houtc %
+  |* #c1 * #tl #eql1 >eql1 #Hl1marks >reverse_append >reverse_single 
+   whd in ⊢ ((???%)→?); whd in ⊢ ((???(????%))→?);
+   >associative_append whd in ⊢ ((???(????%))→?); #Htb
+   * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc  … Htb) -Htc -Htb *
+    [* >Hl1marks [#Htemp destruct (Htemp)] @memb_append_l2 @memb_hd]
+   * #_ >append_cons <associative_append #Htc lapply (Htc … (refl …) (refl …) ?)
+    [#x #membx cases (memb_append … membx) -membx #membx
+      [cases (memb_append … membx) -membx #membx
+        [@Hl1marks @memb_append_l1 @daemon
+        |>(memb_single … membx) %
+        ]
+      |@Hl2marks @membx
+      ]]
+  #Htc whd in ⊢ (%→?); #Houtc lapply (Houtc … Htc) -Houtc -Htc #Houtc
+  >Houtc >reverse_append >reverse_append >reverse_single 
+  >reverse_reverse >associative_append >associative_append 
+  >associative_append %
+qed.
+  
+(* OLD 
+definition init_copy ≝ 
+  seq ? (adv_mark_r ?) 
+    (seq ? init_current_on_match
+      (seq ? (move_r ?) 
+        (adv_to_mark_r ? (is_marked ?)))).
+
+definition R_init_copy ≝ λt1,t2.
+  ∀l1,l2,c,l3,d,rs. 
+  no_marks l1 → no_grids l1 → 
+  no_marks l2 → no_grids l2 → is_grid c = false → is_grid d =false →
+  t1 = midtape STape (l1@〈grid,false〉::l2@〈c,false〉::〈grid,false〉::l3) 〈comma,true〉 (〈d,false〉::rs) → 
+  t2 = midtape STape (〈comma,false〉::l1@〈grid,false〉::l2@〈c,true〉::〈grid,false〉::l3) 〈d,true〉 rs.
+
+lemma list_last: ∀A.∀l:list A.
+  l = [ ] ∨ ∃a,l1. l = l1@[a].
+#A #l <(reverse_reverse ? l) cases (reverse A l)
+  [%1 //
+  |#a #l1 %2 @(ex_intro ?? a) @(ex_intro ?? (reverse ? l1)) //
+  ]
+qed.
+   
+lemma sem_init_copy : Realize ? init_copy R_init_copy.
+#intape 
+cases (sem_seq ????? (sem_adv_mark_r ?)
+       (sem_seq ????? sem_init_current_on_match
+        (sem_seq ????? (sem_move_r ?)
+         (sem_adv_to_mark_r ? (is_marked ?)))) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR 
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [@Hloop] -Hloop
+#l1 #l2 #c #l3 #d #rs #Hl1marks #Hl1grids #Hl2marks #Hl2grids #Hc #Hd #Hintape
+cases HR -HR
+#ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta lapply (Hta … Hintape) -Hta -Hintape #Hta
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); 
+>append_cons #Htb lapply (Htb (〈comma,false〉::l1) l2 c … Hta) 
+  [@Hd |@Hc |@Hl2grids 
+   |#x #membx cases (orb_true_l … membx) -membx #membx 
+     [>(\P membx) // | @Hl1grids @membx]
+  ] -Htb #Htb
+* #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htc -Htb
+>reverse_append >reverse_cons cases (list_last ? l2)
+  [#Hl2 >Hl2 >associative_append whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htc
+   whd in ⊢ (%→?); #Htd cases (Htd … Htc) -Htd -Htc
+    [* whd in ⊢ ((??%?)→?); #Habs destruct (Habs)]
+   * #_ #Htf lapply (Htf … (refl …) (refl …) ?) 
+    [#x >reverse_cons #membx cases (memb_append … membx) -membx #membx
+      [@Hl1marks @daemon |>(memb_single … membx) //] 
+    -Htf
+    |#Htf >Htf >reverse_reverse >associative_append %
+    ]
+  |* #a * #l21 #Heq >Heq >reverse_append >reverse_single 
+   >associative_append >associative_append >associative_append whd in ⊢ ((???(??%%%))→?); #Htc
+   whd in ⊢ (%→?); #Htd cases (Htd … Htc) -Htd -Htc
+    [* >Hl2marks [#Habs destruct (Habs) |>Heq @memb_append_l2 @memb_hd]]
+   * #_ <associative_append <associative_append #Htf lapply (Htf … (refl …) (refl …) ?) 
+    [#x >reverse_cons #membx cases (memb_append … membx) -membx #membx
+      [cases (memb_append … membx) -membx #membx
+        [@Hl2marks >Heq @memb_append_l1 @daemon
+        |>(memb_single … membx) //]
+      |cases (memb_append … membx) -membx #membx
+        [@Hl1marks @daemon |>(memb_single … membx) //]
+      ]
+    | #Htf >Htf >reverse_append >reverse_reverse
+      >reverse_append >reverse_reverse >associative_append 
+      >reverse_single >associative_append >associative_append 
+      >associative_append % 
+    ]
+  ]
+qed. *)
+
+include "turing/universal/move_tape.ma".
+
+definition exec_move ≝ 
+  seq ? init_copy
+    (seq ? copy
+      (seq ? (move_r …) move_tape)).
+
+definition R_exec_move ≝ λt1,t2.
+  ∀n,curconfig,ls,rs,c0,c1,s0,s1,table1,newconfig,mv,table2.
+  table_TM n (table1@〈comma,false〉::〈s1,false〉::newconfig@〈c1,false〉::〈comma,false〉::〈mv,false〉::table2) → 
+  no_marks curconfig → only_bits (curconfig@[〈s0,false〉]) → only_bits (〈s1,false〉::newconfig) → 
+  no_nulls ls → no_nulls rs → 
+  t1 = midtape STape (〈c0,false〉::curconfig@〈s0,false〉::〈grid,false〉::ls) 〈grid,false〉 
+    (table1@〈comma,true〉::〈s1,false〉::newconfig@〈c1,false〉::〈comma,false〉::〈mv,false〉::table2@〈grid,false〉::rs) → 
+  ∀t1'.t1' = lift_tape ls 〈c0,false〉 rs → 
+  ∃ls1,rs1,c2.
+  t2 = midtape STape ls1 〈grid,false〉 
+    (〈s1,false〉::newconfig@〈c2,false〉::〈grid,false〉::
+     table1@〈comma,false〉::〈s1,false〉::newconfig@〈c1,false〉::〈comma,false〉::〈mv,false〉::table2@〈grid,false〉::rs1) ∧   
+  lift_tape ls1 〈c2,false〉 rs1 = 
+  tape_move STape t1' (Some ? 〈〈c2,false〉,move_of_unialpha mv〉).
+  
+lemma sem_exec_move : Realize ? exec_move R_exec_move.
+#intape
+cases (sem_seq … sem_init_copy
+        (sem_seq … sem_copy
+          (sem_seq … (sem_move_r …) sem_move_tape )) intape)
+#k * #outc * #Hloop #HR
+@(ex_intro ?? k) @(ex_intro ?? outc) % [ @Hloop ] -Hloop
+#n #curconfig #ls #rs #c0 #c1 #s0 #s1 #table1 #newconfig #mv #table2
+#Htable #Hcurconfig1 #Hcurconfig2 #Hnewconfig #Hls #Hrs #Hintape #t1' #Ht1'
+cases HR -HR #ta * whd in ⊢ (%→?); #Hta
+lapply (Hta (〈c0,false〉::curconfig) table1 s0 ls s1
+        (newconfig@〈c1,false〉::〈comma,false〉::〈mv,false〉::table2@〈grid,false〉::rs) … Hintape) -Hta
+[ (*Hcurconfig2*) @daemon
+| (*Htable*) @daemon
+| (*FIXME*) @daemon
+| (*FIXME*) @daemon
+| #Hta * #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb
+  lapply (Htb (〈grid,false〉::ls) s0 s1 c0 c1 (〈mv,false〉::table2@〈grid,false〉::rs) newconfig (〈comma,false〉::reverse ? table1) curconfig Hta ????????) -Htb
+  [9:|*:(* rivedere le precondizioni *) @daemon ]
+  #Htb * #tc * whd in ⊢ (%→?); #Htc lapply (Htc … Htb) -Htc whd in ⊢(???(??%%%)→?);#Htc
+  whd in ⊢ (%→?); #Houtc whd in Htc:(???%); whd in Htc:(???(??%%%));
+  lapply (Houtc rs n 
+    (〈comma,false〉::〈s1,false〉::reverse ? newconfig@@〈comma,false〉::reverse ? table1)
+    mv table2 (merge_char curc d1) (merge_config curconfig (reverse ? newconfig1)) ls ????? 
+    Hls Hrs ??)
+  [3: >Htc @(eq_f3 … (midtape ?))
+    [ @eq_f >associative_append >Hnewconfig
+      >reverse_cons >associative_append @eq_f
+      whd in ⊢ (???%); @eq_f whd in ⊢ (???%); @eq_f
+      <Heqcurconfig <reverse_cons >Hnewconfig1 >reverse_append
+      >merge_cons %
+    | %
+    | % ]
+  | %
+  || >reverse_cons >reverse_append >reverse_reverse >reverse_cons
+     >reverse_reverse 
+     >associative_append >associative_append >associative_append
+     normalize @Htable
+  | (* only bits or nulls c1,c2 → only bits or nulls (merge c1 c2) *) @daemon
+  | (* add to hyps? *) @daemon
+  | (* bit_or_null c1,c2 → bit_or_null (merge_char c1 c2) *) @daemon
+  | -Houtc * #ls1 * #rs1 * #newc * #Houtc *
+    [ *
+      [ * #Hmv #Htapemove
+        @(ex_intro ?? ls1) @(ex_intro ?? rs1) @(ex_intro ?? (\fst newc))
+        %
+        [ >Houtc >reverse_merge_config [| @daemon ]
+          >reverse_reverse @eq_f
+          >reverse_cons >reverse_append >reverse_cons
+          >reverse_reverse >reverse_reverse
+          @daemon
+        | >Hmv >Ht1' whd in Htapemove:(???%); whd in ⊢ (???%);
+          whd in match (lift_tape ???) in ⊢ (???%);
+          >Htapemove
+    
+    
+  
+   >Heqcurconfig
+>append_cons in Hintape; >associative_append
+cases (Hta 
+
+ cases (Hta … Hintape) -Hta
+[ * normalize in ⊢ (%→?); #Hfalse destruct (Hfalse) ]
+* #_ #Hta lapply (Hta ? 〈comma,true〉 … (refl ??) (refl ??) ?)
+[ @daemon ] -Hta #Hta
+* #tb * whd in ⊢ (%→?); #Htb lapply (Htb … Hta)
+
+definition move_of_unialpha ≝ 
+  λc.match c with
+  [ bit x ⇒ match x with [ true ⇒ R | false ⇒ L ]
+  | _ ⇒ N ].
+
+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 → 
+  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 → 
+  (t2 = midtape STape (〈grid,false〉::ls1) 〈c1,false〉 
+    (news@〈newc,false〉::〈grid,false〉::table@〈grid,false〉::rs1) ∧
+   lift_tape ls1 〈newc,false〉 rs1 = 
+   tape_move STape t1' (Some ? 〈〈newc,false〉,move_of_unialpha mv〉)).
+
+definition no_nulls ≝ 
+ λl:list STape.∀x.memb ? x l = true → is_null (\fst x) = false.