reorganize HaskProof files
authorAdam Megacz <megacz@cs.berkeley.edu>
Sat, 30 Apr 2011 23:26:17 +0000 (16:26 -0700)
committerAdam Megacz <megacz@cs.berkeley.edu>
Sat, 30 Apr 2011 23:26:17 +0000 (16:26 -0700)
src/ExtractionMain.v
src/HaskFlattener.v [new file with mode: 0644]
src/HaskProgrammingLanguage.v [new file with mode: 0644]
src/PCF.v [new file with mode: 0644]

index 49be891..8012f8a 100644 (file)
@@ -33,8 +33,8 @@ Require Import HaskStrongToWeak.
 Require Import HaskWeakToCore.
 Require Import HaskProofToStrong.
 
 Require Import HaskWeakToCore.
 Require Import HaskProofToStrong.
 
-(*Require Import HaskProofFlattener.*)
-(*Require Import HaskProofStratified.*)
+(*Require Import HaskFlattener.*)
+(*Require Import PCF.*)
 
 Open Scope string_scope.
 Extraction Language Haskell.
 
 Open Scope string_scope.
 Extraction Language Haskell.
diff --git a/src/HaskFlattener.v b/src/HaskFlattener.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..35ab0d5
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,402 @@
+(*********************************************************************************************************************************)
+(* HaskFlattener:                                                                                                           *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*    The Flattening Functor.                                                                                                    *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*********************************************************************************************************************************)
+
+Generalizable All Variables.
+Require Import Preamble.
+Require Import General.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import Coq.Strings.String.
+Require Import Coq.Lists.List.
+
+Require Import HaskKinds.
+Require Import HaskCoreTypes.
+Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskProof.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionCategory.
+
+Require Import Algebras_ch4.
+Require Import Categories_ch1_3.
+Require Import Functors_ch1_4.
+Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
+Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import Subcategories_ch7_1.
+Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
+Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import BinoidalCategories.
+Require Import PreMonoidalCategories.
+Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
+Require Import Coherence_ch7_8.
+
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskStrong.
+Require Import HaskProof.
+Require Import HaskStrongToProof.
+Require Import HaskProofToStrong.
+Require Import ProgrammingLanguage.
+Require Import HaskProgrammingLanguage.
+Require Import PCF.
+
+Open Scope nd_scope.
+
+(*
+ *  The flattening transformation.  Currently only TWO-level languages are
+ *  supported, and the level-1 sublanguage is rather limited.
+ *
+ *  This file abuses terminology pretty badly.  For purposes of this file,
+ *  "PCF" means "the level-1 sublanguage" and "FC" (aka System FC) means 
+ *  the whole language (level-0 language including bracketed level-1 terms)
+ *)
+Section HaskFlattener.
+
+  Context {Γ:TypeEnv}.
+  Context {Δ:CoercionEnv Γ}.
+  Context {ec:HaskTyVar Γ ★}.
+
+  Lemma unlev_lemma : forall (x:Tree ??(HaskType Γ ★)) lev, x = mapOptionTree unlev (x @@@ lev).
+    intros.
+    rewrite <- mapOptionTree_compose.
+    simpl.
+    induction x.
+    destruct a; simpl; auto.
+    simpl.
+    rewrite IHx1 at 1.
+    rewrite IHx2 at 1.
+    reflexivity.
+    Qed.
+
+  Context (ga_rep      : Tree ??(HaskType Γ ★) -> HaskType Γ ★ ).
+  Context (ga_type     : HaskType Γ ★ -> HaskType Γ ★ -> HaskType Γ ★).
+
+  (*Notation "a ~~~~> b" := (ND Rule [] [ Γ > Δ > a |- b ]) (at level 20).*)
+  Notation "a ~~~~> b" := (ND (OrgR Γ Δ) [] [ (a , b) ]) (at level 20).
+
+  Lemma magic : forall a b c,
+    ([]                   ~~~~> [ga_type a b @@ nil]) ->
+    ([ga_type b c @@ nil] ~~~~> [ga_type a c @@ nil]).
+    admit.
+    Qed.
+
+  Context (ga_lit      : ∀ lit, [] ~~~~> [ga_type (ga_rep   []   )      (ga_rep [literalType lit])@@ nil]).
+  Context (ga_id       : ∀ σ,   [] ~~~~> [ga_type (ga_rep   σ    )      (ga_rep σ                )@@ nil]).
+  Context (ga_cancell  : ∀ c  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep ([],,c))      (ga_rep c                )@@ nil]).
+  Context (ga_cancelr  : ∀ c  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep (c,,[]))      (ga_rep c                )@@ nil]).
+  Context (ga_uncancell: ∀ c  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep  c     )      (ga_rep ([],,c)          )@@ nil]).
+  Context (ga_uncancelr: ∀ c  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep  c     )      (ga_rep (c,,[])          )@@ nil]).
+  Context (ga_assoc    : ∀ a b c,[] ~~~~> [ga_type (ga_rep ((a,,b),,c))  (ga_rep (a,,(b,,c))      )@@ nil]).
+  Context (ga_unassoc  : ∀ a b c,[] ~~~~> [ga_type (ga_rep ( a,,(b,,c))) (ga_rep ((a,,b),,c))      @@ nil]).
+  Context (ga_swap     : ∀ a b, [] ~~~~> [ga_type (ga_rep (a,,b) )      (ga_rep (b,,a)           )@@ nil]).
+  Context (ga_copy     : ∀ a  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep  a     )      (ga_rep (a,,a)           )@@ nil]).
+  Context (ga_drop     : ∀ a  , [] ~~~~> [ga_type (ga_rep  a     )      (ga_rep []               )@@ nil]).
+  Context (ga_first    : ∀ a b c,
+    [ga_type (ga_rep a) (ga_rep b) @@nil] ~~~~> [ga_type (ga_rep (a,,c)) (ga_rep (b,,c)) @@nil]).
+  Context (ga_second   : ∀ a b c,
+    [ga_type (ga_rep a) (ga_rep b) @@nil] ~~~~> [ga_type (ga_rep (c,,a)) (ga_rep (c,,b)) @@nil]).
+  Context (ga_comp     : ∀ a b c,
+    ([ga_type (ga_rep a) (ga_rep b) @@nil],,[ga_type (ga_rep b) (ga_rep c) @@nil])
+    ~~~~>
+    [ga_type (ga_rep a) (ga_rep c) @@nil]).
+
+  Definition guestJudgmentAsGArrowType (lt:PCFJudg Γ ec) : HaskType Γ ★ :=
+    match lt with
+      (x,y) => (ga_type (ga_rep x) (ga_rep y)) 
+    end.
+
+  Definition obact (X:Tree ??(PCFJudg Γ ec)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
+    mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType X @@@ nil.
+
+  Hint Constructors Rule_Flat.
+  Context {ndr:@ND_Relation _ Rule}.
+
+  (*
+   * Here it is, what you've all been waiting for!  When reading this,
+   * it might help to have the definition for "Inductive ND" (see
+   * NaturalDeduction.v) handy as a cross-reference.
+   *)
+  Hint Constructors Rule_Flat.
+  Definition FlatteningFunctor_fmor
+    : forall h c,
+      (ND (PCFRule Γ Δ ec) h c) ->
+      ((obact h)~~~~>(obact c)).
+
+    set (@nil (HaskTyVar Γ ★)) as lev.
+
+    unfold hom; unfold ob; unfold ehom; simpl; unfold pmon_I; unfold obact; intros.
+
+    induction X; simpl.
+
+    (* the proof from no hypotheses of no conclusions (nd_id0) becomes RVoid *)
+    apply nd_rule; apply (org_fc Γ Δ [] [(_,_)] (RVoid _ _)). apply Flat_RVoid.
+
+    (* the proof from hypothesis X of conclusion X (nd_id1) becomes RVar *)
+    apply nd_rule; apply (org_fc _ _ [] [(_,_)] (RVar _ _ _ _)). apply Flat_RVar.
+
+    (* the proof from hypothesis X of no conclusions (nd_weak) becomes RWeak;;RVoid *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac
+      | eapply nd_rule
+      ; eapply (org_fc  _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RWeak _)))
+      ; auto ].
+      eapply nd_rule.
+      eapply (org_fc _ _ [] [(_,_)] (RVoid _ _)); auto. apply Flat_RVoid.
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* the proof from hypothesis X of two identical conclusions X,,X (nd_copy) becomes RVar;;RJoin;;RCont *)
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RCont _))) ].
+      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+      set (snd_initial(SequentND:=pl_snd(ProgrammingLanguage:=SystemFCa Γ Δ))
+        (mapOptionTree (guestJudgmentAsGArrowType) h @@@ lev)) as q.
+      eapply nd_comp.
+      eapply nd_prod.
+      apply q.
+      apply q.
+      apply nd_rule. 
+      eapply (org_fc _ _ ([(_,_)],,[(_,_)]) [(_,_)] (RJoin _ _ _ _ _ _ )).
+      destruct h; simpl.
+      destruct o.
+      simpl.
+      apply Flat_RJoin.
+      apply Flat_RJoin.
+      apply Flat_RJoin.
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_prod becomes nd_llecnac;;nd_prod;;RJoin *)
+    eapply nd_comp.
+      apply (nd_llecnac ;; nd_prod IHX1 IHX2).
+      apply nd_rule.
+      eapply (org_fc _ _ ([(_,_)],,[(_,_)]) [(_,_)] (RJoin _ _ _ _ _ _ )).
+      apply (Flat_RJoin Γ Δ (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType h1 @@@ nil)
+       (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType h2 @@@ nil)
+       (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType c1 @@@ nil)
+       (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType c2 @@@ nil)).
+
+    (* nd_comp becomes pl_subst (aka nd_cut) *)
+    eapply nd_comp.
+      apply (nd_llecnac ;; nd_prod IHX1 IHX2).
+      clear IHX1 IHX2 X1 X2.
+      apply (@snd_cut _ _ _ _ (pl_snd(ProgrammingLanguage:=SystemFCa Γ Δ))). 
+
+    (* nd_cancell becomes RVar;;RuCanL *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanL _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_cancelr becomes RVar;;RuCanR *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanR _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_llecnac becomes RVar;;RCanL *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RCanL _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_rlecnac becomes RVar;;RCanR *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RCanR _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_assoc becomes RVar;;RAssoc *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RAssoc _ _ _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+    (* nd_cossa becomes RVar;;RCossa *)
+    eapply nd_comp;
+      [ idtac | eapply nd_rule; apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RArrange _ _ _ _ _ (RCossa _ _ _))) ].
+      apply (snd_initial(SequentND:=pl_cnd(ProgrammingLanguage:=(SystemFCa Γ Δ)))).
+      apply Flat_RArrange.
+
+      destruct r as [r rp].
+      rename h into h'.
+      rename c into c'.
+      rename r into r'.
+
+      refine (match rp as R in @Rule_PCF _ _ _ H C _
+                return
+                ND (OrgR Γ Δ) []
+                [sequent (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType H @@@ nil)
+                  (mapOptionTree guestJudgmentAsGArrowType C @@@ nil)]
+                with
+                | PCF_RArrange         h c r q          => let case_RURule        := tt in _
+                | PCF_RLit             lit              => let case_RLit          := tt in _
+                | PCF_RNote            Σ τ   n          => let case_RNote         := tt in _
+                | PCF_RVar             σ                => let case_RVar          := tt in _
+                | PCF_RLam             Σ tx te          => let case_RLam          := tt in _
+                | PCF_RApp             Σ tx te   p      => let case_RApp          := tt in _
+                | PCF_RLet             Σ σ₁ σ₂   p      => let case_RLet          := tt in _
+                | PCF_RJoin    b c d e          => let case_RJoin := tt in _
+                | PCF_RVoid                       => let case_RVoid   := tt in _
+              (*| PCF_RCase            T κlen κ θ l x   => let case_RCase         := tt in _*)
+              (*| PCF_RLetRec          Σ₁ τ₁ τ₂ lev     => let case_RLetRec       := tt in _*)
+              end); simpl in *.
+      clear rp h' c' r'.
+
+      rewrite (unlev_lemma h (ec::nil)).
+      rewrite (unlev_lemma c (ec::nil)).
+      destruct case_RURule.
+        refine (match q as Q in Arrange H C
+                return
+                H=(h @@@ (ec :: nil)) ->
+                C=(c @@@ (ec :: nil)) ->
+                ND (OrgR Γ Δ) []
+                [sequent
+                  [ga_type (ga_rep (mapOptionTree unlev H)) (ga_rep r) @@ nil ]
+                  [ga_type (ga_rep (mapOptionTree unlev C)) (ga_rep r) @@ nil ] ]
+                  with
+          | RLeft   a b c r => let case_RLeft  := tt in _
+          | RRight  a b c r => let case_RRight := tt in _
+          | RCanL     b     => let case_RCanL  := tt in _
+          | RCanR     b     => let case_RCanR  := tt in _
+          | RuCanL    b     => let case_RuCanL := tt in _
+          | RuCanR    b     => let case_RuCanR := tt in _
+          | RAssoc    b c d => let case_RAssoc := tt in _
+          | RCossa    b c d => let case_RCossa := tt in _
+          | RExch     b c   => let case_RExch  := tt in _
+          | RWeak     b     => let case_RWeak  := tt in _
+          | RCont     b     => let case_RCont  := tt in _
+          | RComp a b c f g => let case_RComp  := tt in _
+        end (refl_equal _) (refl_equal _));
+        intros; simpl in *;
+        subst;
+        try rewrite <- unlev_lemma in *.
+
+      destruct case_RCanL.
+        apply magic.
+        apply ga_uncancell.
+        
+      destruct case_RCanR.
+        apply magic.
+        apply ga_uncancelr.
+
+      destruct case_RuCanL.
+        apply magic.
+        apply ga_cancell.
+
+      destruct case_RuCanR.
+        apply magic.
+        apply ga_cancelr.
+
+      destruct case_RAssoc.
+        apply magic.
+        apply ga_assoc.
+        
+      destruct case_RCossa.
+        apply magic.
+        apply ga_unassoc.
+
+      destruct case_RExch.
+        apply magic.
+        apply ga_swap.
+        
+      destruct case_RWeak.
+        apply magic.
+        apply ga_drop.
+        
+      destruct case_RCont.
+        apply magic.
+        apply ga_copy.
+        
+      destruct case_RLeft.
+        apply magic.
+        (*apply ga_second.*)
+        admit.
+        
+      destruct case_RRight.
+        apply magic.
+        (*apply ga_first.*)
+        admit.
+
+      destruct case_RComp.
+        apply magic.
+        (*apply ga_comp.*)
+        admit.
+
+      destruct case_RLit.
+        apply ga_lit.
+
+      (* hey cool, I figured out how to pass CoreNote's through... *)
+      destruct case_RNote.
+        eapply nd_comp.
+        eapply nd_rule.
+        eapply (org_fc _ _ [] [(_,_)] (RVar _ _ _ _)) . auto.
+        apply Flat_RVar.
+        apply nd_rule.
+        apply (org_fc _ _ [(_,_)] [(_,_)] (RNote _ _ _ _ _ n)). auto.
+        apply Flat_RNote.
+        
+      destruct case_RVar.
+        apply ga_id.
+
+      (*
+       *   class GArrow g (**) u => GArrowApply g (**) u (~>) where
+       *     ga_applyl    :: g (x**(x~>y)   ) y
+       *     ga_applyr    :: g (   (x~>y)**x) y
+       *   
+       *   class GArrow g (**) u => GArrowCurry g (**) u (~>) where
+       *     ga_curryl    :: g (x**y) z  ->  g x (y~>z)
+       *     ga_curryr    :: g (x**y) z  ->  g y (x~>z)
+       *)
+      destruct case_RLam.
+        (* GArrowCurry.ga_curry *)
+        admit.
+
+      destruct case_RApp.
+        (* GArrowApply.ga_apply *)
+        admit.
+
+      destruct case_RLet.
+        admit.
+
+      destruct case_RVoid.
+        apply ga_id.
+
+      destruct case_RJoin.
+        (* this assumes we want effects to occur in syntactically-left-to-right order *)
+        admit.
+        Defined.
+
+(*
+  Instance FlatteningFunctor {Γ}{Δ}{ec} : Functor (JudgmentsL (PCF Γ Δ ec)) (TypesL (SystemFCa Γ Δ)) (obact) :=
+    { fmor := FlatteningFunctor_fmor }.
+    Admitted.
+
+  Definition ReificationFunctor Γ Δ : Functor (JudgmentsL _ _ (PCF n Γ Δ)) SystemFCa' (mapOptionTree brakifyJudg).
+    refine {| fmor := ReificationFunctor_fmor Γ Δ |}; unfold hom; unfold ob; simpl ; intros.
+    Admitted.
+
+  Definition PCF_SMME (n:nat)(Γ:TypeEnv)(Δ:CoercionEnv Γ) : ProgrammingLanguageSMME.
+    refine {| plsmme_pl := PCF n Γ Δ |}.
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition SystemFCa_SMME (n:nat)(Γ:TypeEnv)(Δ:CoercionEnv Γ) : ProgrammingLanguageSMME.
+    refine {| plsmme_pl := SystemFCa n Γ Δ |}.
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition ReificationFunctorMonoidal n : MonoidalFunctor (JudgmentsN n) (JudgmentsN (S n)) (ReificationFunctor n).
+    admit.
+    Defined.
+
+  (* 5.1.4 *)
+  Definition PCF_SystemFCa_two_level n Γ Δ : TwoLevelLanguage (PCF_SMME n Γ Δ) (SystemFCa_SMME (S n) Γ Δ).
+    admit.
+    Defined.
+*)
+  (*  ... and the retraction exists *)
+
+End HaskFlattener.
+
diff --git a/src/HaskProgrammingLanguage.v b/src/HaskProgrammingLanguage.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0d612d6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,216 @@
+(*********************************************************************************************************************************)
+(* HaskProgrammingLanguage:                                                                                                      *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*    System FC^\alpha is a ProgrammingLanguage.                                                                                 *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*********************************************************************************************************************************)
+
+Generalizable All Variables.
+Require Import Preamble.
+Require Import General.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import Coq.Strings.String.
+Require Import Coq.Lists.List.
+
+Require Import Algebras_ch4.
+Require Import Categories_ch1_3.
+Require Import Functors_ch1_4.
+Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
+Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import Subcategories_ch7_1.
+Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
+Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
+Require Import Coherence_ch7_8.
+
+Require Import HaskKinds.
+Require Import HaskCoreTypes.
+Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskProof.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionCategory.
+
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskStrong.
+Require Import HaskProof.
+Require Import HaskStrongToProof.
+Require Import HaskProofToStrong.
+Require Import ProgrammingLanguage.
+Require Import PCF.
+
+Open Scope nd_scope.
+
+Section HaskProgrammingLanguage.
+
+  Context (ndr_systemfc:@ND_Relation _ Rule).
+  Context Γ (Δ:CoercionEnv Γ).
+
+  (* An organized deduction has been reorganized into contiguous blocks whose
+   * hypotheses (if any) and conclusion have the same Γ and Δ and a fixed nesting depth.  The boolean
+   * indicates if non-PCF rules have been used *)
+  Inductive OrgR : Tree ??(@FCJudg Γ) -> Tree ??(@FCJudg Γ) -> Type :=
+
+  | org_fc        : forall (h c:Tree ??(FCJudg Γ))
+    (r:Rule (mapOptionTree (fcjudg2judg Γ Δ) h) (mapOptionTree (fcjudg2judg Γ Δ) c)),
+    Rule_Flat r ->
+    OrgR h c
+
+  | org_pcf      : forall ec h c,
+    ND (PCFRule Γ Δ ec)  h c  ->
+    OrgR                (mapOptionTree (pcfjudg2fcjudg Γ ec) h)  (mapOptionTree (pcfjudg2fcjudg Γ ec) c).
+
+  (* any proof in organized form can be "dis-organized" *)
+  (*
+  Definition unOrgR : forall Γ Δ h c, OrgR Γ Δ h c -> ND Rule h c.
+    intros.
+    induction X.
+      apply nd_rule.
+      apply r.
+    eapply nd_comp.
+      (*
+      apply (mkEsc h).
+      eapply nd_comp; [ idtac |  apply (mkBrak c) ].
+      apply pcfToND.
+      apply n.
+      *)
+      Admitted.
+  Definition unOrgND Γ Δ h c :  ND (OrgR Γ Δ) h c -> ND Rule h c := nd_map (unOrgR Γ Δ).
+  *)
+
+  Definition SystemFCa_cut : forall a b c, ND OrgR ([(a,b)],,[(b,c)]) [(a,c)].
+    intros.
+    destruct b.
+    destruct o.
+    destruct c.
+    destruct o.
+
+    (* when the cut is a single leaf and the RHS is a single leaf: *)
+    (*
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_prod.
+      apply nd_id.
+      eapply nd_rule.
+      set (@org_fc) as ofc.
+      set (RArrange Γ Δ _ _ _ (RuCanL [l0])) as rule.
+      apply org_fc with (r:=RArrange _ _ _ _ _ (RuCanL [_])).
+      auto.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply org_fc with (r:=RArrange _ _ _ _ _ (RCanL _)) ].
+      apply nd_rule.
+      destruct l.
+      destruct l0.
+      assert (h0=h2). admit.
+      subst.
+      apply org_fc with (r:=@RLet Γ Δ [] a h1 h h2). 
+      auto.
+      auto.
+      *)
+    admit.
+    apply (Prelude_error "systemfc cut rule invoked with [a|=[b]] [[b]|=[]]").
+    apply (Prelude_error "systemfc cut rule invoked with [a|=[b]] [[b]|=[x,,y]]").
+    apply (Prelude_error "systemfc rule invoked with [a|=[]]  [[]|=c]").
+    apply (Prelude_error "systemfc rule invoked with [a|=[b,,c]] [[b,,c]|=z]").
+    Defined.
+
+  Instance SystemFCa_sequents : @SequentND _ OrgR _ _ :=
+  { snd_cut := SystemFCa_cut }.
+    apply Build_SequentND.
+    intros.
+    induction a.
+    destruct a; simpl.
+    (*
+    apply nd_rule.
+      destruct l.
+      apply org_fc with (r:=RVar _ _ _ _).
+      auto.
+    apply nd_rule.
+      apply org_fc with (r:=RVoid _ _ ).
+      auto.
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+      apply (nd_prod IHa1 IHa2).
+      apply nd_rule.
+        apply org_fc with (r:=RJoin _ _ _ _ _ _). 
+        auto.
+      admit.
+      *)
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      Defined.
+
+  Definition SystemFCa_left a b c : ND OrgR [(b,c)] [((a,,b),(a,,c))].
+    admit.
+    (*
+    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | eapply nd_comp; [ idtac | idtac ] ].
+    eapply nd_prod; [ apply snd_initial | apply nd_id ].
+    apply nd_rule.
+    apply org_fc with (r:=RJoin Γ Δ a b a c).
+    auto.
+    *)
+    Defined.
+
+  Definition SystemFCa_right a b c : ND OrgR [(b,c)] [((b,,a),(c,,a))].
+    admit.
+    (*
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | eapply nd_comp; [ idtac | idtac ] ].
+    eapply nd_prod; [ apply nd_id | apply snd_initial ].
+    apply nd_rule.
+    apply org_fc with (r:=RJoin Γ Δ b a c a).
+    auto.
+    *)
+    Defined.
+
+  Instance SystemFCa_sequent_join : @ContextND _ _ _ _ SystemFCa_sequents :=
+  { cnd_expand_left  := fun a b c => SystemFCa_left  c a b
+  ; cnd_expand_right := fun a b c => SystemFCa_right c a b }.
+    (*
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ ((RArrange _ _ _ _ _ (RCossa _ _ _)))).
+      auto.
+
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ (RArrange _ _ _ _ _ (RAssoc _ _ _))); auto.
+
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ (RArrange _ _ _ _ _ (RCanL _))); auto.
+
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ (RArrange _ _ _ _ _ (RCanR _))); auto.
+
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanL _))); auto.
+
+    intros; apply nd_rule. simpl.
+      apply (org_fc _ _ _ _ (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanR _))); auto.
+      *)
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      admit.
+      Defined.
+
+  Instance OrgFC : @ND_Relation _ OrgR.
+    Admitted.
+
+  Instance OrgFC_SequentND_Relation : SequentND_Relation SystemFCa_sequent_join OrgFC.
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition OrgFC_ContextND_Relation
+    : @ContextND_Relation _ _ _ _ _ SystemFCa_sequent_join OrgFC OrgFC_SequentND_Relation.
+    admit.
+    Defined.
+
+  (* 5.1.2 *)
+  Instance SystemFCa : @ProgrammingLanguage (LeveledHaskType Γ ★) _ :=
+  { pl_eqv                := OrgFC_ContextND_Relation
+  ; pl_snd                := SystemFCa_sequents
+  }.
+
+End HaskProgrammingLanguage.
diff --git a/src/PCF.v b/src/PCF.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..16dceef
--- /dev/null
+++ b/src/PCF.v
@@ -0,0 +1,424 @@
+(*********************************************************************************************************************************)
+(* PCF:                                                                                                          *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*    An alternate representation for HaskProof which ensures that deductions on a given level are grouped into contiguous       *)
+(*    blocks.  This representation lacks the attractive compositionality properties of HaskProof, but makes it easier to         *)
+(*    perform the flattening process.                                                                                            *)
+(*                                                                                                                               *)
+(*********************************************************************************************************************************)
+
+Generalizable All Variables.
+Require Import Preamble.
+Require Import General.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import Coq.Strings.String.
+Require Import Coq.Lists.List.
+
+Require Import Algebras_ch4.
+Require Import Categories_ch1_3.
+Require Import Functors_ch1_4.
+Require Import Isomorphisms_ch1_5.
+Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
+Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
+Require Import Enrichment_ch2_8.
+Require Import Subcategories_ch7_1.
+Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
+Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
+Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
+Require Import Coherence_ch7_8.
+
+Require Import HaskKinds.
+Require Import HaskCoreTypes.
+Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskProof.
+Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionCategory.
+
+Require Import HaskStrongTypes.
+Require Import HaskStrong.
+Require Import HaskProof.
+Require Import HaskStrongToProof.
+Require Import HaskProofToStrong.
+Require Import ProgrammingLanguage.
+
+Open Scope nd_scope.
+
+
+(*
+ *  The flattening transformation.  Currently only TWO-level languages are
+ *  supported, and the level-1 sublanguage is rather limited.
+*
+ *  This file abuses terminology pretty badly.  For purposes of this file,
+ *  "PCF" means "the level-1 sublanguage" and "FC" (aka System FC) means 
+ *  the whole language (level-0 language including bracketed level-1 terms)
+ *)
+Section PCF.
+
+  Section PCF.
+
+  Context {ndr_systemfc:@ND_Relation _ Rule}.
+  Context Γ (Δ:CoercionEnv Γ).
+
+  Definition PCFJudg (ec:HaskTyVar Γ ★) :=
+    @prod (Tree ??(HaskType Γ ★)) (Tree ??(HaskType Γ ★)).
+  Definition pcfjudg (ec:HaskTyVar Γ ★) :=
+    @pair (Tree ??(HaskType Γ ★)) (Tree ??(HaskType Γ ★)).
+
+  (* given an PCFJudg at depth (ec::depth) we can turn it into an PCFJudg
+   * from depth (depth) by wrapping brackets around everything in the
+   * succedent and repopulating *)
+  Definition brakify {ec} (j:PCFJudg ec) : Judg :=
+    match j with
+      (Σ,τ) => Γ > Δ > (Σ@@@(ec::nil)) |- (mapOptionTree (fun t => HaskBrak ec t) τ @@@ nil)
+      end.
+
+  Definition pcf_vars {Γ}(ec:HaskTyVar Γ ★)(t:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(HaskType Γ ★)
+    := mapOptionTreeAndFlatten (fun lt =>
+      match lt with t @@ l => match l with
+                                | ec'::nil => if eqd_dec ec ec' then [t] else []
+                                | _ => []
+                              end
+      end) t.
+
+  Inductive MatchingJudgments {ec} : Tree ??(PCFJudg ec) -> Tree ??Judg -> Type :=
+    | match_nil    : MatchingJudgments [] []
+    | match_branch : forall a b c d, MatchingJudgments a b -> MatchingJudgments c d -> MatchingJudgments (a,,c) (b,,d)
+    | match_leaf   : 
+      forall Σ τ lev,
+        MatchingJudgments
+          [((pcf_vars ec Σ)         ,                              τ        )]
+          [Γ > Δ >              Σ  |- (mapOptionTree (HaskBrak ec) τ @@@ lev)].
+
+  Definition fc_vars {Γ}(ec:HaskTyVar Γ ★)(t:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(HaskType Γ ★)
+    := mapOptionTreeAndFlatten (fun lt =>
+      match lt with t @@ l => match l with
+                                | ec'::nil => if eqd_dec ec ec' then [] else [t]
+                                | _ => []
+                              end
+      end) t.
+
+  Definition FCJudg :=
+    @prod (Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)).
+  Definition fcjudg2judg (fc:FCJudg) :=
+    match fc with
+      (x,y) => Γ > Δ > x |- y
+        end.
+  Coercion fcjudg2judg : FCJudg >-> Judg.
+
+  Definition pcfjudg2judg ec (cj:PCFJudg ec) :=
+    match cj with (Σ,τ) => Γ > Δ > (Σ @@@ (ec::nil)) |- (τ @@@ (ec::nil)) end.
+
+  Definition pcfjudg2fcjudg ec (fc:PCFJudg ec) : FCJudg :=
+    match fc with
+      (x,y) => (x @@@ (ec::nil),y @@@ (ec::nil))
+        end.
+
+  (* Rules allowed in PCF; i.e. rules we know how to turn into GArrows     *)
+  (* Rule_PCF consists of the rules allowed in flat PCF: everything except *)
+  (* AppT, AbsT, AppC, AbsC, Cast, Global, and some Case statements        *)
+  Inductive Rule_PCF (ec:HaskTyVar Γ ★)
+    : forall (h c:Tree ??(PCFJudg ec)), Rule (mapOptionTree (pcfjudg2judg ec) h) (mapOptionTree (pcfjudg2judg ec) c) -> Type :=
+  | PCF_RArrange    : ∀ x y t     a,  Rule_PCF ec [(_, _)] [(_, _)] (RArrange Γ Δ (x@@@(ec::nil)) (y@@@(ec::nil)) (t@@@(ec::nil)) a)
+  | PCF_RLit        : ∀ lit        ,  Rule_PCF ec [           ] [ ([],[_]) ] (RLit   Γ Δ  lit (ec::nil))
+  | PCF_RNote       : ∀ Σ τ   n    ,  Rule_PCF ec [(_,[_])] [(_,[_])] (RNote  Γ Δ  (Σ@@@(ec::nil)) τ         (ec::nil) n)
+  | PCF_RVar        : ∀ σ          ,  Rule_PCF ec [           ] [([_],[_])] (RVar   Γ Δ    σ         (ec::nil)  )
+  | PCF_RLam        : ∀ Σ tx te    ,  Rule_PCF ec [((_,,[_]),[_])] [(_,[_])] (RLam   Γ Δ  (Σ@@@(ec::nil)) tx te  (ec::nil)  )
+
+  | PCF_RApp             : ∀ Σ Σ' tx te ,
+    Rule_PCF ec ([(_,[_])],,[(_,[_])]) [((_,,_),[_])]
+    (RApp Γ Δ (Σ@@@(ec::nil))(Σ'@@@(ec::nil)) tx te (ec::nil))
+
+  | PCF_RLet             : ∀ Σ Σ' σ₂   p,
+    Rule_PCF ec ([(_,[_])],,[((_,,[_]),[_])]) [((_,,_),[_])]
+    (RLet Γ Δ (Σ@@@(ec::nil)) (Σ'@@@(ec::nil)) σ₂ p (ec::nil))
+
+  | PCF_RVoid      :                 Rule_PCF ec [           ] [([],[])] (RVoid   Γ Δ  )
+(*| PCF_RLetRec          : ∀ Σ₁ τ₁ τ₂   ,  Rule_PCF (ec::nil) _ _ (RLetRec Γ Δ Σ₁ τ₁ τ₂ (ec::nil) )*)
+  | PCF_RJoin    : ∀ Σ₁ Σ₂ τ₁ τ₂,  Rule_PCF ec ([(_,_)],,[(_,_)]) [((_,,_),(_,,_))]
+    (RJoin Γ Δ (Σ₁@@@(ec::nil)) (Σ₂@@@(ec::nil)) (τ₁@@@(ec::nil)) (τ₂@@@(ec::nil))).
+  (* need int/boolean case *)
+  Implicit Arguments Rule_PCF [ ].
+
+  Definition PCFRule lev h c := { r:_ & @Rule_PCF lev h c r }.
+  End PCF.
+
+  Definition mkEsc Γ Δ ec (h:Tree ??(PCFJudg Γ ec))
+    : ND Rule
+    (mapOptionTree (brakify Γ Δ) h)
+    (mapOptionTree (pcfjudg2judg Γ Δ ec) h).
+    apply nd_replicate; intros.
+    destruct o; simpl in *.
+    induction t0.
+    destruct a; simpl.
+    apply nd_rule.
+    apply REsc.
+    apply nd_id.
+    apply (Prelude_error "mkEsc got multi-leaf succedent").
+    Defined.
+
+  Definition mkBrak Γ Δ ec (h:Tree ??(PCFJudg Γ ec))
+    : ND Rule
+    (mapOptionTree (pcfjudg2judg Γ Δ ec) h)
+    (mapOptionTree (brakify Γ Δ) h).
+    apply nd_replicate; intros.
+    destruct o; simpl in *.
+    induction t0.
+    destruct a; simpl.
+    apply nd_rule.
+    apply RBrak.
+    apply nd_id.
+    apply (Prelude_error "mkBrak got multi-leaf succedent").
+    Defined.
+
+    (*
+  Definition Partition {Γ} ec (Σ:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) :=
+    { vars:(_ * _) | 
+      fc_vars  ec Σ = fst vars /\
+      pcf_vars ec Σ = snd vars }.
+      *)
+
+  Definition pcfToND Γ Δ : forall ec h c,
+    ND (PCFRule Γ Δ ec) h c -> ND Rule (mapOptionTree (pcfjudg2judg Γ Δ ec) h) (mapOptionTree (pcfjudg2judg Γ Δ ec) c).
+    intros.
+    eapply (fun q => nd_map' _ q X).
+    intros.
+    destruct X0.
+    apply nd_rule.
+    apply x.
+    Defined.
+    
+  Instance OrgPCF Γ Δ lev : @ND_Relation _ (PCFRule Γ Δ lev) :=
+    { ndr_eqv := fun a b f g => (pcfToND  _ _ _ _ _ f) === (pcfToND _ _ _ _ _ g) }.
+    Admitted.
+
+  (*
+   * An intermediate representation necessitated by Coq's termination
+   * conditions.  This is basically a tree where each node is a
+   * subproof which is either entirely level-1 or entirely level-0
+   *)
+  Inductive Alternating : Tree ??Judg -> Type :=
+
+    | alt_nil    : Alternating []
+
+    | alt_branch : forall a b,
+      Alternating a -> Alternating b -> Alternating (a,,b)
+
+    | alt_fc     : forall h c,
+      Alternating h ->
+      ND Rule h c ->
+      Alternating c
+
+    | alt_pcf    : forall Γ Δ ec h c h' c',
+      MatchingJudgments Γ Δ  h  h' ->
+      MatchingJudgments Γ Δ  c  c' ->
+      Alternating h' ->
+      ND (PCFRule Γ Δ ec) h c ->
+      Alternating c'.
+
+  Require Import Coq.Logic.Eqdep.
+(*
+  Lemma magic a b c d ec e :
+    ClosedSIND(Rule:=Rule) [a > b > c |- [d @@  (ec :: e)]] ->
+    ClosedSIND(Rule:=Rule) [a > b > pcf_vars ec c @@@ (ec :: nil) |- [d @@  (ec :: nil)]].
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition orgify : forall Γ Δ Σ τ (pf:ClosedSIND(Rule:=Rule) [Γ > Δ > Σ |- τ]), Alternating [Γ > Δ > Σ |- τ].
+
+    refine (
+      fix  orgify_fc' Γ Δ Σ τ (pf:ClosedSIND [Γ > Δ > Σ |- τ]) {struct pf} : Alternating [Γ > Δ > Σ |- τ] :=
+        let case_main := tt in _
+      with orgify_fc c (pf:ClosedSIND c) {struct pf} : Alternating c :=
+      (match c as C return C=c -> Alternating C with
+        | T_Leaf None                    => fun _ => alt_nil
+        | T_Leaf (Some (Γ > Δ > Σ |- τ)) => let case_leaf := tt in fun eqpf => _
+        | T_Branch b1 b2                 => let case_branch := tt in fun eqpf => _
+      end (refl_equal _))
+      with orgify_pcf   Γ Δ ec pcfj j (m:MatchingJudgments Γ Δ pcfj j)
+        (pf:ClosedSIND (mapOptionTree (pcfjudg2judg Γ Δ ec) pcfj)) {struct pf} : Alternating j :=
+        let case_pcf := tt in _
+      for orgify_fc').
+
+      destruct case_main.
+      inversion pf; subst.
+      set (alt_fc _ _ (orgify_fc _ X) (nd_rule X0)) as backup.
+      refine (match X0 as R in Rule H C return
+                match C with
+                  | T_Leaf (Some (Γ > Δ > Σ |- τ)) =>
+                    h=H -> Alternating [Γ > Δ > Σ |- τ] -> Alternating [Γ > Δ > Σ |- τ]
+                  | _                              => True
+                end
+                 with
+                | RBrak   Σ a b c n m           => let case_RBrak := tt         in fun pf' backup => _
+                | REsc    Σ a b c n m           => let case_REsc := tt          in fun pf' backup => _
+                | _ => fun pf' x => x
+              end (refl_equal _) backup).
+      clear backup0 backup.
+
+      destruct case_RBrak.
+        rename c into ec.
+        set (@match_leaf Σ0 a ec n [b] m) as q.
+        set (orgify_pcf Σ0 a ec _ _ q) as q'.
+        apply q'.
+        simpl.
+        rewrite pf' in X.
+        apply magic in X.
+        apply X.
+
+      destruct case_REsc.
+        apply (Prelude_error "encountered Esc in wrong side of mkalt").
+
+    destruct case_leaf.
+      apply orgify_fc'.
+      rewrite eqpf.
+      apply pf.
+
+    destruct case_branch.
+      rewrite <- eqpf in pf.
+      inversion pf; subst.
+      apply no_rules_with_multiple_conclusions in X0.
+      inversion X0.
+      exists b1. exists b2.
+      auto.
+      apply (alt_branch _ _ (orgify_fc _ X) (orgify_fc _ X0)).
+
+    destruct case_pcf.
+    Admitted.
+
+  Definition pcfify Γ Δ ec : forall Σ τ,
+    ClosedSIND(Rule:=Rule) [ Γ > Δ > Σ@@@(ec::nil) |- τ @@@ (ec::nil)]
+      -> ND (PCFRule Γ Δ ec) [] [(Σ,τ)].
+
+    refine ((
+      fix pcfify Σ τ (pn:@ClosedSIND _ Rule [ Γ > Δ > Σ@@@(ec::nil) |- τ @@@ (ec::nil)]) {struct pn}
+      : ND (PCFRule Γ Δ ec) [] [(Σ,τ)] :=
+     (match pn in @ClosedSIND _ _ J return J=[Γ > Δ > Σ@@@(ec::nil) |- τ @@@ (ec::nil)] -> _ with
+      | cnd_weak             => let case_nil    := tt in _
+      | cnd_rule h c cnd' r  => let case_rule   := tt in _
+      | cnd_branch _ _ c1 c2 => let case_branch := tt in _
+      end (refl_equal _)))).
+      intros.
+      inversion H.
+      intros.
+      destruct c; try destruct o; inversion H.
+      destruct j.
+      Admitted.
+*)
+    
+  Hint Constructors Rule_Flat.
+
+  Definition PCF_Arrange {Γ}{Δ}{lev} : forall x y z, Arrange x y -> ND (PCFRule Γ Δ lev) [(x,z)] [(y,z)].
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition PCF_cut Γ Δ lev : forall a b c, ND (PCFRule Γ Δ lev) ([(a,b)],,[(b,c)]) [(a,c)].
+    intros.
+    destruct b.
+    destruct o.
+    destruct c.
+    destruct o.
+
+    (* when the cut is a single leaf and the RHS is a single leaf: *)
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_prod.
+      apply nd_id.
+      apply (PCF_Arrange [h] ([],,[h]) [h0]).
+      apply RuCanL.
+      eapply nd_comp; [ idtac | apply (PCF_Arrange ([],,a) a [h0]); apply RCanL ].
+      apply nd_rule.
+      (*
+      set (@RLet Γ Δ [] (a@@@(ec::nil)) h0 h (ec::nil)) as q.
+      exists q.
+      apply (PCF_RLet _ [] a h0 h).
+    apply (Prelude_error "cut rule invoked with [a|=[b]] [[b]|=[]]").
+    apply (Prelude_error "cut rule invoked with [a|=[b]] [[b]|=[x,,y]]").
+    apply (Prelude_error "cut rule invoked with [a|=[]]  [[]|=c]").
+    apply (Prelude_error "cut rule invoked with [a|=[b,,c]] [[b,,c]|=z]").
+    *)
+    Admitted.
+
+  Instance PCF_sequents Γ Δ lev ec : @SequentND _ (PCFRule Γ Δ lev) _ (pcfjudg Γ ec) :=
+    { snd_cut := PCF_cut Γ Δ lev }.
+    apply Build_SequentND.
+    intros.
+    induction a.
+    destruct a; simpl.
+    apply nd_rule.
+      exists (RVar _ _ _ _).
+      apply PCF_RVar.
+    apply nd_rule.
+      exists (RVoid _ _ ).
+      apply PCF_RVoid.
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+      apply (nd_prod IHa1 IHa2).
+      apply nd_rule.
+        exists (RJoin _ _ _ _ _ _). 
+        apply PCF_RJoin.
+      admit.
+        Defined.
+
+  Definition PCF_left Γ Δ lev a b c : ND (PCFRule Γ Δ lev) [(b,c)] [((a,,b),(a,,c))].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | eapply nd_comp; [ idtac | idtac ] ].
+    eapply nd_prod; [ apply snd_initial | apply nd_id ].
+    apply nd_rule.
+    set (@PCF_RJoin Γ Δ lev a b a c) as q'.
+    refine (existT _ _ _).
+    apply q'.
+    Admitted.
+
+  Definition PCF_right Γ Δ lev a b c : ND (PCFRule Γ Δ lev) [(b,c)] [((b,,a),(c,,a))].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | eapply nd_comp; [ idtac | idtac ] ].
+    eapply nd_prod; [ apply nd_id | apply snd_initial ].
+    apply nd_rule.
+    set (@PCF_RJoin Γ Δ lev b a c a) as q'.
+    refine (existT _ _ _).
+    apply q'.
+    Admitted.
+
+  Instance PCF_sequent_join Γ Δ lev : @ContextND _ (PCFRule Γ Δ lev) _ (pcfjudg Γ lev) _ :=
+  { cnd_expand_left  := fun a b c => PCF_left  Γ Δ lev c a b
+  ; cnd_expand_right := fun a b c => PCF_right Γ Δ lev c a b }.
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RCossa _ _ _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)) x).
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RAssoc _ _ _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev (a,,(b,,c)) ((a,,b),,c) x).
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RCanL _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev ([],,a) _ _).
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RCanR _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev (a,,[]) _ _).
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanL _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev _ ([],,a) _).
+
+    intros; apply nd_rule. unfold PCFRule. simpl.
+      exists (RArrange _ _ _ _ _ (RuCanR _)).
+      apply (PCF_RArrange _ _ lev _ (a,,[]) _).
+      Defined.
+
+  Instance OrgPCF_SequentND_Relation Γ Δ lev : SequentND_Relation (PCF_sequent_join Γ Δ lev) (OrgPCF Γ Δ lev).
+    admit.
+    Defined.
+
+  Definition OrgPCF_ContextND_Relation Γ Δ lev
+    : @ContextND_Relation _ _ _ _ _ (PCF_sequent_join Γ Δ lev) (OrgPCF Γ Δ lev) (OrgPCF_SequentND_Relation Γ Δ lev).
+    admit.
+    Defined.
+
+  (* 5.1.3 *)
+  Instance PCF Γ Δ lev : ProgrammingLanguage :=
+  { pl_cnd     := PCF_sequent_join Γ Δ lev
+  ; pl_eqv     := OrgPCF_ContextND_Relation Γ Δ lev
+  }.
+
+End PCF.