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RA2019: Ejercicios de programación funcional en Isabelle/HOL

José A. Alonso--

En la segunda parte de la clase de hoy del curso de Razonamiento automático se han comentado las soluciones de la 1ª relación de ejercicios de razonamiento
sobre programación funcional en Isabelle/HOL.

La teoría con las soluciones de los ejercicios es la siguiente

chapter ‹R1: Programación funcional en Isabelle›
 
theory R1_Programacion_funcional_en_Isabelle_sol
 
imports Main 
begin
 
text ‹----------------------------------------------------------------
  Ejercicio 1. Definir, por recursión, la función
     longitud :: 'a list ⇒ nat
  tal que (longitud xs) es la longitud de la listas xs. Por ejemplo,
     longitud [a,b,c] = 3
  -------------------------------------------------------------------›
 
fun longitud :: "'a list ⇒ nat" where
  "longitud []     = 0"
| "longitud (x#xs) = 1 + longitud xs"
 
value "longitud [a,b,c] = 3" 
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 2. Definir la función
     fun intercambia :: 'a × 'b ⇒ 'b × 'a
  tal que (intercambia p) es el par obtenido intercambiando las
  componentes del par p. Por ejemplo,
     intercambia (u,v) = (v,u)
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun intercambia :: "'a × 'b ⇒ 'b × 'a" where
  "intercambia (x,y) = (y,x)"
 
value "intercambia (u,v) = (v,u)"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 3. Definir, por recursión, la función
     inversa :: 'a list ⇒ 'a list
  tal que (inversa xs) es la lista obtenida invirtiendo el orden de los
  elementos de xs. Por ejemplo,
     inversa [a,d,c] = [c,d,a]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun inversa :: "'a list ⇒ 'a list" where
  "inversa []     = []"
| "inversa (x#xs) = inversa xs @ [x]"
 
value "inversa [a,d,c] = [c,d,a]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 4. Definir la función
     repite :: nat ⇒ 'a ⇒ 'a list
  tal que (repite n x) es la lista formada por n copias del elemento
  x. Por ejemplo, 
     repite 3 a = [a,a,a]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun repite :: "nat ⇒ 'a ⇒ 'a list" where
  "repite 0 x       = []"
| "repite (Suc n) x = x # (repite n x)"
 
value "repite 3 a = [a,a,a]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 5. Definir la función
     conc :: 'a list ⇒ 'a list ⇒ 'a list
  tal que (conc xs ys) es la concatención de las listas xs e ys. Por
  ejemplo, 
     conc [a,d] [b,d,a,c] = [a,d,b,d,a,c]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun conc :: "'a list ⇒ 'a list ⇒ 'a list" where
  "conc []     ys = ys"
| "conc (x#xs) ys = x # (conc xs ys)"
 
value "conc [a,d] [b,d,a,c] = [a,d,b,d,a,c]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 6. Definir la función
     coge :: nat ⇒ 'a list ⇒ 'a list
  tal que (coge n xs) es la lista de los n primeros elementos de xs. Por 
  ejemplo, 
     coge 2 [a,c,d,b,e] = [a,c]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun coge :: "nat ⇒ 'a list ⇒ 'a list" where
  "coge n []           = []"
| "coge 0 xs           = []"
| "coge (Suc n) (x#xs) = x # (coge n xs)"
 
value "coge 2 [a,c,d,b,e] = [a,c]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 7. Definir la función
     elimina :: nat ⇒ 'a list ⇒ 'a list
  tal que (elimina n xs) es la lista obtenida eliminando los n primeros
  elementos de xs. Por ejemplo, 
     elimina 2 [a,c,d,b,e] = [d,b,e]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun elimina :: "nat ⇒ 'a list ⇒ 'a list" where
  "elimina n []           = []"
| "elimina 0 xs           = xs"
| "elimina (Suc n) (x#xs) = elimina n xs"
 
value "elimina 2 [a,c,d,b,e] = [d,b,e]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 8. Definir la función
     esVacia :: 'a list ⇒ bool
  tal que (esVacia xs) se verifica si xs es la lista vacía. Por ejemplo,
     esVacia []  = True
     esVacia [a] = False
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun esVacia :: "'a list ⇒ bool" where
  "esVacia []     = True"
| "esVacia (x#xs) = False"
 
value "esVacia []  = True"
value "esVacia [a] = False"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 9. Definir la función
     inversaAc :: 'a list ⇒ 'a list
  tal que (inversaAc xs) es a inversa de xs calculada usando
  acumuladores. Por ejemplo, 
     inversaAc [a,c,b,e] = [e,b,c,a]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun inversaAcAux :: "'a list ⇒ 'a list ⇒ 'a list" where
  "inversaAcAux [] ys     = ys"
| "inversaAcAux (x#xs) ys = inversaAcAux xs (x#ys)"
 
fun inversaAc :: "'a list ⇒ 'a list" where
  "inversaAc xs = inversaAcAux xs []"
 
value "inversaAc [a,c,b,e] = [e,b,c,a]"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 10. Definir la función
     sum :: nat list ⇒ nat
  tal que (sum xs) es la suma de los elementos de xs. Por ejemplo,
     sum [3,2,5] = 10
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun sum :: "nat list ⇒ nat" where
  "sum []     = 0"
| "sum (x#xs) = x + sum xs"
 
value "sum [3,2,5] = 10"
 
text ‹--------------------------------------------------------------- 
  Ejercicio 11. Definir la función
     map :: ('a ⇒ 'b) ⇒ 'a list ⇒ 'b list
  tal que (map f xs) es la lista obtenida aplicando la función f a los
  elementos de xs. Por ejemplo,
     map (λx. 2*x) [3,2,5] = [6,4,10]
  ------------------------------------------------------------------›
 
fun map :: "('a ⇒ 'b) ⇒ 'a list ⇒ 'b list" where
  "map f []     = []"
| "map f (x#xs) = (f x) # map f xs"
 
value "map (λx. 2*x) [3::nat,2,5] = [6,4,10]"
 
end
RA2019