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                 :      49691 : QuantifiersProofRuleChecker::QuantifiersProofRuleChecker(NodeManager* nm)
      30                 :      49691 :     : ProofRuleChecker(nm)
      31                 :            : {
      32                 :      49691 : }
      33                 :            : 
      34                 :      19195 : void QuantifiersProofRuleChecker::registerTo(ProofChecker* pc)
      35                 :            : {
      36                 :            :   // add checkers
      37                 :      19195 :   pc->registerChecker(ProofRule::SKOLEM_INTRO, this);
      38                 :      19195 :   pc->registerChecker(ProofRule::SKOLEMIZE, this);
      39                 :      19195 :   pc->registerChecker(ProofRule::INSTANTIATE, this);
      40                 :      19195 :   pc->registerChecker(ProofRule::ALPHA_EQUIV, this);
      41                 :      19195 :   pc->registerChecker(ProofRule::QUANT_VAR_REORDERING, this);
      42                 :      19195 : }
      43                 :            : 
      44                 :      26488 : Node QuantifiersProofRuleChecker::checkInternal(
      45                 :            :     ProofRule id,
      46                 :            :     const std::vector<Node>& children,
      47                 :            :     const std::vector<Node>& args)
      48                 :            : {
      49         [ +  + ]:      26488 :   if (id == ProofRule::SKOLEM_INTRO)
      50                 :            :   {
      51 [ -  + ][ -  + ]:      19447 :     Assert(children.empty());
                 [ -  - ]
      52 [ -  + ][ -  + ]:      19447 :     Assert(args.size() == 1);
                 [ -  - ]
      53                 :      38894 :     Node t = SkolemManager::getUnpurifiedForm(args[0]);
      54                 :      19447 :     return args[0].eqNode(t);
      55                 :            :   }
      56         [ +  + ]:       7041 :   else if (id == ProofRule::SKOLEMIZE)
      57                 :            :   {
      58 [ -  + ][ -  + ]:       1036 :     Assert(children.size() == 1);
                 [ -  - ]
      59 [ -  + ][ -  + ]:       1036 :     Assert(args.empty());
                 [ -  - ]
      60                 :            :     // must use negated FORALL
      61                 :       1036 :     if (children[0].getKind() != Kind::NOT
      62 [ +  - ][ -  + ]:       2072 :         || children[0][0].getKind() != Kind::FORALL)
         [ +  - ][ -  + ]
                 [ -  - ]
      63                 :            :     {
      64                 :          0 :       return Node::null();
      65                 :            :     }
      66                 :       2072 :     Node q = children[0][0];
      67                 :       3108 :     std::vector<Node> vars(q[0].begin(), q[0].end());
      68                 :       2072 :     std::vector<Node> skolems = Skolemize::getSkolemConstants(q);
      69                 :            :     Node res = q[1].substitute(
      70                 :       2072 :         vars.begin(), vars.end(), skolems.begin(), skolems.end());
      71                 :       1036 :     res = res.notNode();
      72                 :       1036 :     return res;
      73                 :            :   }
      74         [ +  + ]:       6005 :   else if (id == ProofRule::INSTANTIATE)
      75                 :            :   {
      76 [ -  + ][ -  + ]:       5864 :     Assert(children.size() == 1);
                 [ -  - ]
      77                 :            :     // note we may have more arguments than just the term vector
      78 [ +  - ][ -  + ]:       5864 :     if (children[0].getKind() != Kind::FORALL || args.empty())
                 [ -  + ]
      79                 :            :     {
      80                 :          0 :       return Node::null();
      81                 :            :     }
      82                 :      11728 :     Node body = children[0][1];
      83                 :      11728 :     std::vector<Node> vars;
      84                 :      11728 :     std::vector<Node> subs;
      85         [ +  + ]:      20737 :     for (size_t i = 0, nc = children[0][0].getNumChildren(); i < nc; i++)
      86                 :            :     {
      87                 :      14873 :       vars.push_back(children[0][0][i]);
      88                 :      14873 :       subs.push_back(args[0][i]);
      89                 :            :     }
      90                 :            :     Node inst =
      91                 :      11728 :         body.substitute(vars.begin(), vars.end(), subs.begin(), subs.end());
      92                 :       5864 :     return inst;
      93                 :            :   }
      94         [ +  + ]:        141 :   else if (id == ProofRule::ALPHA_EQUIV)
      95                 :            :   {
      96 [ -  + ][ -  + ]:         72 :     Assert(children.empty());
                 [ -  - ]
      97 [ -  + ][ -  + ]:         72 :     Assert(args.size() == 3);
                 [ -  - ]
      98                 :            :     // must be lists of the same length
      99         [ +  - ]:        144 :     if (args[1].getKind() != Kind::SEXPR || args[2].getKind() != Kind::SEXPR
     100 [ +  - ][ -  + ]:        144 :         || args[1].getNumChildren() != args[2].getNumChildren())
                 [ -  + ]
     101                 :            :     {
     102                 :          0 :       return Node::null();
     103                 :            :     }
     104                 :            :     // arguments must be lists of bound variables that are pairwise unique
     105 [ +  + ][ +  + ]:        432 :     std::unordered_set<Node> allVars[2];
                 [ -  - ]
     106                 :        144 :     std::vector<Node> vars;
     107                 :        144 :     std::vector<Node> newVars;
     108         [ +  + ]:        184 :     for (size_t i = 0, nargs = args[1].getNumChildren(); i < nargs; i++)
     109                 :            :     {
     110         [ +  + ]:        336 :       for (size_t j = 1; j <= 2; j++)
     111                 :            :       {
     112                 :        224 :         Node v = args[j][i];
     113                 :        224 :         std::unordered_set<Node>& av = allVars[j - 1];
     114 [ +  - ][ -  + ]:        224 :         if (v.getKind() != Kind::BOUND_VARIABLE || av.find(v) != av.end())
                 [ -  + ]
     115                 :            :         {
     116                 :          0 :           return Node::null();
     117                 :            :         }
     118                 :        224 :         av.insert(v);
     119                 :            :       }
     120                 :        112 :       vars.push_back(args[1][i]);
     121                 :        112 :       newVars.push_back(args[2][i]);
     122                 :            :     }
     123                 :         72 :     Node renamedBody = args[0].substitute(
     124                 :        144 :         vars.begin(), vars.end(), newVars.begin(), newVars.end());
     125                 :         72 :     return args[0].eqNode(renamedBody);
     126                 :            :   }
     127         [ +  - ]:         69 :   else if (id == ProofRule::QUANT_VAR_REORDERING)
     128                 :            :   {
     129 [ -  + ][ -  + ]:         69 :     Assert(children.empty());
                 [ -  - ]
     130 [ -  + ][ -  + ]:         69 :     Assert(args.size() == 1);
                 [ -  - ]
     131                 :        138 :     Node eq = args[0];
     132 [ +  - ][ -  + ]:        138 :     if (eq.getKind() != Kind::EQUAL || eq[0].getKind() != Kind::FORALL
                 [ -  - ]
     133                 :        138 :         || eq[1].getKind() != Kind::FORALL || eq[0][1] != eq[1][1])
     134                 :            :     {
     135                 :          0 :       return Node::null();
     136                 :            :     }
     137                 :        207 :     std::unordered_set<Node> varSet1(eq[0][0].begin(), eq[0][0].end());
     138                 :        207 :     std::unordered_set<Node> varSet2(eq[1][0].begin(), eq[1][0].end());
     139                 :            :     // cannot have repetition
     140                 :        138 :     if (varSet1.size() != eq[0][0].getNumChildren()
     141                 :        138 :         || varSet2.size() != eq[1][0].getNumChildren())
     142                 :            :     {
     143                 :          0 :       return Node::null();
     144                 :            :     }
     145         [ -  + ]:         69 :     if (varSet1 != varSet2)
     146                 :            :     {
     147                 :          0 :       return Node::null();
     148                 :            :     }
     149                 :         69 :     return eq;
     150                 :            :   }
     151                 :            : 
     152                 :            :   // no rule
     153                 :          0 :   return Node::null();
     154                 :            : }
     155                 :            : 
     156                 :            : }  // namespace quantifiers
     157                 :            : }  // namespace theory
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