Branch data     Line data    Source code

       1                 :            : /******************************************************************************
       2                 :            :  * Top contributors (to current version):
       3                 :            :  *   Andrew Reynolds, Hans-Joerg Schurr, Aina Niemetz
       4                 :            :  *
       5                 :            :  * This file is part of the cvc5 project.
       6                 :            :  *
       7                 :            :  * Copyright (c) 2009-2024 by the authors listed in the file AUTHORS
       8                 :            :  * in the top-level source directory and their institutional affiliations.
       9                 :            :  * All rights reserved.  See the file COPYING in the top-level source
      10                 :            :  * directory for licensing information.
      11                 :            :  * ****************************************************************************
      12                 :            :  *
      13                 :            :  * Implementation of quantifiers proof checker.
      14                 :            :  */
      15                 :            : 
      16                 :            : #include "theory/quantifiers/proof_checker.h"
      17                 :            : 
      18                 :            : #include "expr/node_algorithm.h"
      19                 :            : #include "expr/skolem_manager.h"
      20                 :            : #include "theory/builtin/proof_checker.h"
      21                 :            : #include "theory/quantifiers/skolemize.h"
      22                 :            : 
      23                 :            : using namespace cvc5::internal::kind;
      24                 :            : 
      25                 :            : namespace cvc5::internal {
      26                 :            : namespace theory {
      27                 :            : namespace quantifiers {
      28                 :            : 
      29                 :      49207 : QuantifiersProofRuleChecker::QuantifiersProofRuleChecker(NodeManager* nm)
      30                 :      49207 :     : ProofRuleChecker(nm)
      31                 :            : {
      32                 :      49207 : }
      33                 :            : 
      34                 :      18572 : void QuantifiersProofRuleChecker::registerTo(ProofChecker* pc)
      35                 :            : {
      36                 :            :   // add checkers
      37                 :      18572 :   pc->registerChecker(ProofRule::SKOLEM_INTRO, this);
      38                 :      18572 :   pc->registerChecker(ProofRule::SKOLEMIZE, this);
      39                 :      18572 :   pc->registerChecker(ProofRule::INSTANTIATE, this);
      40                 :      18572 :   pc->registerChecker(ProofRule::ALPHA_EQUIV, this);
      41                 :      18572 : }
      42                 :            : 
      43                 :      26716 : Node QuantifiersProofRuleChecker::checkInternal(
      44                 :            :     ProofRule id,
      45                 :            :     const std::vector<Node>& children,
      46                 :            :     const std::vector<Node>& args)
      47                 :            : {
      48         [ +  + ]:      26716 :   if (id == ProofRule::SKOLEM_INTRO)
      49                 :            :   {
      50 [ -  + ][ -  + ]:      19808 :     Assert(children.empty());
                 [ -  - ]
      51 [ -  + ][ -  + ]:      19808 :     Assert(args.size() == 1);
                 [ -  - ]
      52                 :      39616 :     Node t = SkolemManager::getUnpurifiedForm(args[0]);
      53                 :      19808 :     return args[0].eqNode(t);
      54                 :            :   }
      55         [ +  + ]:       6908 :   else if (id == ProofRule::SKOLEMIZE)
      56                 :            :   {
      57 [ -  + ][ -  + ]:       1032 :     Assert(children.size() == 1);
                 [ -  - ]
      58 [ -  + ][ -  + ]:       1032 :     Assert(args.empty());
                 [ -  - ]
      59                 :            :     // must use negated FORALL
      60                 :       1032 :     if (children[0].getKind() != Kind::NOT
      61 [ +  - ][ -  + ]:       2064 :         || children[0][0].getKind() != Kind::FORALL)
         [ +  - ][ -  + ]
                 [ -  - ]
      62                 :            :     {
      63                 :          0 :       return Node::null();
      64                 :            :     }
      65                 :       2064 :     Node q = children[0][0];
      66                 :       3096 :     std::vector<Node> vars(q[0].begin(), q[0].end());
      67                 :       2064 :     std::vector<Node> skolems = Skolemize::getSkolemConstants(q);
      68                 :            :     Node res = q[1].substitute(
      69                 :       2064 :         vars.begin(), vars.end(), skolems.begin(), skolems.end());
      70                 :       1032 :     res = res.notNode();
      71                 :       1032 :     return res;
      72                 :            :   }
      73         [ +  + ]:       5876 :   else if (id == ProofRule::INSTANTIATE)
      74                 :            :   {
      75 [ -  + ][ -  + ]:       5828 :     Assert(children.size() == 1);
                 [ -  - ]
      76                 :            :     // note we may have more arguments than just the term vector
      77 [ +  - ][ -  + ]:       5828 :     if (children[0].getKind() != Kind::FORALL || args.empty())
                 [ -  + ]
      78                 :            :     {
      79                 :          0 :       return Node::null();
      80                 :            :     }
      81                 :      11656 :     Node body = children[0][1];
      82                 :      11656 :     std::vector<Node> vars;
      83                 :      11656 :     std::vector<Node> subs;
      84         [ +  + ]:      20694 :     for (size_t i = 0, nc = children[0][0].getNumChildren(); i < nc; i++)
      85                 :            :     {
      86                 :      14866 :       vars.push_back(children[0][0][i]);
      87                 :      14866 :       subs.push_back(args[0][i]);
      88                 :            :     }
      89                 :            :     Node inst =
      90                 :      11656 :         body.substitute(vars.begin(), vars.end(), subs.begin(), subs.end());
      91                 :       5828 :     return inst;
      92                 :            :   }
      93         [ +  - ]:         48 :   else if (id == ProofRule::ALPHA_EQUIV)
      94                 :            :   {
      95 [ -  + ][ -  + ]:         48 :     Assert(children.empty());
                 [ -  - ]
      96 [ -  + ][ -  + ]:         48 :     Assert(args.size() == 3);
                 [ -  - ]
      97                 :            :     // must be lists of the same length
      98         [ +  - ]:         96 :     if (args[1].getKind() != Kind::SEXPR || args[2].getKind() != Kind::SEXPR
      99 [ +  - ][ -  + ]:         96 :         || args[1].getNumChildren() != args[2].getNumChildren())
                 [ -  + ]
     100                 :            :     {
     101                 :          0 :       return Node::null();
     102                 :            :     }
     103                 :            :     // arguments must be lists of bound variables that are pairwise unique
     104 [ +  + ][ +  + ]:        288 :     std::unordered_set<Node> allVars[2];
                 [ -  - ]
     105                 :         96 :     std::vector<Node> vars;
     106                 :         96 :     std::vector<Node> newVars;
     107         [ +  + ]:        104 :     for (size_t i = 0, nargs = args[1].getNumChildren(); i < nargs; i++)
     108                 :            :     {
     109         [ +  + ]:        168 :       for (size_t j = 1; j <= 2; j++)
     110                 :            :       {
     111                 :        112 :         Node v = args[j][i];
     112                 :        112 :         std::unordered_set<Node>& av = allVars[j - 1];
     113 [ +  - ][ -  + ]:        112 :         if (v.getKind() != Kind::BOUND_VARIABLE || av.find(v) != av.end())
                 [ -  + ]
     114                 :            :         {
     115                 :          0 :           return Node::null();
     116                 :            :         }
     117                 :        112 :         av.insert(v);
     118                 :            :       }
     119                 :         56 :       vars.push_back(args[1][i]);
     120                 :         56 :       newVars.push_back(args[2][i]);
     121                 :            :     }
     122                 :         48 :     Node renamedBody = args[0].substitute(
     123                 :         96 :         vars.begin(), vars.end(), newVars.begin(), newVars.end());
     124                 :         48 :     return args[0].eqNode(renamedBody);
     125                 :            :   }
     126                 :            : 
     127                 :            :   // no rule
     128                 :          0 :   return Node::null();
     129                 :            : }
     130                 :            : 
     131                 :            : }  // namespace quantifiers
     132                 :            : }  // namespace theory
     133                 :            : }  // namespace cvc5::internal