tweaked arithmetic
[lambda.git] / arithmetic.mdwn
index 74a354d..7812755 100644 (file)
@@ -22,12 +22,55 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
        let make_triple = \x y z f. f x y z  in
 
 
-       ; Church numerals
+       ; Church numerals: basic operations
+
        let zero = \s z. z  in ; aka false
        let one = \s z. s z  in ; aka I
        let succ = \n s z. s (n s z)  in
        ; for any Church numeral n > zero : n (K y) z ~~> y
        let iszero = \n. n (\x. false) true  in
+
+
+       ; version 3 lists
+
+       let empty = \f z. z  in
+       let make_list = \h t f z. f h (t f z)  in
+       let isempty = \lst. lst (\h sofar. false) true  in
+       let head = \lst. lst (\h sofar. h) junk  in
+       let tail = \lst. (\shift lst. lst shift (make_pair empty junk) get_2nd)
+                               ; where shift is
+                               (\h p. p (\t y. make_pair (make_list h t) t))  in
+       let length = \lst. lst (\h sofar. succ sofar) 0  in
+       let map = \f lst. lst (\h sofar. make_list (f h) sofar) empty  in
+       let filter = \f lst. lst (\h sofar. f h (make_list h sofar) sofar) empty  in ; or
+       let filter = \f lst. lst (\h. f h (make_list h) I) empty  in
+
+       ; append list2 to list1 with: list1 make_list list2
+       let singleton = \x f z. f x z  in
+       let reverse = \lst. lst (\h sofar. sofar make_list (singleton h)) empty  in
+       let zip = \left right. left (\h sofar. sofar (\x y. isempty y
+                                                                       sofar
+                                                                       (make_pair (make_list () x) (tail y))
+                                                                       )
+                                                                       (make_pair empty (map right (\h u v. u v h)))
+                                                               )
+                                               (\x y. reverse x)  in
+       let all = \f lst. lst (\h sofar. and sofar (f h)) true  in
+       let any = \f lst. lst (\h sofar. or sofar (f h)) false  in
+
+
+       ; version 1 lists
+
+       let empty = make_pair true junk  in
+       let make_list = \h t. make_pair false (make_pair h t)  in
+       let isempty = \lst. lst get_1st  in
+       let head = \lst. isempty lst err (lst get_2nd get_1st)  in
+       let tail_empty = empty  in
+       let tail = \lst. isempty lst tail_empty (lst get_2nd get_2nd)  in
+       
+
+       ; more math with Church numerals
+
        let add = \m n. m succ n  in ; or
        let add = \m n s z. m s (n s z)  in
        let mul = \m n. m (\z. add n z) zero  in ; or
@@ -39,6 +82,7 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
        ; exp b succ ; adds b^exp
        let pow = \b exp s z. exp b s z  in
 
+
        ; three strategies for predecessor
        let pred_zero = zero  in
        let pred = (\shift n. n shift (make_pair zero pred_zero) get_2nd)
@@ -63,25 +107,7 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
        let eq = \m n. and (leq m n) (leq n m)  in ; or
 
 
-       ; more efficient comparisons
-       let leq = (\base build consume. \m n. n consume (m build base) get_1st (\x. false) true)
-                       ; where base is
-                       (make_pair zero I) ; supplying this pair as an arg to its 2nd term returns the pair
-                       ; and build is
-                       (\p. p (\x y. make_pair (succ x) (K p))) ; supplying the made pair as an arg to its 2nd term returns p (the previous pair)
-                       ; and consume is
-                       (\p. p get_2nd p)  in
-       let lt = \m n. not (leq n m) in
-       let eq = (\base build consume. \m n. n consume (m build base) true (\x. false) true)
-                       ; where base is
-                       (make_pair zero (K (make_pair one I)))
-                       ; and build is
-                       (\p. p (\x y. make_pair (succ x) (K p)))
-                       ; and consume is
-                       (\p. p get_2nd p)  in ; or
-
-
-       ; more efficient comparisons, Oleg's gt provided some simplification
+       ; more efficient comparisons, Oleg's gt provided some simplifications
        let leq = (\base build consume. \m n. n consume (m build base) get_1st)
                        ; where base is
                        (make_pair true junk)
@@ -101,6 +127,7 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
                        ; and consume is
                        (\p. p get_2nd p)  in
        
+
        ; -n is a fixedpoint of \x. add (add n x) x
        ; but unfortunately Y that_function doesn't normalize
        ; instead:
@@ -123,9 +150,11 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
                        ; and consume is
                        (\p. p get_2nd p)  in
 
+
        let min = \m n. sub m (sub m n) in
        let max = \m n. add n (sub m n) in
 
+
        ; (m/n) is a fixedpoint of \x. add (sub (mul n x) m) x
        ; but unfortunately Y that_function doesn't normalize
        ; instead:
@@ -163,9 +192,11 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
        let div = \n d. divmod n d get_1st  in
        let mod = \n d. divmod n d get_2nd  in
 
+
        ; sqrt n is a fixedpoint of \x. div (div (add n (mul x x)) 2) x
        ; but unfortunately Y that_function doesn't normalize
 
+
        ; (log base b of m) is a fixedpoint of \x. add (sub (pow b x) m) x
        ; but unfortunately Y that_function doesn't normalize
        ; instead:
@@ -179,40 +210,17 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
                           (make_triple cur false sofar) ; enough
                ))  in
 
-       ; Curry's fixed point combinator
+
+       ; Rosenbloom's fixed point combinator
        let Y = \f. (\h. f (h h)) (\h. f (h h)) in
        ; Turing's fixed point combinator
-       let Z = (\u f. f (u u f)) (\u f. f (u u f))  in
-
+       let Theta = (\u f. f (u u f)) (\u f. f (u u f))  in
 
 
-
-       ; version 3 lists
-       let empty = \f z. z  in
-       let make_list = \h t f z. f h (t f z)  in
-       let isempty = \lst. lst (\h sofar. false) true  in
-       let head = \lst. lst (\h sofar. h) junk  in
-       let tail = \lst. (\shift lst. lst shift (make_pair empty junk) get_2nd)
-                               ; where shift is
-                               (\h p. p (\t y. make_pair (make-list h t) t))  in
-       let length = \lst. lst (\h sofar. succ sofar) zero  in
-       let map = \f lst. lst (\h sofar. make_list (f h) sofar) empty  in
-       let filter = \f lst. lst (\h sofar. f h (make_list h sofar) sofar) empty  in ; or
-       let filter = \f lst. lst (\h. f h (make_list h) I) empty  in
-       
-
-       ; version 1 lists
-       let empty = make_pair true junk  in
-       let make_list = \h t. make_pair false (make_pair h t)  in
-       let isempty = \lst. lst get_1st  in
-       let head = \lst. isempty lst error (lst get_2nd get_1st)  in
-       let tail_empty = empty  in
-       let tail = \lst. isempty lst tail_empty (lst get_2nd get_2nd)  in
-       
+       ; length for version 1 lists
        let length = Y (\self lst. isempty lst 0 (succ (self (tail lst))))  in
 
 
-
        ; numhelper 0 f z ~~> z
        ; when n > 0: numhelper n f z ~~> f (pred n)
        ; compare Bunder/Urbanek pred
@@ -222,6 +230,45 @@ Here are a bunch of pre-tested operations for the untyped lambda calculus. In so
        let fact = \y. y (\self n. numhelper n (\p. mul n (self p)) 1)  in
 
 
-       fact Z 3  ; returns 6
 
+       fact Theta 3  ; returns 6
+
+
+<!--
+       ; my original efficient comparisons
+       let leq = (\base build consume. \m n. n consume (m build base) get_1st (\x. false) true)
+                       ; where base is
+                       (make_pair zero I) ; supplying this pair as an arg to its 2nd term returns the pair
+                       ; and build is
+                       (\p. p (\x y. make_pair (succ x) (K p))) ; supplying the made pair as an arg to its 2nd term returns p (the previous pair)
+                       ; and consume is
+                       (\p. p get_2nd p)  in
+       let lt = \m n. not (leq n m) in
+       let eq = (\base build consume. \m n. n consume (m build base) true (\x. false) true)
+                       ; where base is
+                       (make_pair zero (K (make_pair one I)))
+                       ; and build is
+                       (\p. p (\x y. make_pair (succ x) (K p)))
+                       ; and consume is
+                       (\p. p get_2nd p)  in ; or
+-->
+
+<!--
+       gcd
+       pow_mod
+
+
+       show Oleg's definition of integers:
+               church_to_int = \n sign. n
+               church_to_negint = \n sign s z. sign (n s z)
+
+               ; int_to_church
+               abs = \int. int I
+
+               sign_case = \int ifpos ifzero ifneg. int (K ifneg) (K ifpos) ifzero
+
+               negate_int = \int. sign_case int (church_to_negint (abs int)) zero (church_to_int (abs int))
+
+       for more, see http://okmij.org/ftp/Computation/lambda-arithm-neg.scm
 
+-->