]> matita.cs.unibo.it Git - fireball-separation.git/blobdiff - ocaml/simple.ml
New interesting example
[fireball-separation.git] / ocaml / simple.ml
index 991779e7ac995f5f980a174b43c292689cac1ce6..b1b05eca5c43f8f81429836ccda109d10f5c317b 100644 (file)
@@ -6,40 +6,49 @@ let print_hline = Console.print_hline;;
 \r
 open Pure\r
 \r
+type var_flag = [\r
+ `Inherit | `Some of bool ref\r
+ (* bool:\r
+     true if original application and may determine a distinction\r
+  *)\r
+  | `Duplicate\r
+] ;;\r
+\r
 type var = int;;\r
 type t =\r
  | V of var\r
- | A of t * t\r
+ | A of var_flag * t * t\r
  | L of t\r
- | B (* bottom *)\r
- | C of int\r
 ;;\r
 \r
-let delta = L(A(V 0, V 0));;\r
-\r
-let eta_eq' =\r
- let rec aux l1 l2 t1 t2 = match t1, t2 with\r
-  | L t1, L t2 -> aux l1 l2 t1 t2\r
-  | L t1, t2 -> aux l1 (l2+1) t1 t2\r
-  | t1, L t2 -> aux (l1+1) l2 t1 t2\r
-  | V a, V b -> a + l1 = b + l2\r
-  | C a, C b -> a = b\r
-  | A(t1,t2), A(u1,u2) -> aux l1 l2 t1 u1 && aux l1 l2 t2 u2\r
-  | _, _ -> false\r
- in aux ;;\r
-let eta_eq = eta_eq' 0 0;;\r
+let index_of x =\r
+ let rec aux n =\r
+  function\r
+    [] -> None\r
+  | x'::_ when x == x' -> Some n\r
+  | _::xs -> aux (n+1) xs\r
+ in aux 1\r
+;;\r
 \r
-(* is arg1 eta-subterm of arg2 ? *)\r
-let eta_subterm u =\r
- let rec aux lev t = eta_eq' lev 0 u t || match t with\r
- | L t -> aux (lev+1) t\r
- | A(t1, t2) -> aux lev t1 || aux lev t2\r
- | _ -> false\r
- in aux 0\r
+let sep_of_app =\r
+ let apps = ref [] in\r
+ function\r
+    r when not !r -> " "\r
+  | r ->\r
+    let i =\r
+     match index_of r !apps with\r
+        Some i -> i\r
+      | None ->\r
+         apps := !apps @ [r];\r
+         List.length !apps\r
+    in " " ^ string_of_int i ^ ":"\r
 ;;\r
+let string_of_var_flag = function\r
+ | `Some b -> sep_of_app b\r
+ | `Inherit -> " ?"\r
+ | `Duplicate -> " !"\r
+ ;;\r
 \r
-(* does NOT lift the argument *)\r
-let mk_lams = fold_nat (fun x _ -> L x) ;;\r
 \r
 let string_of_t =\r
   let string_of_bvar =\r
@@ -49,12 +58,10 @@ let string_of_t =
   let rec string_of_term_w_pars level = function\r
     | V v -> if v >= level then "`" ^ string_of_int (v-level) else\r
        string_of_bvar (level - v-1)\r
-    | C n -> "c" ^ string_of_int n\r
     | A _\r
     | L _ as t -> "(" ^ string_of_term_no_pars level t ^ ")"\r
-    | B -> "BOT"\r
   and string_of_term_no_pars_app level = function\r
-    | A(t1,t2) -> string_of_term_no_pars_app level t1 ^ " " ^ string_of_term_w_pars level t2\r
+    | A(b,t1,t2) -> string_of_term_no_pars_app level t1 ^ string_of_var_flag b ^ string_of_term_w_pars level t2\r
     | _ as t -> string_of_term_w_pars level t\r
   and string_of_term_no_pars level = function\r
     | L t -> "λ" ^ string_of_bvar level ^ ". " ^ string_of_term_no_pars (level+1) t\r
@@ -62,25 +69,44 @@ let string_of_t =
   in string_of_term_no_pars 0\r
 ;;\r
 \r
+\r
+let delta = L(A(`Some (ref true),V 0, V 0));;\r
+\r
+(* does NOT lift the argument *)\r
+let mk_lams = fold_nat (fun x _ -> L x) ;;\r
+\r
+let measure_of_t =\r
+ let rec aux acc = function\r
+ | V _ -> acc, 0\r
+ | A(b,t1,t2) ->\r
+   let acc, m1 = aux acc t1 in\r
+   let acc, m2 = aux acc t2 in\r
+   (match b with\r
+   | `Some b when !b && not (List.memq b acc) -> b::acc, 1 + m1 + m2\r
+   | _ -> acc, m1 + m2)\r
+ | L t -> aux acc t\r
+ in snd ++ (aux [])\r
+;;\r
+\r
 type problem = {\r
    orig_freshno: int\r
  ; freshno : int\r
  ; div : t\r
  ; conv : t\r
  ; sigma : (var * t) list (* substitutions *)\r
- ; stepped : var list\r
  ; phase : [`One | `Two] (* :'( *)\r
 }\r
 \r
 let string_of_problem p =\r
  let lines = [\r
-  "[stepped] " ^ String.concat " " (List.map string_of_int p.stepped);\r
+  "[measure] " ^ string_of_int (measure_of_t p.div);\r
   "[DV] " ^ string_of_t p.div;\r
   "[CV] " ^ string_of_t p.conv;\r
  ] in\r
  String.concat "\n" lines\r
 ;;\r
 \r
+exception B;;\r
 exception Done of (var * t) list (* substitution *);;\r
 exception Fail of int * string;;\r
 \r
@@ -96,10 +122,9 @@ let freshvar ({freshno} as p) =
 \r
 let rec is_inert =\r
  function\r
- | A(t,_) -> is_inert t\r
+ | A(_,t,_) -> is_inert t\r
  | V _ -> true\r
- | C _\r
- | L _ | B -> false\r
+ | L _ -> false\r
 ;;\r
 \r
 let is_var = function V _ -> true | _ -> false;;\r
@@ -107,61 +132,100 @@ let is_lambda = function L _ -> true | _ -> false;;
 \r
 let rec get_inert = function\r
  | V n -> (n,0)\r
- | A(t, _) -> let hd,args = get_inert t in hd,args+1\r
+ | A(_,t,_) -> let hd,args = get_inert t in hd,args+1\r
  | _ -> assert false\r
 ;;\r
 \r
-let rec no_leading_lambdas hd_var j = function\r
- | L t -> 1 + no_leading_lambdas (hd_var+1) j t\r
- | A _ as t -> let hd_var', n = get_inert t in if hd_var = hd_var' then max 0 (j - n) else 0\r
- | V n -> if n = hd_var then j else 0\r
- | B | C _ -> 0\r
+(* precomputes the number of leading lambdas in a term,\r
+   after replacing _v_ w/ a term starting with n lambdas *)\r
+let rec no_leading_lambdas v n = function\r
+ | L t -> 1 + no_leading_lambdas (v+1) n t\r
+ | A _ as t -> let v', m = get_inert t in if v = v' then max 0 (n - m) else 0\r
+ | V v' -> if v = v' then n else 0\r
+;;\r
+\r
+let rec erase = function\r
+ | L t -> L (erase t)\r
+ | A(_,t1,t2) -> A(`Some(ref false), erase t1, erase t2)\r
+ | V _ as t -> t\r
 ;;\r
 \r
-let rec subst level delift sub =\r
+let rec subst top level delift ((flag, var, tm) as sub) =\r
  function\r
- | V v -> if v = level + fst sub then lift level (snd sub) else V (if delift && v > level then v-1 else v)\r
- | L t -> let t = subst (level + 1) delift sub t in if t = B then B else L t\r
- | A (t1,t2) ->\r
-  let t1 = subst level delift sub t1 in\r
-  let t2 = subst level delift sub t2 in\r
-  mk_app t1 t2\r
- | C _ as t -> t\r
- | B -> B\r
-and mk_app t1 t2 = if t2 = B || (t1 = delta && t2 = delta) then B\r
+ | V v -> if v = level + var then lift level tm else V (if delift && v > level then v-1 else v)\r
+ | L t -> L (subst top (level + 1) delift sub t)\r
+ | A(b,t1,t2) ->\r
+    let special = b = `Duplicate && top && t2 = V (level + var) in\r
+    let t1' = subst (if special then false else top) level delift sub t1 in\r
+    let t2' = subst false level delift sub t2 in\r
+    match b with\r
+    | `Duplicate when special ->\r
+        assert (match t1' with L _ -> false | _ -> true) ;\r
+        (match flag with\r
+          | `Some b when !b -> b := false\r
+          | `Some b -> ()\r
+            (*print_string "WARNING! Stepping on a useless argument!";\r
+            ignore(read_line())*)\r
+          | `Inherit | `Duplicate -> assert false);\r
+        A(flag, t1', erase t2')\r
+    | `Inherit | `Duplicate ->\r
+       let b' = if t2 = V (level + var)\r
+        then (assert (flag <> `Inherit); flag)\r
+        else b in\r
+       assert (match t1' with L _ -> false | _ -> true) ;\r
+       A(b', t1', t2')\r
+    | `Some b' -> mk_app top b' t1' t2'\r
+and mk_app top flag t1 t2 = if t1 = delta && t2 = delta then raise B\r
  else match t1 with\r
- | B -> B\r
- | L t1 -> subst 0 true (0, t2) t1\r
- | _ -> A (t1, t2)\r
+ | L t1 -> subst top 0 true (`Some flag, 0, t2) t1\r
+ | _ -> A (`Some flag, t1, t2)\r
 and lift n =\r
  let rec aux lev =\r
   function\r
   | V m -> V (if m >= lev then m + n else m)\r
-  | L t -> L (aux (lev+1) t)\r
-  | A (t1, t2) -> A (aux lev t1, aux lev t2)\r
-  | C _ as t -> t\r
-  | B -> B\r
+  | L t -> L(aux (lev+1) t)\r
+  | A (b,t1, t2) -> A (b,aux lev t1, aux lev t2)\r
  in aux 0\r
 ;;\r
-let subst = subst 0 false;;\r
-\r
-let subst_in_problem sub p =\r
-print_endline ("-- SUBST " ^ string_of_t (V (fst sub)) ^ " |-> " ^ string_of_t (snd sub));\r
- {p with\r
-  div=subst sub p.div;\r
-  conv=subst sub p.conv;\r
-  stepped=(fst sub)::p.stepped;\r
-  sigma=sub::p.sigma}\r
+let subst top = subst top 0 false;;\r
+let mk_app = mk_app true;;\r
+\r
+let eta_eq =\r
+ let rec aux t1 t2 = match t1, t2 with\r
+  | L t1, L t2 -> aux t1 t2\r
+  | L t1, t2 -> aux t1 (A(`Some (ref true),lift 1 t2,V 0))\r
+  | t1, L t2 -> aux (A(`Some (ref true),lift 1 t1,V 0)) t2\r
+  | V a, V b -> a = b\r
+  | A(_,t1,t2), A(_,u1,u2) -> aux t1 u1 && aux t2 u2\r
+  | _, _ -> false\r
+ in aux ;;\r
+\r
+(* is arg1 eta-subterm of arg2 ? *)\r
+let eta_subterm u =\r
+ let rec aux lev t = eta_eq u (lift lev t) || match t with\r
+ | L t -> aux (lev+1) t\r
+ | A(_, t1, t2) -> aux lev t1 || aux lev t2\r
+ | _ -> false\r
+ in aux 0\r
+;;\r
+\r
+let subst_in_problem ?(top=true) ((v, t) as sub) p =\r
+print_endline ("-- SUBST " ^ string_of_t (V v) ^ " |-> " ^ string_of_t t);\r
+ let sigma = sub::p.sigma in\r
+ let sub = (`Inherit, v, t) in\r
+ let div = try subst top sub p.div with B -> raise (Done sigma) in\r
+ let conv = try subst false sub p.conv with B -> raise (Fail(-1,"p.conv diverged")) in\r
+ {p with div; conv; sigma}\r
 ;;\r
 \r
 let get_subterm_with_head_and_args hd_var n_args =\r
  let rec aux lev = function\r
- | C _\r
- | V _ | B -> None\r
+ | V _ -> None\r
  | L t -> aux (lev+1) t\r
- | A(t1,t2) as t ->\r
+ | A(_,t1,t2) as t ->\r
    let hd_var', n_args' = get_inert t1 in\r
    if hd_var' = hd_var + lev && n_args <= 1 + n_args'\r
+    (* the `+1` above is because of t2 *)\r
     then Some (lift ~-lev t)\r
     else match aux lev t2 with\r
     | None -> aux lev t1\r
@@ -171,10 +235,8 @@ let get_subterm_with_head_and_args hd_var n_args =
 \r
 let rec purify = function\r
  | L t -> Pure.L (purify t)\r
- | A (t1,t2) -> Pure.A (purify t1, purify t2)\r
+ | A(_,t1,t2) -> Pure.A (purify t1, purify t2)\r
  | V n -> Pure.V n\r
- | C _ -> Pure.V max_int (* FIXME *)\r
- | B -> Pure.B\r
 ;;\r
 \r
 let check p sigma =\r
@@ -182,7 +244,7 @@ let check p sigma =
  let div = purify p.div in\r
  let conv = purify p.conv in\r
  let sigma = List.map (fun (v,t) -> v, purify t) sigma in\r
- let freshno = List.fold_right (fun (x,_) -> max x) sigma 0 in\r
+ let freshno = List.fold_right (max ++ fst) sigma 0 in\r
  let env = Pure.env_of_sigma freshno sigma in\r
  assert (Pure.diverged (Pure.mwhd (env,div,[])));\r
  print_endline " D diverged.";\r
@@ -193,19 +255,19 @@ let check p sigma =
 \r
 let sanity p =\r
  print_endline (string_of_problem p); (* non cancellare *)\r
- if p.conv = B then problem_fail p "p.conv diverged";\r
- if p.div = B then raise (Done p.sigma);\r
  if p.phase = `Two && p.div = delta then raise (Done p.sigma);\r
  if not (is_inert p.div) then problem_fail p "p.div converged";\r
  p\r
 ;;\r
 \r
 (* drops the arguments of t after the n-th *)\r
+(* FIXME! E' usato in modo improprio contando sul fatto\r
+   errato che ritorna un inerte lungo esattamente n *)\r
 let inert_cut_at n t =\r
  let rec aux t =\r
   match t with\r
   | V _ as t -> 0, t\r
-  | A(t1,_) as t ->\r
+  | A(_,t1,_) as t ->\r
     let k', t' = aux t1 in\r
      if k' = n then n, t'\r
       else k'+1, t\r
@@ -213,20 +275,37 @@ let inert_cut_at n t =
  in snd (aux t)\r
 ;;\r
 \r
-let find_eta_difference p t n_args =\r
- let t = inert_cut_at n_args t in\r
+(* return the index of the first argument with a difference\r
+   (the first argument is 0)\r
+   precondition: p.div and t have n+1 arguments\r
+   *)\r
+let find_eta_difference p t argsno =\r
+ let t = inert_cut_at argsno t in\r
  let rec aux t u k = match t, u with\r
- | V _, V _ -> assert false (* div subterm of conv *)\r
- | A(t1,t2), A(u1,u2) ->\r
-    if not (eta_eq t2 u2) then ((*print_endline((string_of_t t2) ^ " <> " ^ (string_of_t u2));*) k)\r
-    else aux t1 u1 (k-1)\r
+ | V _, V _ -> None\r
+ | A(b1,t1,t2), A(b2,u1,u2) ->\r
+    (match aux t1 u1 (k-1) with\r
+    | None ->\r
+      if not (eta_eq t2 u2) then begin\r
+        let is_relevant = function `Some b -> !b | _ -> false in\r
+        if not (is_relevant b1 || is_relevant b2) then begin\r
+         print_string "WARNING! Stepping on a useless argument!";\r
+print_string (string_of_t  t ^ " <==> " ^ string_of_t u);\r
+         ignore(read_line())\r
+        end ;\r
+        Some (k-1)\r
+       end\r
+      else None\r
+    | Some j -> Some j)\r
  | _, _ -> assert false\r
- in aux p.div t n_args\r
+ in match aux p.div t argsno with\r
+ | None -> problem_fail p "no eta difference found (div subterm of conv?)"\r
+ | Some j -> j\r
 ;;\r
 \r
 let compute_max_lambdas_at hd_var j =\r
  let rec aux hd = function\r
- | A(t1,t2) ->\r
+ | A(_,t1,t2) ->\r
     (if get_inert t1 = (hd, j)\r
       then max ( (*FIXME*)\r
        if is_inert t2 && let hd', j' = get_inert t2 in hd' = hd\r
@@ -235,66 +314,64 @@ let compute_max_lambdas_at hd_var j =
       else id) (max (aux hd t1) (aux hd t2))\r
  | L t -> aux (hd+1) t\r
  | V _ -> 0\r
- | _ -> assert false\r
  in aux hd_var\r
 ;;\r
 \r
 let print_cmd s1 s2 = print_endline (">> " ^ s1 ^ " " ^ s2);;\r
 \r
-(* eat the arguments of the divergent and explode.\r
- It does NOT perform any check, may fail if done unsafely *)\r
-let eat p =\r
-print_cmd "EAT" "";\r
- let var, k = get_inert p.div in\r
- let phase = p.phase in\r
- let p =\r
-  match phase with\r
-  | `One ->\r
-      let n = 1 + max\r
-       (compute_max_lambdas_at var (k-1) p.div)\r
-       (compute_max_lambdas_at var (k-1) p.conv) in\r
-      (* apply fresh vars *)\r
-      let p, t = fold_nat (fun (p, t) _ ->\r
-        let p, v = freshvar p in\r
-        p, A(t, V (v + k))\r
-      ) (p, V 0) n in\r
-      let p = {p with phase=`Two} in\r
-      let t = A(t, delta) in\r
-      let t = fold_nat (fun t m -> A(t, V (k-m))) t (k-1) in\r
-      let subst = var, mk_lams t k in\r
-      let p = subst_in_problem subst p in\r
-      let _, args = get_inert p.div in\r
-      {p with div = inert_cut_at (args-k) p.div}\r
-  | `Two ->\r
-      let subst = var, mk_lams delta k in\r
-      subst_in_problem subst p in\r
- sanity p\r
-;;\r
-\r
 (* step on the head of div, on the k-th argument, with n fresh vars *)\r
-let step k n p =\r
+let step ?(isfinish=false) k n p =\r
  let var, _ = get_inert p.div in\r
 print_cmd "STEP" ("on " ^ string_of_t (V var) ^ " (of:" ^ string_of_int n ^ ")");\r
  let p, t = (* apply fresh vars *)\r
   fold_nat (fun (p, t) _ ->\r
     let p, v = freshvar p in\r
-    p, A(t, V (v + k + 1))\r
+    p, A(`Some (ref false), t, V (v + k + 1))\r
   ) (p, V 0) n in\r
- let t = (* apply unused bound variables V_{k-1}..V_1 *)\r
-  fold_nat (fun t m -> A(t, V (k-m+1))) t k in\r
+ let t = (* apply bound variables V_k..V_0 *)\r
+  fold_nat (fun t m -> A((if m = k+1 then `Duplicate else `Inherit), t, V (k-m+1))) t (k+1) in\r
  let t = mk_lams t (k+1) in (* make leading lambdas *)\r
  let subst = var, t in\r
- let p = subst_in_problem subst p in\r
+ let p = subst_in_problem ~top:(not isfinish) subst p in\r
  sanity p\r
 ;;\r
 \r
+let finish p =\r
+ let compute_max_arity =\r
+   let rec aux n = function\r
+   | A(_,t1,t2) -> max (aux (n+1) t1) (aux 0 t2)\r
+   | L t -> max n (aux 0 t)\r
+   | V _ -> n\r
+ in aux 0 in\r
+print_cmd "FINISH" "";\r
+ let div_hd, div_nargs = get_inert p.div in\r
+ let j = div_nargs - 1 in\r
+ let arity = compute_max_arity p.conv in\r
+ let n = 1 + arity + max\r
+  (compute_max_lambdas_at div_hd j p.div)\r
+  (compute_max_lambdas_at div_hd j p.conv) in\r
+ let p = step ~isfinish:true j n p in\r
+ let div_hd, div_nargs = get_inert p.div in\r
+ let rec aux m = function\r
+  A(_,t1,t2) -> if is_var t2 then\r
+   (let delta_var, _ = get_inert t2 in\r
+     if delta_var <> div_hd && get_subterm_with_head_and_args delta_var 1 p.conv = None\r
+      then m, delta_var\r
+      else aux (m-1) t1) else aux (m-1) t1\r
+  | _ -> assert false in\r
+ let m, delta_var = aux div_nargs p.div in\r
+ let p = subst_in_problem (delta_var, delta) p in\r
+ let p = subst_in_problem (div_hd, mk_lams delta (m-1)) p in\r
+ sanity p\r
 ;;\r
 \r
-\r
 let rec auto p =\r
  let hd_var, n_args = get_inert p.div in\r
  match get_subterm_with_head_and_args hd_var n_args p.conv with\r
  | None ->\r
+   (try problem_fail (finish p) "Auto.2 did not complete the problem"\r
+   with Done sigma -> sigma)\r
+   (*\r
    (try\r
     let phase = p.phase in\r
      let p = eat p in\r
@@ -302,31 +379,40 @@ let rec auto p =
       then problem_fail p "Auto.2 did not complete the problem"\r
       else auto p\r
     with Done sigma -> sigma)\r
+    *)\r
  | Some t ->\r
-  let j = find_eta_difference p t n_args - 1 in\r
+  let j = find_eta_difference p t n_args in\r
   let k = 1 + max\r
    (compute_max_lambdas_at hd_var j p.div)\r
     (compute_max_lambdas_at hd_var j p.conv) in\r
+  let m1 = measure_of_t p.div in\r
   let p = step j k p in\r
+  let m2 = measure_of_t p.div in\r
+  (if m2 >= m1 then\r
+    (print_string ("WARNING! Measure did not decrease : " ^ string_of_int m2 ^ " >= " ^ string_of_int m1 ^ " (press <Enter>)");\r
+    ignore(read_line())));\r
   auto p\r
 ;;\r
 \r
 let problem_of (label, div, convs, ps, var_names) =\r
  print_hline ();\r
  let rec aux = function\r
- | `Lam(_, t) -> L (aux t)\r
- | `I ((v,_), args) -> Listx.fold_left (fun x y -> mk_app x (aux y)) (V v) args\r
+ | `Lam(_,t) -> L (aux t)\r
+ | `I ((v,_), args) -> Listx.fold_left (fun x y -> mk_app (ref true) x (aux y)) (V v) args\r
  | `Var(v,_) -> V v\r
  | `N _ | `Match _ -> assert false in\r
  assert (List.length ps = 0);\r
- let convs = List.rev convs in\r
- let conv = List.fold_left (fun x y -> mk_app x (aux (y :> Num.nf))) (V (List.length var_names)) convs in\r
+ let convs = (List.rev convs :> Num.nf list) in\r
+ let conv = aux\r
+  (if List.length convs = 1\r
+   then List.hd convs\r
+   else `I((List.length var_names, min_int), Listx.from_list convs)) in\r
  let var_names = "@" :: var_names in\r
  let div = match div with\r
  | Some div -> aux (div :> Num.nf)\r
  | None -> assert false in\r
  let varno = List.length var_names in\r
- let p = {orig_freshno=varno; freshno=1+varno; div; conv; sigma=[]; stepped=[]; phase=`One} in\r
+ let p = {orig_freshno=varno; freshno=1+varno; div; conv; sigma=[]; phase=`One} in\r
  (* initial sanity check *)\r
  sanity p\r
 ;;\r