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authorAndrea Asperti <andrea.asperti@unibo.it>
Tue, 3 Jan 2012 16:16:45 +0000 (16:16 +0000)
committerAndrea Asperti <andrea.asperti@unibo.it>
Tue, 3 Jan 2012 16:16:45 +0000 (16:16 +0000)
matita/matita/lib/re/lang.ma
matita/matita/lib/re/moves.ma
matita/matita/lib/re/re.ma

index c1b894a7d787edc592a5f6d29622a4acd104a6ad..17269392499df454725ef7597ff781d175534d72 100644 (file)
@@ -53,6 +53,10 @@ lemma cat_ext_r: ∀S.∀A,B,C:word S →Prop.
 cases (H w2) /6/ 
 qed.
   
+lemma cat_empty_l: ∀S.∀A:word S→Prop. ∅ · A =1 ∅.
+#S #A #w % [|*] * #w1 * #w2 * * #_ *
+qed.
+
 lemma distr_cat_r: ∀S.∀A,B,C:word S →Prop.
   (A ∪ B) · C =1  A · C ∪ B · C. 
 #S #A #B #C #w %
index c260a6d403dd34c60cc0697a2cf64568a1654b36..f4da274a6beecbf4b9feeda9d6172ebbde65d330 100644 (file)
@@ -67,7 +67,7 @@ theorem move_ok:
     [>(\P H) % [* // #bot @False_ind //| #H1 destruct /2/]
     |% [@False_ind |#H1 cases (\Pf H) #H2 @H2 destruct //]
     ]
-  |#i1 #i2 #HI1 #HI2 #w >(sem_cat S i1 i2) >move_cat
+  |#i1 #i2 #HI1 #HI2 #w >move_cat
    @iff_trans[|@sem_odot] >same_kernel >sem_cat_w
    @iff_trans[||@(iff_or_l … (HI2 w))] @iff_or_r 
    @iff_trans[||@iff_sym @deriv_middot //]
@@ -86,7 +86,7 @@ notation > "x ↦* E" non associative with precedence 60 for @{moves ? $x $E}.
 let rec moves (S : DeqSet) w e on w : pre S ≝
  match w with
   [ nil ⇒ e
-  | cons x w' ⇒ w' ↦* (move S x (\fst e))].
+  | cons x w' ⇒ w' ↦* (move S x (\fst e))]. 
 
 lemma moves_empty: ∀S:DeqSet.∀e:pre S. 
   moves ? [ ] e = e.
@@ -96,6 +96,11 @@ lemma moves_cons: ∀S:DeqSet.∀a:S.∀w.∀e:pre S.
   moves ? (a::w)  e = moves ? w (move S a (\fst e)).
 // qed.
 
+lemma moves_left : ∀S,a,w,e. 
+  moves S (w@[a]) e = move S a (\fst (moves S w e)). 
+#S #a #w elim w // #x #tl #Hind #e >moves_cons >moves_cons //
+qed.
+
 lemma not_epsilon_sem: ∀S:DeqSet.∀a:S.∀w: word S. ∀e:pre S. 
   iff ((a::w) ∈ e) ((a::w) ∈ \fst e).
 #S #a #w * #i #b cases b normalize 
@@ -108,7 +113,7 @@ lemma same_kernel_moves: ∀S:DeqSet.∀w.∀e:pre S.
 qed.
 
 theorem decidable_sem: ∀S:DeqSet.∀w: word S. ∀e:pre S. 
-   (\snd (moves ? w e) = true)  ↔ \sem{e} w.
+   (\snd (moves ? w e) = true) ↔ \sem{e} w.
 #S #w elim w 
  [* #i #b >moves_empty cases b % /2/
  |#a #w1 #Hind #e >moves_cons
@@ -117,12 +122,67 @@ theorem decidable_sem: ∀S:DeqSet.∀w: word S. ∀e:pre S.
  ]
 qed.
 
-lemma not_true_to_false: ∀b.b≠true → b =false.
+(* lemma not_true_to_false: ∀b.b≠true → b =false.
 #b * cases b // #H @False_ind /2/ 
+qed. *)
+
+(************************ pit state ***************************)
+definition pit_pre ≝ λS.λi.〈blank S (|i|), false〉. 
+
+let rec occur (S: DeqSet) (i: re S) on i ≝  
+  match i with
+  [ z ⇒ [ ]
+  | e ⇒ [ ]
+  | s y ⇒ [y]
+  | o e1 e2 ⇒ unique_append ? (occur S e1) (occur S e2) 
+  | c e1 e2 ⇒ unique_append ? (occur S e1) (occur S e2) 
+  | k e ⇒ occur S e].
+
+lemma not_occur_to_pit: ∀S,a.∀i:pitem S. memb S a (occur S (|i|)) ≠ true →
+  move S a i  = pit_pre S i.
+#S #a #i elim i //
+  [#x normalize cases (a==x) normalize // #H @False_ind /2/
+  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 #H >move_cat 
+   >Hind1 [2:@(not_to_not … H) #H1 @sublist_unique_append_l1 //]
+   >Hind2 [2:@(not_to_not … H) #H1 @sublist_unique_append_l2 //] //
+  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 #H >move_plus 
+   >Hind1 [2:@(not_to_not … H) #H1 @sublist_unique_append_l1 //]
+   >Hind2 [2:@(not_to_not … H) #H1 @sublist_unique_append_l2 //] //
+  |#i #Hind #H >move_star >Hind // 
+  ]
+qed.
+
+lemma move_pit: ∀S,a,i. move S a (\fst (pit_pre S i)) = pit_pre S i.
+#S #a #i elim i //
+  [#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 >move_cat >Hind1 >Hind2 // 
+  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 >move_plus >Hind1 >Hind2 // 
+  |#i #Hind >move_star >Hind //
+  ]
 qed. 
 
+lemma moves_pit: ∀S,w,i. moves S w (pit_pre S i) = pit_pre S i.
+#S #w #i elim w // #a #tl >moves_cons // 
+qed. 
+lemma to_pit: ∀S,w,e. ¬ sublist S w (occur S (|\fst e|)) →
+ moves S w e = pit_pre S (\fst e).
+#S #w elim w
+  [#e * #H @False_ind @H normalize #a #abs @False_ind /2/
+  |#a #tl #Hind #e #H cases (true_or_false (memb S a (occur S (|\fst e|))))
+    [#Htrue >moves_cons whd in ⊢ (???%); <(same_kernel … a) 
+     @Hind >same_kernel @(not_to_not … H) #H1 #b #memb cases (orb_true_l … memb)
+      [#H2 >(\P H2) // |#H2 @H1 //]
+    |#Hfalse >moves_cons >not_occur_to_pit // >Hfalse /2/ 
+    ]
+  ]
+qed.
+
+(* bisimulation *)
+definition cofinal ≝ λS.λp:(pre S)×(pre S). 
+  \snd (\fst p) = \snd (\snd p).
+  
 theorem equiv_sem: ∀S:DeqSet.∀e1,e2:pre S. 
-  iff (\sem{e1} =1 \sem{e2}) (∀w.\snd (moves ? w e1) = \snd (moves ? w e2)).
+  \sem{e1} =1 \sem{e2} ↔ ∀w.cofinal ? 〈moves ? w e1,moves ? w e2〉.
 #S #e1 #e2 % 
 [#same_sem #w 
   cut (∀b1,b2. iff (b1 = true) (b2 = true) → (b1 = b2)) 
@@ -132,79 +192,24 @@ theorem equiv_sem: ∀S:DeqSet.∀e1,e2:pre S.
 |#H #w1 @iff_trans [||@decidable_sem] <H @iff_sym @decidable_sem]
 qed.
 
-lemma moves_left : ∀S,a,w,e. 
-  moves S (w@[a]) e = move S a (\fst (moves S w e)). 
-#S #a #w elim w // #x #tl #Hind #e >moves_cons >moves_cons //
-qed.
-
-definition in_moves ≝ λS:DeqSet.λw.λe:pre S. \snd(w ↦* e).
-
-(*
-coinductive equiv (S:DeqSet) : pre S → pre S → Prop ≝
- mk_equiv:
-  ∀e1,e2: pre S.
-   \snd e1  = \snd e2 →
-    (∀x. equiv S (move ? x (\fst e1)) (move ? x (\fst e2))) →
-     equiv S e1 e2.
-*)
-
-let rec beqitem S (i1,i2: pitem S) on i1 ≝ 
-  match i1 with
-  [ pz ⇒ match i2 with [ pz ⇒ true | _ ⇒ false]
-  | pe ⇒ match i2 with [ pe ⇒ true | _ ⇒ false]
-  | ps y1 ⇒ match i2 with [ ps y2 ⇒ y1==y2 | _ ⇒ false]
-  | pp y1 ⇒ match i2 with [ pp y2 ⇒ y1==y2 | _ ⇒ false]
-  | po i11 i12 ⇒ match i2 with 
-    [ po i21 i22 ⇒ beqitem S i11 i21 ∧ beqitem S i12 i22
-    | _ ⇒ false]
-  | pc i11 i12 ⇒ match i2 with 
-    [ pc i21 i22 ⇒ beqitem S i11 i21 ∧ beqitem S i12 i22
-    | _ ⇒ false]
-  | pk i11 ⇒ match i2 with [ pk i21 ⇒ beqitem S i11 i21 | _ ⇒ false]
-  ].
+definition occ ≝ λS.λe1,e2:pre S. 
+  unique_append ? (occur S (|\fst e1|)) (occur S (|\fst e2|)).
 
-lemma beqitem_true: ∀S,i1,i2. iff (beqitem S i1 i2 = true) (i1 = i2). 
-#S #i1 elim i1
-  [#i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % // normalize #H destruct
-  |#i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % // normalize #H destruct
-  |#x #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % normalize #H destruct
-    [>(\P H) // | @(\b (refl …))]
-  |#x #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % normalize #H destruct
-    [>(\P H) // | @(\b (refl …))]
-  |#i11 #i12 #Hind1 #Hind2 #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] %
-   normalize #H destruct 
-    [cases (true_or_false (beqitem S i11 i21)) #H1
-      [>(proj1 … (Hind1 i21) H1) >(proj1 … (Hind2 i22)) // >H1 in H; #H @H
-      |>H1 in H; normalize #abs @False_ind /2/
-      ]
-    |>(proj2 … (Hind1 i21) (refl …)) >(proj2 … (Hind2 i22) (refl …)) //
-    ]
-  |#i11 #i12 #Hind1 #Hind2 #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] %
-   normalize #H destruct 
-    [cases (true_or_false (beqitem S i11 i21)) #H1
-      [>(proj1 … (Hind1 i21) H1) >(proj1 … (Hind2 i22)) // >H1 in H; #H @H
-      |>H1 in H; normalize #abs @False_ind /2/
-      ]
-    |>(proj2 … (Hind1 i21) (refl …)) >(proj2 … (Hind2 i22) (refl …)) //
-    ]
-  |#i3 #Hind #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i4] %
-   normalize #H destruct 
-    [>(proj1 … (Hind i4) H) // |>(proj2 … (Hind i4) (refl …)) //]
-  ]
-qed. 
+lemma occ_enough: ∀S.∀e1,e2:pre S.
+(∀w.(sublist S w (occ S e1 e2))→ cofinal ? 〈moves ? w e1,moves ? w e2〉)
+ →∀w.cofinal ? 〈moves ? w e1,moves ? w e2〉.
+#S #e1 #e2 #H #w
+cases (decidable_sublist S w (occ S e1 e2)) [@H] -H #H
+ >to_pit [2: @(not_to_not … H) #H1 #a #memba @sublist_unique_append_l1 @H1 //]
+ >to_pit [2: @(not_to_not … H) #H1 #a #memba  @sublist_unique_append_l2 @H1 //]
+ //
+qed.
 
-definition DeqItem ≝ λS.
-  mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S).
-  
-unification hint  0 ≔ S; 
-    X ≟ mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S)
-(* ---------------------------------------- *) ⊢ 
-    pitem S ≡ carr X.
-    
-unification hint  0 ≔ S,i1,i2; 
-    X ≟ mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S)
-(* ---------------------------------------- *) ⊢ 
-    beqitem S i1 i2 ≡ eqb X i1 i2.
+lemma equiv_sem_occ: ∀S.∀e1,e2:pre S.
+(∀w.(sublist S w (occ S e1 e2))→ cofinal ? 〈moves ? w e1,moves ? w e2〉)
+→ \sem{e1}=1\sem{e2}.
+#S #e1 #e2 #H @(proj2 … (equiv_sem …)) @occ_enough #w @H 
+qed.
 
 definition sons ≝ λS:DeqSet.λl:list S.λp:(pre S)×(pre S). 
  map ?? (λa.〈move S a (\fst (\fst p)),move S a (\fst (\snd p))〉) l.
@@ -214,11 +219,25 @@ lemma memb_sons: ∀S,l.∀p,q:(pre S)×(pre S). memb ? p (sons ? l q) = true 
       move ? a (\fst (\snd q)) = \snd p).
 #S #l elim l [#p #q normalize in ⊢ (%→?); #abs @False_ind /2/] 
 #a #tl #Hind #p #q #H cases (orb_true_l … H) -H
-  [#H @(ex_intro … a) <(proj1 … (eqb_true …)H) /2/
-  |#H @Hind @H
+  [#H @(ex_intro … a) >(\P H) /2/ |#H @Hind @H]
+qed.
+
+definition is_bisim ≝ λS:DeqSet.λl:list ?.λalpha:list S.
+  ∀p:(pre S)×(pre S). memb ? p l = true → cofinal ? p ∧ (sublist ? (sons ? alpha p) l).
+
+lemma bisim_to_sem: ∀S:DeqSet.∀l:list ?.∀e1,e2: pre S. 
+  is_bisim S l (occ S e1 e2) → memb ? 〈e1,e2〉 l = true → \sem{e1}=1\sem{e2}.
+#S #l #e1 #e2 #Hbisim #Hmemb @equiv_sem_occ 
+#w #Hsub @(proj1 … (Hbisim 〈moves S w e1,moves S w e2〉 ?))
+lapply Hsub @(list_elim_left … w) [//]
+#a #w1 #Hind #Hsub >moves_left >moves_left @(proj2 …(Hbisim …(Hind ?)))
+  [#x #Hx @Hsub @memb_append_l1 //
+  |cut (memb S a (occ S e1 e2) = true) [@Hsub @memb_append_l2 //] #occa 
+   @(memb_map … occa)
   ]
 qed.
 
+(* the algorithm *)
 let rec bisim S l n (frontier,visited: list ?) on n ≝
   match n with 
   [ O ⇒ 〈false,visited〉 (* assert false *)
@@ -272,61 +291,11 @@ beqb (\snd (\fst p)) (\snd (\snd p)) = false →
   bisim Sig l (S m) (p::frontier) visited = 〈false,visited〉.
 #Sig #l #m #p #frontier #visited #test >unfold_bisim normalize nodelta >test // 
 qed.
-definition visited_inv ≝ λS.λe1,e2:pre S.λvisited: list ?.
-uniqueb ? visited = true ∧  
-  ∀p. memb ? p visited = true → 
-   (∃w.(moves S w e1 = \fst p) ∧ (moves S w e2 = \snd p)) ∧ 
-   (beqb (\snd (\fst p)) (\snd (\snd p)) = true).
-  
-definition frontier_inv ≝ λS.λfrontier,visited.
-uniqueb ? frontier = true ∧ 
-∀p:(pre S)×(pre S). memb ? p frontier = true →  
-  memb ? p visited = false ∧
-  ∃p1.((memb ? p1 visited = true) ∧
-   (∃a. move ? a (\fst (\fst p1)) = \fst p ∧ 
-        move ? a (\fst (\snd p1)) = \snd p)).
-
-(* lemma andb_true: ∀b1,b2:bool. 
-  (b1 ∧ b2) = true → (b1 = true) ∧ (b2 = true).
-#b1 #b2 cases b1 normalize #H [>H /2/ |@False_ind /2/].
-qed.
-
-lemma andb_true_r: ∀b1,b2:bool. 
-  (b1 = true) ∧ (b2 = true) → (b1 ∧ b2) = true.
-#b1 #b2 cases b1 normalize * // 
-qed. *)
 
 lemma notb_eq_true_l: ∀b. notb b = true → b = false.
 #b cases b normalize //
 qed.
 
-(*
-lemma notb_eq_true_r: ∀b. b = false → notb b = true.
-#b cases b normalize //
-qed.
-lemma notb_eq_false_l:∀b. notb b = false → b = true.
-#b cases b normalize //
-qed.
-
-lemma notb_eq_false_r:∀b. b = true → notb b = false.
-#b cases b normalize //
-qed. *)
-
-(* include "arithmetics/exp.ma". *)
-
-let rec pos S (i:re S) on i ≝ 
-  match i with
-  [ z ⇒ 0
-  | e ⇒ 0
-  | s y ⇒ 1
-  | o i1 i2 ⇒ pos S i1 + pos S i2
-  | c i1 i2 ⇒ pos S i1 + pos S i2
-  | k i ⇒ pos S i
-  ].
-
-  
 let rec pitem_enum S (i:re S) on i ≝
   match i with
   [ z ⇒ [pz S]
@@ -364,15 +333,20 @@ lemma space_enum_complete : ∀S.∀e1,e2: pre S.
 #S #e1 #e2 @(memb_compose … (λi,b.〈i,b〉))
 // qed.
 
-definition visited_inv_1 ≝ λS.λe1,e2:pre S.λvisited: list ?.
-uniqueb ? visited = true ∧  
-  ∀p. memb ? p visited = true → 
+definition all_reachable ≝ λS.λe1,e2:pre S.λl: list ?.
+uniqueb ? l = true ∧ 
+  ∀p. memb ? p l = true → 
     ∃w.(moves S w e1 = \fst p) ∧ (moves S w e2 = \snd p). 
-   
-lemma bisim_ok1: ∀S.∀e1,e2:pre S.\sem{e1}=1\sem{e2} → 
- ∀l,n.∀frontier,visited:list (*(space S) *) ((pre S)×(pre S)).
+
+definition disjoint ≝ λS:DeqSet.λl1,l2.
+  ∀p:S. memb S p l1 = true →  memb S p l2 = false.
+        
+lemma bisim_correct: ∀S.∀e1,e2:pre S.\sem{e1}=1\sem{e2} → 
+ ∀l,n.∀frontier,visited:list ((pre S)×(pre S)).
  |space_enum S (|\fst e1|) (|\fst e2|)| < n + |visited|→
- visited_inv_1 S e1 e2 visited →  frontier_inv S frontier visited →
+ all_reachable S e1 e2 visited →  
+ all_reachable S e1 e2 frontier →
+ disjoint ? frontier visited →
  \fst (bisim S l n frontier visited) = true.
 #Sig #e1 #e2 #same #l #n elim n 
   [#frontier #visited #abs * #unique #H @False_ind @(absurd … abs)
@@ -381,65 +355,55 @@ lemma bisim_ok1: ∀S.∀e1,e2:pre S.\sem{e1}=1\sem{e2} →
    [|* #H1 #H2 <H1 <H2 @space_enum_complete]
    cases (H … membp) #w * #we1 #we2 <we1 <we2 % >same_kernel_moves //    
   |#m #HI * [#visited #vinv #finv >bisim_end //]
-   #p #front_tl #visited #Hn * #u_visited #vinv * #u_frontier #finv
-   cases (finv p (memb_hd …)) #Hp * #p2 * #visited_p2
-   * #a * #movea1 #movea2
-   cut (∃w.(moves Sig w e1 = \fst p) ∧ (moves Sig w e2 = \snd p))
-     [cases (vinv … visited_p2) -vinv #w1 * #mw1 #mw2 
-      @(ex_intro … (w1@[a])) % //] 
-   -movea2 -movea1 -a -visited_p2 -p2 #reachp
+   #p #front_tl #visited #Hn * #u_visited #r_visited * #u_frontier #r_frontier 
+   #disjoint
+   cut (∃w.(moves ? w e1 = \fst p) ∧ (moves ? w e2 = \snd p)) 
+    [@(r_frontier … (memb_hd … ))] #rp
    cut (beqb (\snd (\fst p)) (\snd (\snd p)) = true)
-     [cases reachp #w * #move_e1 #move_e2 <move_e1 <move_e2
-      @(\b ?) @(proj1 … (equiv_sem … )) @same] #ptest 
+    [cases rp #w * #fstp #sndp <fstp <sndp @(\b ?) 
+     @(proj1 … (equiv_sem … )) @same] #ptest 
    >(bisim_step_true … ptest) @HI -HI 
      [<plus_n_Sm //
-     |% [whd in ⊢ (??%?); >Hp whd in ⊢ (??%?); //]
-       #p1 #H (cases (orb_true_l … H))
-         [#eqp <(\P eqp) // 
-         |#visited_p1 @(vinv … visited_p1)
-         ]
+     |% [whd in ⊢ (??%?); >(disjoint … (memb_hd …)) whd in ⊢ (??%?); //
+        |#p1 #H (cases (orb_true_l … H)) [#eqp >(\P eqp) // |@r_visited]
+        ]
      |whd % [@unique_append_unique @(andb_true_r … u_frontier)]
       @unique_append_elim #q #H
-       [% 
-         [@notb_eq_true_l @(filter_true … H) 
-         |@(ex_intro … p) % [@memb_hd|@(memb_sons … (memb_filter_memb … H))]
-         ]
-       |cases (finv q ?) [|@memb_cons //]
-        #nvq * #p1 * #Hp1 #reach %
-         [cut ((p==q) = false) [|#Hpq whd in ⊢ (??%?); >Hpq @nvq]
-          cases (andb_true … u_frontier) #notp #_ 
-          @(not_memb_to_not_eq … H) @notb_eq_true_l @notp 
-         |cases (proj2 … (finv q ?)) 
-           [#p1 *  #Hp1 #reach @(ex_intro … p1) % // @memb_cons //
-           |@memb_cons //
-           ]
-        ]
-      ]  
-    ]
-  ]
-qed.
+       [cases (memb_sons … (memb_filter_memb … H)) -H
+        #a * #m1 #m2 cases rp #w1 * #mw1 #mw2 @(ex_intro … (w1@[a]))
+        >moves_left >moves_left >mw1 >mw2 >m1 >m2 % // 
+       |@r_frontier @memb_cons //
+       ]
+     |@unique_append_elim #q #H
+       [@injective_notb @(filter_true … H)
+       |cut ((q==p) = false) 
+         [|#Hpq whd in ⊢ (??%?); >Hpq @disjoint @memb_cons //]
+        cases (andb_true … u_frontier) #notp #_ @(\bf ?) 
+        @(not_to_not … not_eq_true_false) #eqqp <notp <eqqp >H //
+       ]
+     ]
+   ]  
+qed.     
 
 definition all_true ≝ λS.λl.∀p:(pre S) × (pre S). memb ? p l = true → 
   (beqb (\snd (\fst p)) (\snd (\snd p)) = true).
 
-definition sub_sons ≝ λS,l,l1,l2.∀x:(pre S) × (pre S).∀a:S. 
-memb ? x l1 = true → memb S a l = true →
-  memb ? 〈move ? a (\fst (\fst x)), move ? a (\fst (\snd x))〉 l2 = true.
+definition sub_sons ≝ λS,l,l1,l2.∀x:(pre S) × (pre S). 
+memb ? x l1 = true → sublist ? (sons ? l x) l2. 
 
-lemma reachable_bisim
+lemma bisim_complete
  ∀S,l,n.∀frontier,visited,visited_res:list ?.
  all_true S visited →
  sub_sons S l visited (frontier@visited) →
- bisim S l n frontier visited = 〈true,visited_res〉 → 
-  (sub_sons S l visited_res visited_res ∧ 
-   sublist ? visited visited_res ∧
-   all_true S visited_res).
+ bisim S l n frontier visited = 〈true,visited_res〉 →
+ is_bisim S visited_res l ∧ sublist ? (frontier@visited) visited_res. 
 #S #l #n elim n
   [#fron #vis #vis_res #_ #_ >bisim_never #H destruct
   |#m #Hind * 
     [(* case empty frontier *)
      -Hind #vis #vis_res #allv #H normalize in  ⊢ (%→?);
-     #H1 destruct % // % // #p /2 by / 
+     #H1 destruct % #p 
+      [#membp % [@(\P ?) @allv //| @H //]|#H1 @H1]
     |#hd cases (true_or_false (beqb (\snd (\fst hd)) (\snd (\snd hd))))
       [|(* case head of the frontier is non ok (absurd) *)
        #H #tl #vis #vis_res #allv >(bisim_step_false … H) #_ #H1 destruct]
@@ -447,37 +411,31 @@ lemma reachable_bisim:
      #H #tl #visited #visited_res #allv >(bisim_step_true … H)
      (* new_visited = hd::visited are all ok *)
      cut (all_true S (hd::visited)) 
-      [#p #H1 cases (orb_true_l … H1) [#eqp <(\P eqp) @H |@allv]]
+      [#p #H1 cases (orb_true_l … H1) [#eqp >(\P eqp) @H |@allv]]
      (* we now exploit the induction hypothesis *)
-     #allh #subH #bisim cases (Hind … allh … bisim) -Hind
-      [* #H1 #H2 #H3 % // % // #p #H4 @H2 @memb_cons //]
-     (* the only thing left to prove is the sub_sons invariant *)  
-     #x #a #membx #memba
-     cases (orb_true_l … membx)
+     #allh #subH #bisim cases (Hind … allh … bisim) -bisim -Hind
+      [#H1 #H2 % // #p #membp @H2 -H2 cases (memb_append … membp) -membp #membp
+        [cases (orb_true_l … membp) -membp #membp
+          [@memb_append_l2 >(\P membp) @memb_hd
+          |@memb_append_l1 @sublist_unique_append_l2 // 
+          ]
+        |@memb_append_l2 @memb_cons //
+        ] 
+      |(* the only thing left to prove is the sub_sons invariant *)  
+     #x #membx cases (orb_true_l … membx)
       [(* case x = hd *) 
-       #eqhdx >(proj1 … (eqb_true …) eqhdx)
-       (* xa is the son of x w.r.t. a; we must distinguish the case xa 
+       #eqhdx <(\P eqhdx) #xa #membxa
+       (* xa is a son of x; we must distinguish the case xa 
         was already visited form the case xa is new *)
-       letin xa ≝ 〈move S a (\fst (\fst x)), move S a (\fst (\snd x))〉
        cases (true_or_false … (memb ? xa (x::visited)))
         [(* xa visited - trivial *) #membxa @memb_append_l2 //
         |(* xa new *) #membxa @memb_append_l1 @sublist_unique_append_l1 @memb_filter_l
-          [>membxa //
-          |(* this can be probably improved *)
-           generalize in match memba; -memba elim l
-            [whd in ⊢ (??%?→?); #abs @False_ind /2/
-            |#b #others #Hind #memba cases (orb_true_l … memba) #H
-              [>(proj1 … (eqb_true …) H) @memb_hd
-              |@memb_cons @Hind //
-              ]
-            ]
-          ]
+          [>membxa //|//]
         ]
       |(* case x in visited *)
-       #H1 letin xa ≝ 〈move S a (\fst (\fst x)), move S a (\fst (\snd x))〉
-       cases (memb_append … (subH x a H1 memba))  
+       #H1 #xa #membxa cases (memb_append … (subH x … H1 … membxa))  
         [#H2 (cases (orb_true_l … H2)) 
-          [#H3 @memb_append_l2 >(proj1 … (eqb_true …) H3) @memb_hd
+          [#H3 @memb_append_l2 <(\P H3) @memb_hd
           |#H3 @memb_append_l1 @sublist_unique_append_l2 @H3
           ]
         |#H2 @memb_append_l2 @memb_cons @H2
@@ -487,163 +445,60 @@ lemma reachable_bisim:
   ]
 qed.
 
-(* pit state *)
-let rec blank_item (S: DeqSet) (i: re S) on i :pitem S ≝
- match i with
-  [ z ⇒ `∅
-  | e ⇒ ϵ
-  | s y ⇒ `y
-  | o e1 e2 ⇒ (blank_item S e1) + (blank_item S e2) 
-  | c e1 e2 ⇒ (blank_item S e1) · (blank_item S e2)
-  | k e ⇒ (blank_item S e)^* ].
-definition pit_pre ≝ λS.λi.〈blank_item S (|i|), false〉. 
-
-let rec occur (S: DeqSet) (i: re S) on i ≝  
-  match i with
-  [ z ⇒ [ ]
-  | e ⇒ [ ]
-  | s y ⇒ [y]
-  | o e1 e2 ⇒ unique_append ? (occur S e1) (occur S e2) 
-  | c e1 e2 ⇒ unique_append ? (occur S e1) (occur S e2) 
-  | k e ⇒ occur S e].
-  
-axiom memb_single: ∀S,a,x. memb S a [x] = true → a = x.
-
-axiom tech: ∀b. b ≠ true → b = false.
-axiom tech2: ∀b. b = false → b ≠ true.
-
-lemma not_occur_to_pit: ∀S,a.∀i:pitem S. memb S a (occur S (|i|)) = false →
-  move S a i  = pit_pre S i.
-#S #a #i elim i //
-  [#x cases (true_or_false (a==x)) 
-    [#H >(proj1 …(eqb_true …) H) whd in ⊢ ((??%?)→?); 
-     >(proj2 …(eqb_true …) (refl …)) whd in ⊢ ((??%?)→?); #abs @False_ind /2/
-    |#H normalize >H //
+definition equiv ≝ λSig.λre1,re2:re Sig. 
+  let e1 ≝ •(blank ? re1) in
+  let e2 ≝ •(blank ? re2) in
+  let n ≝ S (length ? (space_enum Sig (|\fst e1|) (|\fst e2|))) in
+  let sig ≝ (occ Sig e1 e2) in
+  (bisim ? sig n [〈e1,e2〉] []).
+
+theorem euqiv_sem : ∀Sig.∀e1,e2:re Sig.
+   \fst (equiv ? e1 e2) = true ↔ \sem{e1} =1 \sem{e2}.
+#Sig #re1 #re2 %
+  [#H @eqP_trans [|@eqP_sym @re_embedding] @eqP_trans [||@re_embedding]
+   cut (equiv ? re1 re2 = 〈true,\snd (equiv ? re1 re2)〉)
+     [<H //] #Hcut
+   cases (bisim_complete … Hcut) 
+     [2,3: #p whd in ⊢ ((??%?)→?); #abs @False_ind /2/] 
+   #Hbisim #Hsub @(bisim_to_sem … Hbisim) 
+   @Hsub @memb_hd
+  |#H @(bisim_correct ? (•(blank ? re1)) (•(blank ? re2))) 
+    [@eqP_trans [|@re_embedding] @eqP_trans [|@H] @eqP_sym @re_embedding
+    |// 
+    |% // #p whd in ⊢ ((??%?)→?); #abs @False_ind /2/  
+    |% // #p #H >(memb_single … H) @(ex_intro … ϵ) /2/
+    |#p #_ normalize //
     ]
-  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 #H >move_cat >Hind1 [2:@tech 
-   @(not_to_not … (tech2 … H)) #H1 @sublist_unique_append_l1 //]
-   >Hind2 [2:@tech @(not_to_not … (tech2 … H)) #H1 @sublist_unique_append_l2 //]
-   //
-  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 #H >move_plus >Hind1 [2:@tech 
-   @(not_to_not … (tech2 … H)) #H1 @sublist_unique_append_l1 //]
-   >Hind2 [2:@tech @(not_to_not … (tech2 … H)) #H1 @sublist_unique_append_l2 //]
-   //
-  |#i #Hind #H >move_star >Hind // @H
   ]
 qed.
 
-lemma move_pit: ∀S,a,i. move S a (\fst (pit_pre S i)) = pit_pre S i.
-#S #a #i elim i //
-  [#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 >move_cat >Hind1 >Hind2 // 
-  |#i1 #i2 #Hind1 #Hind2 >move_plus >Hind1 >Hind2 // 
-  |#i #Hind >move_star >Hind //
-  ]
-qed. 
+definition eqbnat ≝ λn,m:nat. eqb n m.
 
-lemma moves_pit: ∀S,w,i. moves S w (pit_pre S i) = pit_pre S i.
-#S #w #i elim w // #a #tl >moves_cons // 
-qed. 
-lemma to_pit: ∀S,w,e. ¬ sublist S w (occur S (|\fst e|)) →
- moves S w e = pit_pre S (\fst e).
-#S #w elim w
-  [(* orribile *)
-   #e * #H @False_ind @H normalize #a #abs @False_ind /2/
-  |#a #tl #Hind #e #H cases (true_or_false (memb S a (occur S (|\fst e|))))
-    [#Htrue >moves_cons whd in ⊢ (???%); <(same_kernel … a) 
-     @Hind >same_kernel @(not_to_not … H) #H1 #b #memb cases (orb_true_l … memb)
-      [#H2 <(proj1 … (eqb_true …) H2) // |#H2 @H1 //]
-    |#Hfalse >moves_cons >not_occur_to_pit //
-    ]
-  ]
+lemma eqbnat_true : ∀n,m. eqbnat n m = true ↔ n = m.
+#n #m % [@eqb_true_to_eq | @eq_to_eqb_true]
 qed.
-    
-definition occ ≝ λS.λe1,e2:pre S. 
-  unique_append ? (occur S (|\fst e1|)) (occur S (|\fst e2|)).
 
-(* definition occS ≝ λS:DeqSet.λoccur.
-  PSig S (λx.memb S x occur = true). *)
+definition DeqNat ≝ mk_DeqSet nat eqbnat eqbnat_true.
+
+definition a ≝ s DeqNat 0.
+definition b ≝ s DeqNat 1.
+definition c ≝ s DeqNat 2.
+
+definition exp1 ≝ ((a·b)^*·a).
+definition exp2 ≝ a·(b·a)^*.
+definition exp4 ≝ (b·a)^*.
+
+definition exp6 ≝ a·(a ·a ·b^* + b^* ).
+definition exp7 ≝ a · a^* · b^*.
+
+definition exp8 ≝ a·a·a·a·a·a·a·a·(a^* ).
+definition exp9 ≝ (a·a·a + a·a·a·a·a)^*.
+
+example ex1 : \fst (equiv ? (exp8+exp9) exp9) = true.
+normalize // qed.
 
-lemma occ_enough: ∀S.∀e1,e2:pre S.
-(∀w.(sublist S w (occ S e1 e2))→
- (beqb (\snd (moves S w e1)) (\snd (moves ? w e2))) = true) \to
-∀w.(beqb (\snd (moves S w e1)) (\snd (moves ? w e2))) = true.
-#S #e1 #e2 #H #w
-cut (sublist S w (occ S e1 e2) ∨ ¬(sublist S w (occ S e1 e2)))
-[elim w 
-  [%1 #a normalize in ⊢ (%→?); #abs @False_ind /2/
-  |#a #tl * #subtl 
-    [cases (true_or_false (memb S a (occ S e1 e2))) #memba
-      [%1 whd #x #membx cases (orb_true_l … membx)
-        [#eqax <(proj1 … (eqb_true …) eqax) //
-        |@subtl
-        ]
-      |%2 @(not_to_not … (tech2 … memba)) #H1 @H1 @memb_hd
-      ]
-    |%2 @(not_to_not … subtl) #H1 #x #H2 @H1 @memb_cons //
-    ] 
-  ]
-|* [@H] 
- #H >to_pit 
-  [2: @(not_to_not … H) #H1 #a #memba  @sublist_unique_append_l1 @H1 //]
- >to_pit
-  [2: @(not_to_not … H) #H1 #a #memba  @sublist_unique_append_l2 @H1 //]
- //
-]
-qed.
 
-lemma bisim_char: ∀S.∀e1,e2:pre S.
-(∀w.(beqb (\snd (moves S w e1)) (\snd (moves ? w e2))) = true) → 
-\sem{e1}=1\sem{e2}.
-#S #e1 #e2 #H @(proj2 … (equiv_sem …)) #w @(\P ?) @H
-qed.
 
-lemma bisim_ok2: ∀S.∀e1,e2:pre S.
- (beqb (\snd e1) (\snd e2) = true) → ∀n.
- \fst (bisim S (occ S e1 e2) n (sons S (occ S e1 e2) 〈e1,e2〉) [〈e1,e2〉]) = true → 
-   \sem{e1}=1\sem{e2}.
-#S #e1 #e2 #Hnil #n 
-letin rsig ≝ (occ S e1 e2)
-letin frontier ≝ (sons S rsig 〈e1,e2〉)
-letin visited_res ≝ (\snd (bisim S rsig n frontier [〈e1,e2〉])) 
-#bisim_true
-cut (bisim S rsig n frontier [〈e1,e2〉] = 〈true,visited_res〉)
-  [<bisim_true <eq_pair_fst_snd //] #H
-cut (all_true S [〈e1,e2〉]) 
-  [#p #Hp cases (orb_true_l … Hp) 
-    [#eqp <(proj1 … (eqb_true …) eqp) // 
-    | whd in ⊢ ((??%?)→?); #abs @False_ind /2/
-    ]] #allH 
-cut (sub_sons S rsig [〈e1,e2〉] (frontier@[〈e1,e2〉]))
-  [#x #a #H1 cases (orb_true_l … H1) 
-    [#eqx <(proj1 … (eqb_true …) eqx) #H2 @memb_append_l1 
-     whd in ⊢ (??(???%)?); @(memb_map … H2)
-    |whd in ⊢ ((??%?)→?); #abs @False_ind /2/
-    ]
-  ] #init
-cases (reachable_bisim … allH init … H) * #H1 #H2 #H3
-cut (∀w.sublist ? w (occ S e1 e2)→∀p.memb ? p visited_res = true → 
-  memb ? 〈moves ? w (\fst p), moves ? w (\snd p)〉 visited_res = true)
-  [#w elim w  [#_ #p #H4 >moves_empty >moves_empty <eq_pair_fst_snd //] 
-   #a #w1 #Hind #Hsub * #e11 #e21 #visp >moves_cons >moves_cons 
-   @(Hind ? 〈?,?〉) [#x #H4 @Hsub @memb_cons //] 
-   @(H1 〈?,?〉) [@visp| @Hsub @memb_hd]] #all_reach
-@bisim_char @occ_enough
-#w #Hsub @(H3 〈?,?〉) @(all_reach w Hsub 〈?,?〉) @H2 //
-qed.
-  
-(*
-definition tt ≝ ps Bin true.
-definition ff ≝ ps Bin false.
-definition eps ≝ pe Bin.
-definition exp1 ≝ (ff + tt · ff).
-definition exp2 ≝  ff · (eps + tt).
-
-definition exp3 ≝ move Bin true (\fst (•exp1)).
-definition exp4 ≝ move Bin true (\fst (•exp2)).
-definition exp5 ≝ move Bin false (\fst (•exp1)).
-definition exp6 ≝ move Bin false (\fst (•exp2)). *)
 
 
 
index 3f58c2c4838344070027c766ecf58744fa39b15b..5894af561fc9126882111daff83772dec7da9ae2 100644 (file)
@@ -82,10 +82,81 @@ let rec forget (S: DeqSet) (l : pitem S) on l: re S ≝
   | pc E1 E2 ⇒ (forget ? E1) · (forget ? E2)
   | po E1 E2 ⇒ (forget ? E1) + (forget ? E2)
   | pk E ⇒ (forget ? E)^* ].
-  
 (* notation < "|term 19 e|" non associative with precedence 70 for @{'forget $e}.*)
 interpretation "forget" 'norm a = (forget ? a).
 
+lemma erase_dot : ∀S.∀e1,e2:pitem S. |e1 · e2| = c ? (|e1|) (|e2|).
+// qed.
+
+lemma erase_plus : ∀S.∀i1,i2:pitem S.
+  |i1 + i2| = |i1| + |i2|.
+// qed.
+
+lemma erase_star : ∀S.∀i:pitem S.|i^*| = |i|^*. 
+// qed.
+
+(* boolean equality *)
+let rec beqitem S (i1,i2: pitem S) on i1 ≝ 
+  match i1 with
+  [ pz ⇒ match i2 with [ pz ⇒ true | _ ⇒ false]
+  | pe ⇒ match i2 with [ pe ⇒ true | _ ⇒ false]
+  | ps y1 ⇒ match i2 with [ ps y2 ⇒ y1==y2 | _ ⇒ false]
+  | pp y1 ⇒ match i2 with [ pp y2 ⇒ y1==y2 | _ ⇒ false]
+  | po i11 i12 ⇒ match i2 with 
+    [ po i21 i22 ⇒ beqitem S i11 i21 ∧ beqitem S i12 i22
+    | _ ⇒ false]
+  | pc i11 i12 ⇒ match i2 with 
+    [ pc i21 i22 ⇒ beqitem S i11 i21 ∧ beqitem S i12 i22
+    | _ ⇒ false]
+  | pk i11 ⇒ match i2 with [ pk i21 ⇒ beqitem S i11 i21 | _ ⇒ false]
+  ].
+
+lemma beqitem_true: ∀S,i1,i2. iff (beqitem S i1 i2 = true) (i1 = i2). 
+#S #i1 elim i1
+  [#i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % // normalize #H destruct
+  |#i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % // normalize #H destruct
+  |#x #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % normalize #H destruct
+    [>(\P H) // | @(\b (refl …))]
+  |#x #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] % normalize #H destruct
+    [>(\P H) // | @(\b (refl …))]
+  |#i11 #i12 #Hind1 #Hind2 #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] %
+   normalize #H destruct 
+    [cases (true_or_false (beqitem S i11 i21)) #H1
+      [>(proj1 … (Hind1 i21) H1) >(proj1 … (Hind2 i22)) // >H1 in H; #H @H
+      |>H1 in H; normalize #abs @False_ind /2/
+      ]
+    |>(proj2 … (Hind1 i21) (refl …)) >(proj2 … (Hind2 i22) (refl …)) //
+    ]
+  |#i11 #i12 #Hind1 #Hind2 #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i3] %
+   normalize #H destruct 
+    [cases (true_or_false (beqitem S i11 i21)) #H1
+      [>(proj1 … (Hind1 i21) H1) >(proj1 … (Hind2 i22)) // >H1 in H; #H @H
+      |>H1 in H; normalize #abs @False_ind /2/
+      ]
+    |>(proj2 … (Hind1 i21) (refl …)) >(proj2 … (Hind2 i22) (refl …)) //
+    ]
+  |#i3 #Hind #i2 cases i2 [||#a|#a|#i21 #i22| #i21 #i22|#i4] %
+   normalize #H destruct 
+    [>(proj1 … (Hind i4) H) // |>(proj2 … (Hind i4) (refl …)) //]
+  ]
+qed. 
+
+definition DeqItem ≝ λS.
+  mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S).
+  
+unification hint  0 ≔ S; 
+    X ≟ mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S)
+(* ---------------------------------------- *) ⊢ 
+    pitem S ≡ carr X.
+    
+unification hint  0 ≔ S,i1,i2; 
+    X ≟ mk_DeqSet (pitem S) (beqitem S) (beqitem_true S)
+(* ---------------------------------------- *) ⊢ 
+    beqitem S i1 i2 ≡ eqb X i1 i2.
+
+(* semantics *)
+
 let rec in_pl (S : DeqSet) (r : pitem S) on r : word S → Prop ≝ 
 match r with
 [ pz ⇒ ∅
@@ -158,6 +229,21 @@ lemma true_to_epsilon : ∀S.∀e:pre S. \snd e = true → ϵ ∈ e.
 #S * #i #b #btrue normalize in btrue; >btrue %2 // 
 qed.
 
+lemma minus_eps_item: ∀S.∀i:pitem S. \sem{i} =1 \sem{i}-{[ ]}.
+#S #i #w % 
+  [#H whd % // normalize @(not_to_not … (not_epsilon_lp …i)) //
+  |* //
+  ]
+qed.
+
+lemma minus_eps_pre: ∀S.∀e:pre S. \sem{\fst e} =1 \sem{e}-{[ ]}.
+#S * #i * 
+  [>sem_pre_true normalize in ⊢ (??%?); #w % 
+    [/3/ | * * // #H1 #H2 @False_ind @(absurd …H1 H2)]
+  |>sem_pre_false normalize in ⊢ (??%?); #w % [ /3/ | * // ]
+  ]
+qed.
+
 definition lo ≝ λS:DeqSet.λa,b:pre S.〈\fst a + \fst b,\snd a ∨ \snd b〉.
 notation "a ⊕ b" left associative with precedence 60 for @{'oplus $a $b}.
 interpretation "oplus" 'oplus a b = (lo ? a b).
@@ -168,46 +254,29 @@ lemma lo_def: ∀S.∀i1,i2:pitem S.∀b1,b2. 〈i1,b1〉⊕〈i2,b2〉=〈i1+i2
 definition pre_concat_r ≝ λS:DeqSet.λi:pitem S.λe:pre S.
   match e with [ mk_Prod i1 b ⇒ 〈i · i1, b〉].
  
-notation "i â\97\82 e" left associative with precedence 60 for @{'ltrif $i $e}.
-interpretation "pre_concat_r" 'ltrif i e = (pre_concat_r ? i e).
+notation "i â\97\83 e" left associative with precedence 60 for @{'lhd $i $e}.
+interpretation "pre_concat_r" 'lhd i e = (pre_concat_r ? i e).
 
 lemma eq_to_ex_eq: ∀S.∀A,B:word S → Prop. 
   A = B → A =1 B. 
 #S #A #B #H >H /2/ qed.
 
 lemma sem_pre_concat_r : ∀S,i.∀e:pre S.
-  \sem{i â\97\82 e} =1 \sem{i} · \sem{|\fst e|} ∪ \sem{e}.
+  \sem{i â\97\83 e} =1 \sem{i} · \sem{|\fst e|} ∪ \sem{e}.
 #S #i * #i1 #b1 cases b1 [2: @eq_to_ex_eq //] 
 >sem_pre_true >sem_cat >sem_pre_true /2/ 
 qed.
  
-definition lc ≝ λS:DeqSet.λbcast:∀S:DeqSet.pitem S → pre S.λe1:pre S.λi2:pitem S.
+definition pre_concat_l ≝ λS:DeqSet.λbcast:∀S:DeqSet.pitem S → pre S.λe1:pre S.λi2:pitem S.
   match e1 with 
   [ mk_Prod i1 b1 ⇒ match b1 with 
-    [ true â\87\92 (i1 â\97\82 (bcast ? i2)) 
+    [ true â\87\92 (i1 â\97\83 (bcast ? i2)) 
     | false ⇒ 〈i1 · i2,false〉
     ]
   ].
-        
-definition lift ≝ λS.λf:pitem S →pre S.λe:pre S. 
-  match e with 
-  [ mk_Prod i b ⇒ 〈\fst (f i), \snd (f i) ∨ b〉].
 
-notation "a ▸ b" left associative with precedence 60 for @{'lc eclose $a $b}.
-interpretation "lc" 'lc op a b = (lc ? op a b).
-
-definition lk ≝ λS:DeqSet.λbcast:∀S:DeqSet.∀E:pitem S.pre S.λe:pre S.
-  match e with 
-  [ mk_Prod i1 b1 ⇒
-    match b1 with 
-    [true ⇒ 〈(\fst (bcast ? i1))^*, true〉
-    |false ⇒ 〈i1^*,false〉
-    ]
-  ]. 
-
-(* notation < "a \sup ⊛" non associative with precedence 90 for @{'lk $op $a}.*)
-interpretation "lk" 'lk op a = (lk ? op a).
-notation "a^⊛" non associative with precedence 90 for @{'lk eclose $a}.
+notation "a ▹ b" left associative with precedence 60 for @{'tril eclose $a $b}.
+interpretation "item-pre concat" 'tril op a b = (pre_concat_l ? op a b).
 
 notation "•" non associative with precedence 60 for @{eclose ?}.
 
@@ -218,7 +287,7 @@ let rec eclose (S: DeqSet) (i: pitem S) on i : pre S ≝
   | ps x ⇒ 〈 `.x, false〉
   | pp x ⇒ 〈 `.x, false 〉
   | po i1 i2 ⇒ •i1 ⊕ •i2
-  | pc i1 i2 â\87\92 â\80¢i1 â\96¸ i2
+  | pc i1 i2 â\87\92 â\80¢i1 â\96¹ i2
   | pk i ⇒ 〈(\fst (•i))^*,true〉].
   
 notation "• x" non associative with precedence 60 for @{'eclose $x}.
@@ -229,15 +298,19 @@ lemma eclose_plus: ∀S:DeqSet.∀i1,i2:pitem S.
 // qed.
 
 lemma eclose_dot: ∀S:DeqSet.∀i1,i2:pitem S.
-  â\80¢(i1 Â· i2) = â\80¢i1 â\96¸ i2.
+  â\80¢(i1 Â· i2) = â\80¢i1 â\96¹ i2.
 // qed.
 
 lemma eclose_star: ∀S:DeqSet.∀i:pitem S.
   •i^* = 〈(\fst(•i))^*,true〉.
 // qed.
 
-definition reclose ≝ λS. lift S (eclose S). 
-interpretation "reclose" 'eclose x = (reclose ? x).
+definition lift ≝ λS.λf:pitem S →pre S.λe:pre S. 
+  match e with 
+  [ mk_Prod i b ⇒ 〈\fst (f i), \snd (f i) ∨ b〉].
+  
+definition preclose ≝ λS. lift S (eclose S). 
+interpretation "preclose" 'eclose x = (preclose ? x).
 
 (* theorem 16: 2 *)
 lemma sem_oplus: ∀S:DeqSet.∀e1,e2:pre S.
@@ -250,33 +323,23 @@ qed.
 
 lemma odot_true : 
   ∀S.∀i1,i2:pitem S.
-  â\8c©i1,trueâ\8cª â\96¸ i2 = i1 â\97\82 (•i2).
+  â\8c©i1,trueâ\8cª â\96¹ i2 = i1 â\97\83 (•i2).
 // qed.
 
 lemma odot_true_bis : 
   ∀S.∀i1,i2:pitem S.
-  â\8c©i1,trueâ\8cª â\96¸ i2 = 〈i1 · \fst (•i2), \snd (•i2)〉.
+  â\8c©i1,trueâ\8cª â\96¹ i2 = 〈i1 · \fst (•i2), \snd (•i2)〉.
 #S #i1 #i2 normalize cases (•i2) // qed.
 
 lemma odot_false: 
   ∀S.∀i1,i2:pitem S.
-  â\8c©i1,falseâ\8cª â\96¸ i2 = 〈i1 · i2, false〉.
+  â\8c©i1,falseâ\8cª â\96¹ i2 = 〈i1 · i2, false〉.
 // qed.
 
 lemma LcatE : ∀S.∀e1,e2:pitem S.
   \sem{e1 · e2} = \sem{e1} · \sem{|e2|} ∪ \sem{e2}. 
 // qed.
 
-lemma erase_dot : ∀S.∀e1,e2:pitem S. |e1 · e2| = c ? (|e1|) (|e2|).
-// qed.
-
-lemma erase_plus : ∀S.∀i1,i2:pitem S.
-  |i1 + i2| = |i1| + |i2|.
-// qed.
-
-lemma erase_star : ∀S.∀i:pitem S.|i^*| = |i|^*. 
-// qed.
-
 lemma erase_bull : ∀S.∀i:pitem S. |\fst (•i)| = |i|.
 #S #i elim i // 
   [ #i1 #i2 #IH1 #IH2 >erase_dot <IH1 >eclose_dot
@@ -286,15 +349,17 @@ lemma erase_bull : ∀S.∀i:pitem S. |\fst (•i)| = |i|.
   | #i #IH >eclose_star >(erase_star … i) <IH cases (•i) //
   ]
 qed.
-  
+
+(*
 lemma sem_eclose_star: ∀S:DeqSet.∀i:pitem S.
   \sem{〈i^*,true〉} =1 \sem{〈i,false〉}·\sem{|i|}^* ∪ {ϵ}.
 /2/ qed.
+*)
 
 (* theorem 16: 1 → 3 *)
 lemma odot_dot_aux : ∀S.∀e1:pre S.∀i2:pitem S.
    \sem{•i2} =1  \sem{i2} ∪ \sem{|i2|} →
-   \sem{e1 â\96¸ i2} =1  \sem{e1} · \sem{|i2|} ∪ \sem{i2}.
+   \sem{e1 â\96¹ i2} =1  \sem{e1} · \sem{|i2|} ∪ \sem{i2}.
 #S * #i1 #b1 #i2 cases b1
   [2:#th >odot_false >sem_pre_false >sem_pre_false >sem_cat /2/
   |#H >odot_true >sem_pre_true @(eqP_trans … (sem_pre_concat_r …))
@@ -303,33 +368,18 @@ lemma odot_dot_aux : ∀S.∀e1:pre S.∀i2:pitem S.
     @eqP_trans [|@eqP_sym @union_assoc ] /3/ 
   ]
 qed.
-
-lemma sem_fst: ∀S.∀e:pre S. \sem{\fst e} =1 \sem{e}-{[ ]}.
-#S * #i * 
-  [>sem_pre_true normalize in ⊢ (??%?); #w % 
-    [/3/ | * * // #H1 #H2 @False_ind @(absurd …H1 H2)]
-  |>sem_pre_false normalize in ⊢ (??%?); #w % [ /3/ | * // ]
-  ]
-qed.
-
-lemma item_eps: ∀S.∀i:pitem S. \sem{i} =1 \sem{i}-{[ ]}.
-#S #i #w % 
-  [#H whd % // normalize @(not_to_not … (not_epsilon_lp …i)) //
-  |* //
-  ]
-qed.
   
-lemma sem_fst_aux: ∀S.∀e:pre S.∀i:pitem S.∀A. 
+lemma minus_eps_pre_aux: ∀S.∀e:pre S.∀i:pitem S.∀A. 
  \sem{e} =1 \sem{i} ∪ A → \sem{\fst e} =1 \sem{i} ∪ (A - {[ ]}).
 #S #e #i #A #seme
-@eqP_trans [|@sem_fst]
-@eqP_trans [||@eqP_union_r [|@eqP_sym @item_eps]]
+@eqP_trans [|@minus_eps_pre]
+@eqP_trans [||@eqP_union_r [|@eqP_sym @minus_eps_item]]
 @eqP_trans [||@distribute_substract] 
 @eqP_substract_r //
 qed.
 
 (* theorem 16: 1 *)
-theorem sem_bull: ∀S:DeqSet. ∀e:pitem S.  \sem{•e} =1 \sem{e} ∪ \sem{|e|}.
+theorem sem_bull: ∀S:DeqSet. ∀i:pitem S.  \sem{•i} =1 \sem{i} ∪ \sem{|i|}.
 #S #e elim e 
   [#w normalize % [/2/ | * //]
   |/2/ 
@@ -352,15 +402,53 @@ theorem sem_bull: ∀S:DeqSet. ∀e:pitem S.  \sem{•e} =1 \sem{e} ∪ \sem{|e|
    @eqP_trans [||@eqP_union_l [|@union_comm]]
    @eqP_trans [||@union_assoc] /2/
   |#i #H >sem_pre_true >sem_star >erase_bull >sem_star
-   @eqP_trans [|@eqP_union_r [|@cat_ext_l [|@sem_fst_aux //]]]
+   @eqP_trans [|@eqP_union_r [|@cat_ext_l [|@minus_eps_pre_aux //]]]
    @eqP_trans [|@eqP_union_r [|@distr_cat_r]]
    @eqP_trans [|@union_assoc] @eqP_union_l >erase_star 
    @eqP_sym @star_fix_eps 
   ]
 qed.
 
+(* blank item *)
+let rec blank (S: DeqSet) (i: re S) on i :pitem S ≝
+ match i with
+  [ z ⇒ `∅
+  | e ⇒ ϵ
+  | s y ⇒ `y
+  | o e1 e2 ⇒ (blank S e1) + (blank S e2) 
+  | c e1 e2 ⇒ (blank S e1) · (blank S e2)
+  | k e ⇒ (blank S e)^* ].
+  
+lemma forget_blank: ∀S.∀e:re S.|blank S e| = e.
+#S #e elim e normalize //
+qed.
+
+lemma sem_blank: ∀S.∀e:re S.\sem{blank S e} =1 ∅.
+#S #e elim e 
+  [1,2:@eq_to_ex_eq // 
+  |#s @eq_to_ex_eq //
+  |#e1 #e2 #Hind1 #Hind2 >sem_cat 
+   @eqP_trans [||@(union_empty_r … ∅)] 
+   @eqP_trans [|@eqP_union_l[|@Hind2]] @eqP_union_r
+   @eqP_trans [||@(cat_empty_l … ?)] @cat_ext_l @Hind1
+  |#e1 #e2 #Hind1 #Hind2 >sem_plus 
+   @eqP_trans [||@(union_empty_r … ∅)] 
+   @eqP_trans [|@eqP_union_l[|@Hind2]] @eqP_union_r @Hind1
+  |#e #Hind >sem_star
+   @eqP_trans [||@(cat_empty_l … ?)] @cat_ext_l @Hind
+  ]
+qed.
+   
+theorem re_embedding: ∀S.∀e:re S. 
+  \sem{•(blank S e)} =1 \sem{e}.
+#S #e @eqP_trans [|@sem_bull] >forget_blank 
+@eqP_trans [|@eqP_union_r [|@sem_blank]]
+@eqP_trans [|@union_comm] @union_empty_r.
+qed.
+
+(* lefted operations *)
 definition lifted_cat ≝ λS:DeqSet.λe:pre S. 
-  lift S (lc S eclose e).
+  lift S (pre_concat_l S eclose e).
 
 notation "e1 ⊙ e2" left associative with precedence 70 for @{'odot $e1 $e2}.
 
@@ -381,6 +469,20 @@ lemma erase_odot:∀S.∀e1,e2:pre S.
 #S * #i1 * * #i2 #b2 // >odot_true_b // 
 qed.
 
+definition lk ≝ λS:DeqSet.λe:pre S.
+  match e with 
+  [ mk_Prod i1 b1 ⇒
+    match b1 with 
+    [true ⇒ 〈(\fst (eclose ? i1))^*, true〉
+    |false ⇒ 〈i1^*,false〉
+    ]
+  ]. 
+
+(* notation < "a \sup ⊛" non associative with precedence 90 for @{'lk $a}.*)
+interpretation "lk" 'lk a = (lk ? a).
+notation "a^⊛" non associative with precedence 90 for @{'lk $a}.
+
+
 lemma ostar_true: ∀S.∀i:pitem S.
   〈i,true〉^⊛ = 〈(\fst (•i))^*, true〉.
 // qed.
@@ -394,10 +496,10 @@ lemma erase_ostar: ∀S.∀e:pre S.
 #S * #i * // qed.
 
 lemma sem_odot_true: ∀S:DeqSet.∀e1:pre S.∀i. 
-  \sem{e1 â\8a\99 â\8c©i,trueâ\8cª} =1 \sem{e1 â\96¸ i} ∪ { [ ] }.
+  \sem{e1 â\8a\99 â\8c©i,trueâ\8cª} =1 \sem{e1 â\96¹ i} ∪ { [ ] }.
 #S #e1 #i 
-cut (e1 â\8a\99 â\8c©i,trueâ\8cª = â\8c©\fst (e1 â\96¸ i), \snd(e1 â\96¸ i) ∨ true〉) [//]
-#H >H cases (e1 â\96¸ i) #i1 #b1 cases b1 
+cut (e1 â\8a\99 â\8c©i,trueâ\8cª = â\8c©\fst (e1 â\96¹ i), \snd(e1 â\96¹ i) ∨ true〉) [//]
+#H >H cases (e1 â\96¹ i) #i1 #b1 cases b1 
   [>sem_pre_true @eqP_trans [||@eqP_sym @union_assoc]
    @eqP_union_l /2/ 
   |/2/
@@ -405,10 +507,10 @@ cut (e1 ⊙ 〈i,true〉 = 〈\fst (e1 ▸ i), \snd(e1 ▸ i) ∨ true〉) [//]
 qed.
 
 lemma eq_odot_false: ∀S:DeqSet.∀e1:pre S.∀i. 
-  e1 â\8a\99 â\8c©i,falseâ\8cª = e1 â\96¸ i.
+  e1 â\8a\99 â\8c©i,falseâ\8cª = e1 â\96¹ i.
 #S #e1 #i  
-cut (e1 â\8a\99 â\8c©i,falseâ\8cª = â\8c©\fst (e1 â\96¸ i), \snd(e1 â\96¸ i) ∨ false〉) [//]
-cases (e1 â\96¸ i) #i1 #b1 cases b1 #H @H
+cut (e1 â\8a\99 â\8c©i,falseâ\8cª = â\8c©\fst (e1 â\96¹ i), \snd(e1 â\96¹ i) ∨ false〉) [//]
+cases (e1 â\96¹ i) #i1 #b1 cases b1 #H @H
 qed.
 
 lemma sem_odot: 
@@ -426,7 +528,7 @@ theorem sem_ostar: ∀S.∀e:pre S.
   \sem{e^⊛} =1  \sem{e} · \sem{|\fst e|}^*.
 #S * #i #b cases b
   [>sem_pre_true >sem_pre_true >sem_star >erase_bull
-   @eqP_trans [|@eqP_union_r[|@cat_ext_l [|@sem_fst_aux //]]]
+   @eqP_trans [|@eqP_union_r[|@cat_ext_l [|@minus_eps_pre_aux //]]]
    @eqP_trans [|@eqP_union_r [|@distr_cat_r]]
    @eqP_trans [||@eqP_sym @distr_cat_r]
    @eqP_trans [|@union_assoc] @eqP_union_l
@@ -434,4 +536,4 @@ theorem sem_ostar: ∀S.∀e:pre S.
   |>sem_pre_false >sem_pre_false >sem_star /2/
   ]
 qed.
-  
+