RA2018: Razonamiento estructurado sobre programas con Isabelle/HOL

En la clase de hoy del curso de Razonamiento automático se ha presentado cómo se puede demostrar propiedades de programas funcionales con Isabelle/HOL.

Para ello, se ha visto cómo representar en Isabelle/HOL las demostraciones de propiedades de programas estudiadas en el tema 8 del curso de Informática.

Los métodos de demostración utilizados son razonamiento ecuacional, inducción sobre los números naturales, inducción sobre listas e inducción sobre esquemas correspondientes a definiciones recursivas.

La teoría con los ejemplos presentados en la clase es la siguiente:
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I1M2018: Ejercicios sobre cadenas en Haskell

En la segunda parte de la clase clase de hoy de Informática de 1º del Grado en Matemáticas hemos explicado cómo se instalan librerías de Haskell: en una consola se ejecutan las siguientes órdenes

La primera actualiza la lista de librerías y la segunda instala la librería de números primos. La documentación, con ejemplos, de dicha librería se encuentra aquí

Como ejemplo de uso de la librería hemos resuelto el problema Números libres de cuadrados de Exercitium.

A continuación, hemos comentado las soluciones de los ejercicios de la 6ª relación que trata de funciones sobre cadenas.

Los ejercicios, y sus soluciones, se muestran a continuación:
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RA2018: Razonamiento automático sobre programas en Isabelle/HOL

En la primera parte de la clase de hoy del curso de Razonamiento automático se han comentado las soluciones de los ejercicios de la 1ª relación.

En la segunda parte, se ha estudiado cómo se pueden demostrar manualmente propiedades de programas Haskell. Para ello, se han usado las transparencias del tema 8 del curso de Informática (de 1º del Grado en Matemática). Como lectura complementaria se recomienda el capítulo 13 del libro de G. Hutton Programming in Haskell.

A continuación se ha explicado cómo demostrar automáticamente las propiedades anteriores con Isabelle/HOL.

El enunciado de las propiedades es inmediato: basta escribir la palabra lemma y a continuación la propiedad entre comillas dobles; por ejemplo,

También se puede poner un nombre al lema, por ejemplo,

La demostración es la palabra by seguida por el método de demostración. Los métodos que hemos usado son

  • by simp: que es el método de simplificación por reescritura,
  • by (induct x) auto: que es por inducción en x (donde x es un número natural o una lista) y simplificación automática de ambos casos,
  • by (induct rule: fn.induct) auto: que es por inducción según la definición de la función fn y simplificación automática de todos los casos,
  • by (simp add: lema_auxiliar): que es el método de simplificación por reescritura añadiéndole a las reglas de reescritura la correspondiente al lema_auxiliar,

La teoría con los ejemplos presentados en la clase es la siguiente:
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I1M2018: Funciones de orden superior en Haskell

En la clase de hoy de Informática de 1º del Grado en Matemáticas se han estudiado las funciones de orden superior.

En primer lugar, se han estudiado las funciones de procesamiento de listas (map y filter).

En segundo lugar, se ha estudiado cómo puede abstraerse los esquemas definición de funciones de recursión sobre listas mediante la función de plegado (foldr) y cómo con dicha función puede simplificarse la definición de funciones.

A continuación se ha visto cómo definir funciones con acumuladores y cómo simplificarlas con el patrón de plegado por la izquierda (foldl).

Finalmente, se ha visto cómo puede simplificarse la definición de funciones usando el operador de composición.

Los apuntes correspondientes a la clase son las 5 primeras secciones del tema 7

Por último, se ha comentado el blog de ejercicios (Exercitium)

  • Cada día, de lunes a viernes, se propone a las 7:00 un ejercicio.
  • Los ejercicios están clasificados por niveles: inicial, medio y avanzado (como resultado de las puntuaciones que reciban).
  • Se pueden escribir las soluciones en los comentarios.
  • Usar como nombre de usuario el UVUS.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang=”haskell”> y otra con </pre>
  • Sólo publicar soluciones distintas de las publicadas.