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λ-正规形

Lambda normal form

不含任何 β-可约表达式的 λ 项。

形式陈述

λ 项是 β-正规形,当且仅当其中不存在形如 (λx.t)s 的子项。若项能经有限 β-归约到正规形,则称弱正规化;若所有归约序列都有限,则称强正规化。无类型 λ 演算中并非每个项都有正规形,例如 Ω=(λx.xx)(λx.xx) 只会自我归约。

直觉

正规形是没有任何函数应用还能继续展开的语法终点,但是否到达以及所有路线是否都到达是两种不同性质。

例子与边界

(λx.x)(λy.y) 归约到 λy.y。项 (λx.y)Ω 有正规形 y,但传值策略先求值 Ω 会发散,说明“存在正规形”不保证任意策略都找到它。η-正规形和弱头正规形是不同概念。

推论与应用

正规形用于程序等价、定理证明和规范化求值;类型系统常通过强正规化排除某类发散。

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。