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Church–Rosser 定理

Church–Rosser theorem · Confluence theorem

若同一 λ 项可归约到两个结果,则二者还能归约到共同项。

形式陈述

Church–Rosser 定理说明 β-归约具有合流性:若 tβutβv,则存在 w 使 uβwvβw。因此若一个项存在 β-正规形,该正规形在 α-等价意义下唯一。定理不保证正规形存在,也不保证任意策略终止。

直觉

不同归约顺序可能暂时分叉,但只要继续归约就能重新汇合;计算结果不会因局部选择而产生两个不同正规终点。

例子与边界

一个项既可先归约外层也可先归约实参,合流性保证可汇合。Ω 没有正规形,却不违反定理。加入有副作用或非合流重写规则后,Church–Rosser 结论不能直接沿用,必须重新证明临界对可汇合。

推论与应用

合流性支撑 λ 演算一致的等式理论、重写系统设计和证明助理中的正规化判等。

参考资料
  • Robert Harper, Practical Foundations for Programming Languages, 2nd ed., Cambridge University Press, 2016,Parts I–XVIII。
  • Benjamin C. Pierce, Types and Programming Languages, MIT Press, 2002,Chs. 3–30。