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Church encoding

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14328: 13357: 4952: 14323:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {and} \operatorname {true} \operatorname {false} &=(\lambda p.\lambda q.p\ q\ p)\ \operatorname {true} \ \operatorname {false} =\operatorname {true} \operatorname {false} \operatorname {true} =(\lambda a.\lambda b.a)\operatorname {false} \operatorname {true} =\operatorname {false} \\\operatorname {or} \operatorname {true} \operatorname {false} &=(\lambda p.\lambda q.p\ p\ q)\ (\lambda a.\lambda b.a)\ (\lambda a.\lambda b.b)=(\lambda a.\lambda b.a)\ (\lambda a.\lambda b.a)\ (\lambda a.\lambda b.b)=(\lambda a.\lambda b.a)=\operatorname {true} \\\operatorname {not} _{1}\ \operatorname {true} &=(\lambda p.\lambda a.\lambda b.p\ b\ a)(\lambda a.\lambda b.a)=\lambda a.\lambda b.(\lambda a.\lambda b.a)\ b\ a=\lambda a.\lambda b.(\lambda c.b)\ a=\lambda a.\lambda b.b=\operatorname {false} \\\operatorname {not} _{2}\ \operatorname {true} &=(\lambda p.p\ (\lambda a.\lambda b.b)(\lambda a.\lambda b.a))(\lambda a.\lambda b.a)=(\lambda a.\lambda b.a)(\lambda a.\lambda b.b)(\lambda a.\lambda b.a)=(\lambda b.(\lambda a.\lambda b.b))\ (\lambda a.\lambda b.a)=\lambda a.\lambda b.b=\operatorname {false} \end{aligned}}} 4282: 4947:{\displaystyle {\begin{array}{r|r|r}{\text{Number}}&{\text{Using init}}&{\text{Using const}}\\\hline 0&\operatorname {init} =\operatorname {value} \ x&\\1&\operatorname {inc} \ \operatorname {init} =\operatorname {value} \ (f\ x)&\operatorname {inc} \ \operatorname {const} =\operatorname {value} \ x\\2&\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ \operatorname {init} )=\operatorname {value} \ (f\ (f\ x))&\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ \operatorname {const} )=\operatorname {value} \ (f\ x)\\3&\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ \operatorname {init} ))=\operatorname {value} \ (f\ (f\ (f\ x)))&\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ (\operatorname {inc} \ \operatorname {const} ))=\operatorname {value} \ (f\ (f\ x))\\\vdots &\vdots &\vdots \\n&n\operatorname {inc} \ \operatorname {init} =\operatorname {value} \ (f^{n}\ x)=\operatorname {value} \ (n\ f\ x)&n\operatorname {inc} \ \operatorname {const} =\operatorname {value} \ (f^{n-1}\ x)=\operatorname {value} \ ((n-1)\ f\ x)\\\end{array}}} 7461: 7139: 16653: 7456:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {pred} \operatorname {three} =&\ \operatorname {first} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {pair} \ \operatorname {zero} \ \operatorname {zero} ))))\\=&\ \operatorname {first} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {pair} \ \operatorname {zero} \ \operatorname {one} )))\\=&\ \operatorname {first} \ (\operatorname {f} \ (\operatorname {pair} \ \operatorname {one} \ \operatorname {two} ))\\=&\ \operatorname {first} \ (\operatorname {pair} \ \operatorname {two} \ \operatorname {three} )\\=&\ \operatorname {two} \end{aligned}}} 13346: 9643: 16237: 12355: 11926: 905: 7102: 12938: 9014: 19363: 16648:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {nil} &\equiv \lambda c.\lambda n.n\\\operatorname {isnil} &\equiv \lambda l.l\ (\lambda h.\lambda t.\operatorname {false} )\ \operatorname {true} \\\operatorname {cons} &\equiv \lambda h.\lambda t.\lambda c.\lambda n.c\ h\ (t\ c\ n)\\\operatorname {head} &\equiv \lambda l.l\ (\lambda h.\lambda t.h)\ \operatorname {false} \\\operatorname {tail} &\equiv \lambda l.\lambda c.\lambda n.l\ (\lambda h.\lambda t.\lambda g.g\ h\ (t\ c))\ (\lambda t.n)\ (\lambda h.\lambda t.t)\end{aligned}}} 12048: 11619: 16011: 417: 6855: 13341:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {and} &=\lambda p.\lambda q.p\ q\ p\\\operatorname {or} &=\lambda p.\lambda q.p\ p\ q\\\operatorname {not} _{1}&=\lambda p.\lambda a.\lambda b.p\ b\ a\\\operatorname {not} _{2}&=\lambda p.p\ (\lambda a.\lambda b.b)\ (\lambda a.\lambda b.a)=\lambda p.p\operatorname {false} \operatorname {true} \\\operatorname {xor} &=\lambda a.\lambda b.a\ (\operatorname {not} \ b)\ b\\\operatorname {if} &=\lambda p.\lambda a.\lambda b.p\ a\ b\end{aligned}}} 8709: 15361: 9638:{\displaystyle \scriptstyle \operatorname {divide} =\lambda n.((\lambda f.(\lambda x.x\ x)\ (\lambda x.f\ (x\ x)))\ (\lambda c.\lambda n.\lambda m.\lambda f.\lambda x.(\lambda d.(\lambda n.n\ (\lambda x.(\lambda a.\lambda b.b))\ (\lambda a.\lambda b.a))\ d\ ((\lambda f.\lambda x.x)\ f\ x)\ (f\ (c\ d\ m\ f\ x)))\ ((\lambda m.\lambda n.n(\lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ (\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f))\ (\lambda u.x)\ (\lambda u.u))m)\ n\ m)))\ ((\lambda n.\lambda f.\lambda x.f\ (n\ f\ x))\ n)} 12350:{\displaystyle \operatorname {divide} _{s}=\lambda x.\lambda y.\operatorname {pair} \ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {divZ} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {first} \ y))\ (\operatorname {divZ} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {second} \ y)))\ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {divZ} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {second} \ y))\ (\operatorname {divZ} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {first} \ y)))} 11921:{\displaystyle \operatorname {mult} _{s}=\lambda x.\lambda y.\operatorname {pair} \ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {mult} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {first} \ y))\ (\operatorname {mult} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {second} \ y)))\ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {mult} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {second} \ y))\ (\operatorname {mult} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {first} \ y)))} 10047: 15862: 900:{\displaystyle {\begin{array}{r|l|l}{\text{Number}}&{\text{Function definition}}&{\text{Lambda expression}}\\\hline 0&0\ f\ x=x&0=\lambda f.\lambda x.x\\1&1\ f\ x=f\ x&1=\lambda f.\lambda x.f\ x\\2&2\ f\ x=f\ (f\ x)&2=\lambda f.\lambda x.f\ (f\ x)\\3&3\ f\ x=f\ (f\ (f\ x))&3=\lambda f.\lambda x.f\ (f\ (f\ x))\\\vdots &\vdots &\vdots \\n&n\ f\ x=f^{n}\ x&n=\lambda f.\lambda x.f^{\circ n}\ x\end{array}}} 7097:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {f} =&\ \lambda p.\ \operatorname {pair} \ (\operatorname {second} \ p)\ (\operatorname {succ} \ (\operatorname {second} \ p))\\\operatorname {zero} =&\ (\lambda f.\lambda x.\ x)\\\operatorname {pc0} =&\ \operatorname {pair} \ \operatorname {zero} \ \operatorname {zero} \\\operatorname {pred} =&\ \lambda n.\ \operatorname {first} \ (n\ \operatorname {f} \ \operatorname {pc0} )\\\end{aligned}}} 10262: 5615: 8416: 5858: 14960: 5315: 11217: 10758: 36: 14949: 9849: 16006:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {cons} &\equiv \operatorname {pair} \\\operatorname {head} &\equiv \operatorname {first} \\\operatorname {tail} &\equiv \operatorname {second} \\\operatorname {nil} &\equiv \operatorname {false} \\\operatorname {isnil} &\equiv \lambda l.l(\lambda h.\lambda t.\lambda d.\operatorname {false} )\operatorname {true} \end{aligned}}} 9003: 10058: 8704:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {divide1} &=Y\ \operatorname {div} \\\operatorname {succ} &=\lambda n.\lambda f.\lambda x.f\ (n\ f\ x)\\Y&=\lambda f.(\lambda x.f\ (x\ x))\ (\lambda x.f\ (x\ x))\\0&=\lambda f.\lambda x.x\\\operatorname {IsZero} &=\lambda n.n\ (\lambda x.\operatorname {false} )\ \operatorname {true} \end{aligned}}} 5372: 5646: 15356:{\displaystyle {\begin{aligned}&\operatorname {first} \ (\operatorname {pair} \ a\ b)\\=&(\lambda p.p\ (\lambda x.\lambda y.x))\ ((\lambda x.\lambda y.\lambda z.z\ x\ y)\ a\ b)\\=&(\lambda p.p\ (\lambda x.\lambda y.x))\ (\lambda z.z\ a\ b)\\=&(\lambda z.z\ a\ b)\ (\lambda x.\lambda y.x)\\=&(\lambda x.\lambda y.x)\ a\ b=a\end{aligned}}} 5108: 11039: 10580: 8340: 14765: 10042:{\displaystyle \operatorname {OneZero} =\lambda x.\operatorname {IsZero} \ (\operatorname {first} \ x)\ x\ (\operatorname {IsZero} \ (\operatorname {second} \ x)\ x\ (\operatorname {OneZero} \ \operatorname {pair} \ (\operatorname {pred} \ (\operatorname {first} \ x))\ (\operatorname {pred} \ (\operatorname {second} \ x))))} 7904: 10257:{\displaystyle \operatorname {OneZ} =\lambda c.\lambda x.\operatorname {IsZero} \ (\operatorname {first} \ x)\ x\ (\operatorname {IsZero} \ (\operatorname {second} \ x)\ x\ (c\ \operatorname {pair} \ (\operatorname {pred} \ (\operatorname {first} \ x))\ (\operatorname {pred} \ (\operatorname {second} \ x))))} 8809: 16214: 12369:
may also be encoded in lambda calculus. Rational numbers may be encoded as a pair of signed numbers. Computable real numbers may be encoded by a limiting process that guarantees that the difference from the real value differs by a number which may be made as small as we need. The references given
17136:
Scott encoding can be done in untyped lambda calculus, whereas its use with types requires a type system with recursion and type polymorphism. A list with element type E in this representation that is used to compute values of type C would have the following recursive type definition, where '=>'
12744: 8801: 5610:{\displaystyle \operatorname {pred} =\lambda n.\lambda f.\lambda x.\operatorname {extract} \ (n\operatorname {inc} \operatorname {const} )=\lambda n.\lambda f.\lambda x.\operatorname {extract} \ (\operatorname {value} \ ((n-1)\ f\ x))=\lambda n.\lambda f.\lambda x.(n-1)\ f\ x=\lambda n.(n-1)} 5853:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {value} &=\lambda v.(\lambda h.h\ v)\\\operatorname {extract} k&=k\ \lambda u.u\\\operatorname {inc} &=\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f)\\\operatorname {init} &=\lambda h.h\ x\\\operatorname {const} &=\lambda u.x\end{aligned}}} 914:
represents the action of applying any given function three times to a value. The supplied function is first applied to a supplied parameter and then successively to its own result. The end result is not the numeral 3 (unless the supplied parameter happens to be 0 and the function is a
5310:{\displaystyle \operatorname {samenum} =\lambda n.\lambda f.\lambda x.\operatorname {extract} \ (n\operatorname {inc} \operatorname {init} )=\lambda n.\lambda f.\lambda x.\operatorname {extract} \ (\operatorname {value} \ (n\ f\ x))=\lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ f\ x=\lambda n.n} 2085: 11212:{\displaystyle \operatorname {minus} _{s}=\lambda x.\lambda y.\operatorname {OneZero} \ (\operatorname {pair} \ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {second} \ y))\ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {first} \ y)))} 15684: 14735: 10753:{\displaystyle \operatorname {plus} _{s}=\lambda x.\lambda y.\operatorname {OneZero} \ (\operatorname {pair} \ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {first} \ x)\ (\operatorname {first} \ y))\ (\operatorname {plus} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {second} \ y)))} 6011: 9834: 12026: 14944:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {pair} &\equiv \lambda x.\lambda y.\lambda z.z\ x\ y\\\operatorname {first} &\equiv \lambda p.p\ (\lambda x.\lambda y.x)\\\operatorname {second} &\equiv \lambda p.p\ (\lambda x.\lambda y.y)\end{aligned}}} 8151: 4209: 14565: 15565: 14485: 3703: 7580: 7730: 15819: 15754: 12888: 11608: 8405: 1191: 8998:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {minus} &=\lambda m.\lambda n.n\operatorname {pred} m\\\operatorname {pred} &=\lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ (\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f))\ (\lambda u.x)\ (\lambda u.u)\end{aligned}}} 6229: 5029: 1591: 8059: 362: 2173: 3492: 16841: 213:
Church encoding is complete but only representationally. Additional functions are needed to translate the representation into common data types, for display to people. It is not possible in general to decide if two functions are
17010: 16022: 6681: 1357: 12658: 8715: 9741: 9655:
divide = (\n.((\f.(\x.x x) (\x.f (x x))) (\c.\n.\m.\f.\x.(\d.(\n.n (\x.(\a.\b.b)) (\a.\b.a)) d ((\f.\x.x) f x) (f (c d m f x))) ((\m.\n.n (\n.\f.\x.n (\g.\h.h (g f)) (\u.x) (\u.u)) m) n m))) ((\n.\f.\x. f (n f x)) n))
8112: 11028: 10569: 3564: 3888: 7667: 6753: 5089: 2720: 6397: 3345: 3033: 15601: 1904: 16910: 6460: 2952: 6135: 2633: 1947: 15612: 14639: 10294: 7611:
takes many beta reductions. Unless doing the reduction by hand, this doesn't matter that much, but it is preferable to not have to do this calculation twice. The simplest predicate for testing numbers is
1096: 3264: 1502: 7131: 5873: 3939: 2768: 2368: 9752: 2440: 3099: 6335: 8140: 1848: 14755:(two-tuple) type. The pair is represented as a function that takes a function argument. When given its argument it will apply the argument to the two components of the pair. The definition in 16242: 15867: 14965: 14770: 13362: 12943: 12663: 8814: 8720: 8421: 7144: 6860: 5651: 6835: 6073: 14628: 6606: 11945: 8335:{\displaystyle \operatorname {div} =\lambda c.\lambda n.\lambda m.\lambda f.\lambda x.(\lambda d.\operatorname {IsZero} \ d\ (0\ f\ x)\ (f\ (c\ d\ m\ f\ x)))\ (\operatorname {minus} \ n\ m)} 3831: 1645: 6559: 1410: 1001: 7942: 4118: 1238: 6794: 6270: 226:. The translation may apply the function in some way to retrieve the value it represents, or look up its value as a literal lambda term. Lambda calculus is usually interpreted as using 4052: 1277: 2874: 3390: 2549: 1939: 14496: 14360: 17292:
Jansen, Jan Martin; Koopman, Pieter W. M.; Plasmeijer, Marinus J. (2006). "Efficient interpretation by transforming data types and patterns to functions". In Nilsson, Henrik (ed.).
15487:
However this does not give a representation of the empty list, because there is no "null" pointer. To represent null, the pair may be wrapped in another pair, giving three values:
14420: 15526: 14428: 14380: 3571: 7899:{\displaystyle \operatorname {divide1} \ n\ m\ f\ x=(\lambda d.\operatorname {IsZero} \ d\ (0\ f\ x)\ (f\ (\operatorname {divide1} \ d\ m\ f\ x)))\ (\operatorname {minus} \ n\ m)} 2296: 7480: 206:. Nonetheless Church encoding is often used in theoretical arguments, as it is a natural representation for partial evaluation and theorem proving. Operations can be typed using 17263:. 19th International Workshop, IFL 2007, Freiburg, Germany, September 27–29, 2007 Revised Selected Papers. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 5083. pp. 228–229. 15768: 4097: 3186: 1785: 1696: 15703: 12759: 12370:
describe software that could, in theory, be translated into lambda calculus. Once real numbers are defined, complex numbers are naturally encoded as a pair of real numbers.
11233: 8351: 6508: 4000: 1734: 16231:. For example, a list of three elements x, y and z can be encoded by a higher-order function that when applied to a combinator c and a value n returns c x (c y (c z n)). 1104: 17257:
Trancón y Widemann, Baltasar; Parnas, David Lorge (2008). "Tabular Expressions and Total Functional Programming". In Olaf Chitil; Zoltán Horváth; Viktória Zsók (eds.).
9680:
is to use a Church pair, containing Church numerals representing a positive and a negative value. The integer value is the difference between the two Church numerals.
7982: 7696: 6163: 4963: 1510: 8005: 7722: 17131: 17104: 3134: 288: 176: 147: 7609: 3743: 3424: 2802: 2477: 2231: 2119: 3430: 17077: 17057: 17037: 16808: 14400: 272: 196: 16209:{\displaystyle \operatorname {process-list} \equiv \lambda l.l(\lambda h.\lambda t.\lambda d.\operatorname {head-and-tail-clause} )\operatorname {nil-clause} } 4244:
Before implementing the predecessor function, here is a scheme that wraps the value in a container function. We will define new functions to use in place of
57: 16929: 12753:) to directly act as if-clauses. A function returning a Boolean, which is then applied to two parameters, returns either the first or the second parameter: 12739:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {true} &\equiv \lambda a.\lambda b.a\\\operatorname {false} &\equiv \lambda a.\lambda b.b\end{aligned}}} 8796:{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {true} &\equiv \lambda a.\lambda b.a\\\operatorname {false} &\equiv \lambda a.\lambda b.b\end{aligned}}} 6642: 1285: 17742: 198:
is the size of the data structure, making Church encoding impractical. Research has shown that this can be addressed by targeted optimizations, but most
9689: 8082: 18417: 10769: 10310: 3498: 12928:
choose the first or second parameter they may be combined to provide logic operators. Note that there are multiple possible implementations of
3837: 7622: 6687: 5044: 2639: 231: 227: 6346: 18500: 17641: 17499:
Jansen, Jan Martin (2013). "Programming in the λ-Calculus: From Church to Scott and Back". In Achten, Peter; Koopman, Pieter W. M. (eds.).
12373:
The data types and functions described above demonstrate that any data type or calculation may be encoded in lambda calculus. This is the
100:
Terms that are usually considered primitive in other notations (such as integers, Booleans, pairs, lists, and tagged unions) are mapped to
7724:. If this expression is used then the mathematical definition of division given above is translated into function on Church numerals as, 3270: 2958: 2080:{\displaystyle \operatorname {pred} \equiv \lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ (\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f))\ (\lambda u.x)\ (\lambda u.u)} 15580: 1859: 210:, and primitive recursion is easily accessible. The assumption that functions are the only primitive data types streamlines many proofs. 16868: 15679:{\displaystyle \operatorname {cons} \equiv \lambda h.\lambda t.\operatorname {pair} \operatorname {false} \ (\operatorname {pair} h\ t)} 14730:{\displaystyle \operatorname {EQ} =\lambda m.\lambda n.\operatorname {and} \ (\operatorname {LEQ} \ m\ n)\ (\operatorname {LEQ} \ n\ m)} 6403: 2880: 6084: 2555: 4287: 44: 10270: 6006:{\displaystyle \operatorname {pred} =\lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ (\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f))\ (\lambda u.x)\ (\lambda u.u)} 1006: 422: 9829:{\displaystyle \operatorname {neg} _{s}=\lambda x.\operatorname {pair} \ (\operatorname {second} \ x)\ (\operatorname {first} \ x)} 3192: 1415: 19399: 18814: 7110: 3897: 2726: 2302: 2374: 19586: 18972: 17465: 17436: 17311: 17276: 3039: 234:
with the interpretation of results because of the difference between the intensional and extensional definition of equality.
17760: 17383: 6281: 282:. In simpler terms, the "value" of the numeral is equivalent to the number of times the function encapsulates its argument. 18827: 18150: 8119: 1793: 17594:(PhD). School of Information Technology and Electrical Engineering, The University of Queensland. pp. 14–17, 93–145. 17606:
All about Church and other similar encodings, including how to derive them and operations on them, from first principles
12393:
functions convert between nonnegative integers and their corresponding Church numerals. The functions are given here in
12021:{\displaystyle \operatorname {divZ} =\lambda x.\lambda y.\operatorname {IsZero} \ y\ 0\ (\operatorname {divide} \ x\ y)} 6805: 18832: 18822: 18559: 18412: 17765: 6031: 17756: 14577: 6570: 19602: 18968: 11931:
A similar definition is given here for division, except in this definition, one value in each pair must be zero (see
4204:{\displaystyle \operatorname {pred} (n)={\begin{cases}0&{\mbox{if }}n=0,\\n-1&{\mbox{otherwise}}\end{cases}}} 3749: 1599: 18310: 6523: 1365: 956: 19065: 18809: 17634: 16681:
In this approach, we use the fact that lists can be observed using pattern matching expression. For example, using
17232: 7912: 1199: 18370: 18063: 17423: 6764: 6240: 17: 17804: 14560:{\displaystyle \operatorname {LEQ} =\lambda m.\lambda n.\operatorname {IsZero} \ (\operatorname {minus} \ m\ n)} 4019: 1247: 19326: 19028: 18791: 18786: 18611: 18032: 17716: 12394: 2808: 219: 15560:{\displaystyle \operatorname {nil} \equiv \operatorname {pair} \ \operatorname {true} \ \operatorname {true} } 14480:{\displaystyle \operatorname {IsZero} =\lambda n.n\ (\lambda x.\operatorname {false} )\ \operatorname {true} } 3698:{\displaystyle \lambda n.\lambda f.\lambda x.n\ (\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f))\ (\lambda u.x)\ (\lambda u.u)} 3351: 2483: 1912: 19500: 19485: 19321: 19104: 19021: 18734: 18665: 18542: 17784: 14345: 942:
operations on numbers may be represented by functions on Church numerals. These functions may be defined in
14405: 7575:{\displaystyle n/m=\operatorname {if} \ n\geq m\ \operatorname {then} \ 1+(n-m)/m\ \operatorname {else} \ 0} 19490: 19427: 19246: 19072: 18758: 18392: 17991: 16682: 16228: 15455: 14365: 17609: 17346: 2237: 947: 19392: 19124: 19119: 18729: 18468: 18397: 17726: 17627: 17501:
The Beauty of Functional Code - Essays Dedicated to Rinus Plasmeijer on the Occasion of His 61st Birthday
17227: 16675: 15814:{\displaystyle \operatorname {tail} \equiv \lambda z.\operatorname {second} \ (\operatorname {second} z)} 12621: 108:
asserts that any computable operator (and its operands) can be represented under Church encoding. In the
15749:{\displaystyle \operatorname {head} \equiv \lambda z.\operatorname {first} \ (\operatorname {second} z)} 12883:{\displaystyle \operatorname {predicate-} x\ \operatorname {then-clause} \ \operatorname {else-clause} } 19053: 18643: 18037: 18005: 17696: 16227:
As an alternative to the encoding using Church pairs, a list can be encoded by identifying it with its
11603:{\displaystyle x*y=*=(x_{p}-x_{n})*(y_{p}-y_{n})=(x_{p}*y_{p}+x_{n}*y_{n})-(x_{p}*y_{n}+x_{n}*y_{p})=} 8400:{\displaystyle \operatorname {divide} =\lambda n.\operatorname {divide1} \ (\operatorname {succ} \ n)} 4058: 3140: 1739: 1650: 19449: 19444: 19343: 19292: 19189: 18687: 18648: 18125: 17770: 12616:
Some programming languages use these as an implementation model for Boolean arithmetic; examples are
17799: 17600: 17541: 4145: 19628: 19432: 19184: 19114: 18653: 18505: 18488: 18211: 17691: 17614: 17302: 12374: 6478: 3967: 1701: 1186:{\displaystyle \operatorname {plus} \equiv \lambda m.\lambda n.\lambda f.\lambda x.m\ f\ (n\ f\ x)} 105: 17362:"Andrej's answer to a question; "Representing negative and complex numbers using lambda calculus"" 19016: 18993: 18954: 18840: 18781: 18427: 18347: 18191: 18135: 17748: 17327: 5336:
receives a special container that ignores its argument allowing to skip the first application of
49: 17567: 7107:
This is a simpler definition but leads to a more complex expression for pred. The expansion for
6224:{\displaystyle \operatorname {inc} \ (\operatorname {value} \ v)=\operatorname {value} \ (f\ v)} 5024:{\displaystyle \operatorname {inc} \ (\operatorname {value} \ v)=\operatorname {value} \ (f\ v)} 2106:, which is initialized in a way that omits the application of the function the first time. See 1586:{\displaystyle \operatorname {mult} \equiv \lambda m.\lambda n.\lambda f.\lambda x.m\ (n\ f)\ x} 1241: 19495: 19385: 19306: 19033: 19011: 18978: 18871: 18717: 18702: 18675: 18626: 18510: 18445: 18270: 18236: 18231: 18105: 17936: 17913: 17595: 17536: 17297: 8068: 8054:{\displaystyle \operatorname {divide} \ n=\operatorname {divide1} \ (\operatorname {succ} \ n)} 7471: 199: 17258: 14490:
The following predicate tests whether the first argument is less-than-or-equal-to the second:
19480: 19236: 19089: 18881: 18599: 18335: 18241: 18100: 18085: 17966: 17941: 7947: 7675: 357:{\displaystyle f^{\circ n}=\underbrace {f\circ f\circ \cdots \circ f} _{n{\text{ times}}}.\,} 247: 101: 17453: 7701: 2168:{\displaystyle \operatorname {minus} \equiv \lambda m.\lambda n.(n\operatorname {pred} )\ m} 19581: 19209: 19171: 19048: 18852: 18692: 18616: 18594: 18422: 18380: 18279: 18246: 18110: 17898: 17809: 17109: 17082: 15461:
Represent the list using Scott's encoding that takes cases of match expression as arguments
9665:
Using a lambda calculus calculator, the above expression reduces to 3, using normal order.
3487:{\displaystyle \operatorname {inc} ^{n}\operatorname {con} =\operatorname {val} (f^{n-1}x)} 3112: 928: 279: 93:
are a representation of the natural numbers using lambda notation. The method is named for
19525: 17195:
A list that can be used to compute arbitrary types would have a type that quantifies over
16836:{\displaystyle \operatorname {list} \ \operatorname {nilCode} \ \operatorname {consCode} } 4215:
We need a way of applying the function 1 fewer times to build the predecessor. A numeral
152: 123: 8: 19515: 19470: 19338: 19229: 19214: 19194: 19151: 19038: 18988: 18914: 18859: 18796: 18589: 18584: 18532: 18300: 18289: 17961: 17861: 17789: 17780: 17776: 17711: 17706: 17016: 12401:
corresponds to the λ of Lambda calculus. Implementations in other languages are similar.
12034:
is then used in the following formula, which is the same as for multiplication, but with
7588: 3722: 3403: 2781: 2456: 2210: 223: 203: 19545: 19510: 19367: 19136: 19099: 19084: 19077: 19060: 18864: 18846: 18712: 18638: 18621: 18574: 18387: 18296: 18130: 18115: 18075: 18027: 18012: 18000: 17956: 17931: 17701: 17650: 17554: 17418: 17062: 17042: 17022: 17005:{\displaystyle \operatorname {cons} \ h\ t\ \ \equiv \ \ \lambda n.\lambda c.\ c\ h\ t} 14385: 2203: 916: 257: 207: 181: 18320: 6676:{\displaystyle \operatorname {inc} \ \operatorname {const} =\operatorname {value} \ x} 1352:{\displaystyle \operatorname {succ} \equiv \lambda n.\lambda f.\lambda x.f\ (n\ f\ x)} 120:
A straightforward implementation of Church encoding slows some access operations from
19550: 19362: 19302: 19109: 18919: 18909: 18801: 18682: 18517: 18493: 18274: 18258: 18163: 18140: 18017: 17986: 17951: 17846: 17681: 17588:"§2.4.1 Church Naturals, §2.4.2 Church Booleans, Ch. 5 Derivation techniques for TFP" 17461: 17432: 17307: 17272: 12366: 17558: 17521: 19565: 19540: 19535: 19475: 19316: 19311: 19204: 19161: 18983: 18944: 18939: 18924: 18750: 18707: 18604: 18402: 18352: 17926: 17888: 17546: 17504: 17264: 15376: 15372: 2094:
times. The predecessor function must return a function that applies its parameter
17587: 9736:{\displaystyle \operatorname {convert} _{s}=\lambda x.\operatorname {pair} \ x\ 0} 19520: 19422: 19297: 19287: 19241: 19224: 19141: 19043: 18963: 18770: 18697: 18670: 18658: 18564: 18478: 18452: 18407: 18375: 18176: 17978: 17921: 17871: 17836: 17794: 17578: 17508: 17503:. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 8106. Springer. pp. 168–180. 17375: 17268: 17216: 14756: 9839:
The integer value is more naturally represented if one of the pair is zero. The
943: 380: 109: 86: 19560: 19282: 19261: 19219: 19199: 19094: 18949: 18547: 18537: 18527: 18522: 18456: 18330: 18206: 18095: 18090: 18068: 17669: 3105: 2774: 243: 215: 17550: 16802:
as arguments, so that instead of the above pattern match we may simply write:
14342:
is a function that returns a Boolean value. The most fundamental predicate is
19622: 19408: 19256: 18934: 18441: 18226: 18216: 18186: 18171: 17841: 17328:"Predecessor and lists are not representable in simply typed lambda calculus" 5034:
If there is also a function to retrieve the value from the container (called
367:
All Church numerals are functions that take two parameters. Church numerals
94: 19156: 19003: 18904: 18896: 18776: 18724: 18633: 18569: 18552: 18483: 18342: 18201: 17903: 17686: 16671: 8107:{\displaystyle \operatorname {divide1} \rightarrow \operatorname {div} \ c} 2113:
The subtraction function can be written based on the predecessor function.
17398: 11023:{\displaystyle x-y=-=x_{p}-x_{n}-y_{p}+y_{n}=(x_{p}+y_{n})-(x_{n}+y_{p})=} 10564:{\displaystyle x+y=+=x_{p}-x_{n}+y_{p}-y_{n}=(x_{p}+y_{p})-(x_{n}+y_{n})=} 3559:{\displaystyle \operatorname {if} (n==0)\ 0\ \operatorname {else} \ (n-1)} 19607: 19530: 19505: 19465: 19266: 19146: 18325: 18315: 18262: 17946: 17866: 17851: 17731: 17676: 12750: 3710: 78: 16670:
An alternative representation is Scott encoding, which uses the idea of
12385:
Most real-world languages have support for machine-native integers; the
6025:
The value container applies a function to its value. It is defined by,
5332:
to its container argument, we can arrange that on the first application
3883:{\displaystyle \operatorname {minus} \ m\ n=(n\operatorname {pred} )\ m} 19555: 18196: 18051: 18022: 17828: 15379:
is constructed from list nodes. The basic operations on the list are;
9662:
divide (\f.\x.f (f (f (f (f (f (f (f (f x))))))))) (\f.\x.f (f (f x)))
8071:
may be used to implement the recursion. Create a new function called
7662:{\displaystyle \operatorname {IsZero} \ (\operatorname {minus} \ n\ m)} 6748:{\displaystyle \lambda h.h\ (\operatorname {const} \ f)=\lambda h.h\ x} 5084:{\displaystyle \operatorname {extract} \ (\operatorname {value} \ v)=v} 2715:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.\lambda f.\lambda x.m\ f\ (n\ f\ x)} 939: 919:). The function itself, and not its end result, is the Church numeral 202:
languages instead expand their intermediate representations to contain
17592:
Theoretical Foundations for Practical 'Totally Functional Programming'
17361: 6392:{\displaystyle \operatorname {inc} \ g=\operatorname {value} \ (g\ f)} 19348: 19251: 18304: 18221: 18181: 18145: 18081: 17893: 17883: 17856: 17619: 17428: 12627:
Boolean logic may be considered as a choice. The Church encoding of
12617: 17476: 15510:
Using this idea the basic list operations can be defined like this:
3340:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.\lambda f.\lambda x.(n\ m)\ f\ x} 3028:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.\lambda f.\lambda x.m\ (n\ f)\ x} 19333: 19131: 18579: 18284: 17878: 17221: 16659: 15596:{\displaystyle \operatorname {isnil} \equiv \operatorname {first} } 2449: 1899:{\displaystyle \operatorname {exp} \equiv \lambda m.\lambda n.n\ m} 16905:{\displaystyle \operatorname {nil} \equiv \lambda n.\lambda c.\ n} 11939:
function allows us to ignore the value that has a zero component.
6455:{\displaystyle \operatorname {inc} =\lambda g.\lambda h.h\ (g\ f)} 5344:. The right-hand side of the above table shows the expansions of 2947:{\displaystyle \operatorname {multiply} \ m\ n\ f\ x=m\ (n\ f)\ x} 18929: 17721: 9677: 6130:{\displaystyle \operatorname {value} =\lambda v.(\lambda h.h\ v)} 2628:{\displaystyle \operatorname {plus} \ m\ n\ f\ x=m\ f\ (n\ f\ x)} 19377: 946:, or implemented in most functional programming languages (see 35: 17403: 15448:
Build each list node from two pairs (to allow for empty lists).
10289:{\displaystyle \operatorname {OneZero} =Y\operatorname {OneZ} } 27:
Representation of the natural numbers as higher-order functions
6472:
The value may be extracted by applying the identity function,
1091:{\displaystyle f^{\circ (m+n)}(x)=f^{\circ m}(f^{\circ n}(x))} 18473: 17819: 17664: 17106:
arguments, the corresponding parameter of the encoding takes
16794:. We therefore define a list as a function that accepts such 7944:. However the result is that this formula gives the value of 3714: 3259:{\displaystyle \operatorname {exp} \ m\ n\ f\ x=(n\ m)\ f\ x} 1497:{\displaystyle f^{\circ (m*n)}(x)=(f^{\circ n})^{\circ m}(x)} 12749:
This definition allows predicates (i.e. functions returning
16862:. The empty list is the one that returns the nil argument: 16016:
where the last definition is a special case of the general
14752: 14746: 11613:
The last expression is translated into lambda calculus as,
10574:
The last expression is translated into lambda calculus as,
7126:{\displaystyle \operatorname {pred} \operatorname {three} } 4197: 3934:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.n\operatorname {pred} m} 2763:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.n\operatorname {succ} m} 2363:{\displaystyle \operatorname {succ} \ n\ f\ x=f\ (n\ f\ x)} 16665: 15688:
Create a list node, which is not null, and give it a head
2435:{\displaystyle \lambda n.\lambda f.\lambda x.f\ (n\ f\ x)} 97:, who first encoded data in the lambda calculus this way. 12380: 10052:
The recursion may be implemented using the Y combinator,
4112:
The predecessor function used in the Church encoding is,
17256: 3954: 2178: 2098:
times. This is achieved by building a container around
17291: 15444:
We give four different representations of lists below:
3396: 3094:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.\lambda f.m\ (n\ f)} 2107: 17260:
Implementation and Application of Functional Languages
17235:— another way to encode natural numbers: as sets 16219: 9018: 6330:{\displaystyle g\ f=\operatorname {value} \ v\ f=f\ v} 4188: 4154: 17112: 17085: 17065: 17045: 17025: 16932: 16871: 16811: 16240: 16025: 15865: 15771: 15706: 15615: 15583: 15529: 15470:
A nonempty list can be implemented by a Church pair;
14963: 14768: 14642: 14580: 14499: 14431: 14408: 14388: 14368: 14348: 13360: 12941: 12762: 12661: 12051: 11948: 11622: 11236: 11042: 10772: 10583: 10313: 10273: 10061: 9852: 9755: 9692: 9683:
A natural number is converted to a signed number by,
9676:
One simple approach for extending Church Numerals to
9017: 8812: 8718: 8419: 8354: 8154: 8135:{\displaystyle \operatorname {divide1} \rightarrow c} 8122: 8085: 8008: 7950: 7915: 7733: 7704: 7678: 7625: 7591: 7483: 7142: 7113: 6858: 6808: 6767: 6690: 6645: 6573: 6526: 6481: 6406: 6349: 6284: 6243: 6166: 6087: 6034: 5876: 5649: 5375: 5111: 5047: 4966: 4285: 4121: 4107: 4061: 4022: 3970: 3900: 3840: 3752: 3725: 3574: 3501: 3433: 3406: 3354: 3273: 3195: 3143: 3115: 3042: 2961: 2883: 2811: 2784: 2729: 2642: 2558: 2486: 2459: 2377: 2305: 2240: 2213: 2122: 1950: 1915: 1862: 1843:{\displaystyle \operatorname {exp} \ m\ n=m^{n}=n\ m} 1796: 1742: 1704: 1653: 1602: 1513: 1418: 1368: 1288: 1250: 1202: 1107: 1009: 959: 420: 291: 260: 184: 155: 126: 85:
is a means of representing data and operators in the
10304:Addition is defined mathematically on the pair by, 4264:. The left-hand side of the table shows a numeral 3960:This formula is the definition of a Church numeral 934: 927:means simply to do anything three times. It is an 17458:Randomness And Complexity, From Leibniz To Chaitin 17454:"14. Binary Lambda Calculus and Combinatory Logic" 17125: 17098: 17071: 17051: 17031: 17004: 16904: 16835: 16647: 16208: 16005: 15813: 15748: 15678: 15595: 15559: 15418:Prepend a given value to a (possibly empty) list. 15355: 14943: 14729: 14622: 14559: 14479: 14414: 14394: 14374: 14354: 14322: 13340: 12882: 12738: 12652:The two definitions are known as Church Booleans: 12349: 12020: 11920: 11602: 11211: 11022: 10752: 10563: 10288: 10256: 10041: 9828: 9735: 9637: 8997: 8795: 8703: 8399: 8334: 8134: 8106: 8053: 7976: 7936: 7898: 7716: 7690: 7661: 7603: 7574: 7455: 7125: 7096: 6830:{\displaystyle \operatorname {const} =\lambda u.x} 6829: 6788: 6747: 6675: 6600: 6553: 6502: 6454: 6391: 6329: 6264: 6223: 6129: 6067: 6005: 5852: 5609: 5324:function is not intrinsically useful. However, as 5309: 5083: 5023: 4946: 4203: 4091: 4046: 3994: 3933: 3882: 3825: 3737: 3697: 3558: 3486: 3418: 3384: 3339: 3258: 3180: 3128: 3093: 3027: 2946: 2868: 2796: 2762: 2714: 2627: 2543: 2471: 2434: 2362: 2290: 2225: 2167: 2079: 1933: 1898: 1842: 1779: 1728: 1690: 1639: 1585: 1496: 1404: 1351: 1271: 1232: 1185: 1090: 995: 899: 356: 266: 190: 170: 141: 7909:As desired, this definition has a single call to 6068:{\displaystyle \operatorname {value} \ v\ h=h\ v} 4230:. The predecessor function must use the numeral 931:demonstration of what is meant by "three times". 19620: 14623:{\displaystyle x=y\equiv (x\leq y\land y\leq x)} 6601:{\displaystyle \operatorname {extract} \ k=k\ I} 6844: 3826:{\displaystyle f^{m-n}\ x=(f^{-1})^{n}(f^{m}x)} 1647:is given by the definition of Church numerals, 1640:{\displaystyle \operatorname {exp} (m,n)=m^{n}} 17615:Lambda Calculus Live Tutorial: Boolean Algebra 17477:"Binary Lambda Calculus and Combinatory Logic" 16658:This list representation can be given type in 12608:are the Church encoding of the Boolean values 9746:Negation is performed by swapping the values. 6554:{\displaystyle \operatorname {value} \ v\ I=v} 1405:{\displaystyle \operatorname {mult} (m,n)=m*n} 996:{\displaystyle \operatorname {plus} (m,n)=m+n} 393:not applying the function at all, proceed with 112:the only primitive data type is the function. 19393: 17635: 15605:Retrieve the null (or empty list) indicator. 14633:The test for equality may be implemented as, 14422:if its argument is any other Church numeral: 7987:This problem may be corrected by adding 1 to 17610:Some interactive examples of Church numerals 14751:Church pairs are the Church encoding of the 12360: 7937:{\displaystyle \operatorname {minus} \ n\ m} 1233:{\displaystyle \operatorname {succ} (n)=n+1} 15465: 6789:{\displaystyle \operatorname {const} \ f=x} 6265:{\displaystyle g=\operatorname {value} \ v} 242:Church numerals are the representations of 19400: 19386: 17827: 17642: 17628: 17294:Trends in functional programming. Volume 7 17252: 17250: 17248: 15851: 7474:of natural numbers may be implemented by, 5366:function we get the predecessor function, 4047:{\displaystyle \operatorname {pred} (0)=0} 1941:function is more difficult to understand. 1272:{\displaystyle (\operatorname {plus} \ 1)} 948:converting lambda expressions to functions 17599: 17540: 17301: 2869:{\displaystyle f^{m*n}\ x=(f^{m})^{n}\ x} 353: 17568:"Church numerals and booleans explained" 16674:and can lead to simpler code. (see also 6149:function should take a value containing 3385:{\displaystyle \lambda m.\lambda n.n\ m} 2544:{\displaystyle f^{m+n}\ x=f^{m}(f^{n}x)} 1934:{\displaystyle \operatorname {pred} (n)} 60:of all important aspects of the article. 17245: 17224:for Church numerals in a typed calculus 16666:Represent the list using Scott encoding 14355:{\displaystyle \operatorname {IsZero} } 409:applying the function three times, etc. 14: 19621: 17649: 17565: 17522:"Directly reflective meta-programming" 17498: 17460:. World Scientific. pp. 237–262. 17417: 17332:Lambda Calculus and Lambda Calculators 17296:. Bristol: Intellect. pp. 73–90. 14415:{\displaystyle \operatorname {false} } 14382:if its argument is the Church numeral 12381:Translation with other representations 11222: 6849:Pred may also be defined using pairs: 5863:Which gives the lambda expression for 56:Please consider expanding the lead to 19587:University of California, Los Angeles 19381: 17623: 17519: 17474: 17451: 17396: 17039:alternatives becomes a function with 14375:{\displaystyle \operatorname {true} } 2179:Table of functions on Church numerals 379:, ..., are defined as follows in the 254:is a function that maps any function 17585: 17399:"Real number computational software" 16701:we can inspect the list and compute 15848:are only applied to nonempty lists. 7672:But this condition is equivalent to 6153:, and return a new value containing 4260:. The container function is called 4010: 4008: 2291:{\displaystyle f^{n+1}\ x=f(f^{n}x)} 2090:A Church numeral applies a function 29: 17397:Bauer, Andrej (26 September 2022). 17344: 15451:Build each list node from one pair. 15428:Get the first element of the list. 9659:For example, 9/3 is represented by 5340:. Call this new initial container 1853:which gives the lambda expression, 24: 17233:Von Neumann definition of ordinals 16202: 16199: 16196: 16193: 16190: 16187: 16181: 16178: 16175: 16167: 16164: 16161: 16158: 16155: 16152: 16146: 16143: 16140: 16137: 16131: 16128: 16125: 16119: 16116: 16113: 16110: 16060: 16057: 16054: 16051: 16045: 16042: 16039: 16036: 16033: 16030: 16027: 12876: 12873: 12870: 12867: 12864: 12861: 12855: 12852: 12849: 12846: 12835: 12832: 12829: 12826: 12823: 12820: 12814: 12811: 12808: 12805: 12788: 12785: 12782: 12779: 12776: 12773: 12770: 12767: 12764: 12600: 11227:Multiplication may be defined by, 10763:Similarly subtraction is defined, 9843:function achieves this condition, 7347: 7281: 7269: 7200: 7188: 7176: 7075: 6863: 6234:Letting g be the value container, 6020: 4108:Derivation of predecessor function 237: 25: 19640: 19603:Alonzo Church (college president) 19407: 17359: 15840:is never accessed, provided that 15569:The first element of the pair is 15366: 12635:are functions of two parameters: 10299: 9671: 5620:As explained below the functions 4005: 2110:for a more detailed explanation. 19361: 17386:from the original on 2015-03-26. 15494:- the null pointer (empty list). 8067:is a recursive definition. The 4957:The general recurrence rule is, 4092:{\displaystyle m\leq n\to m-n=0} 3181:{\displaystyle n\ m\ f=m^{n}\ f} 1780:{\displaystyle n\ m\ f=m^{n}\ f} 1698:. In the definition substitute 1691:{\displaystyle n\ h\ x=h^{n}\ x} 935:Calculation with Church numerals 34: 17492: 17456:. In Calude, Cristian S (ed.). 17445: 17424:Types and Programming Languages 17411: 16920: 16916: 16859: 16858:the parameter corresponding to 16855: 16851: 16850:the parameter corresponding to 16847: 16799: 16795: 16791: 16787: 16783: 16706: 14740: 250:that represents natural number 48:may be too short to adequately 17390: 17368: 17353: 17338: 17320: 17285: 16705:in case the list is empty and 16638: 16614: 16608: 16593: 16587: 16584: 16572: 16530: 16474: 16450: 16418: 16400: 16329: 16305: 16171: 16079: 15993: 15960: 15808: 15796: 15743: 15731: 15673: 15655: 15328: 15304: 15290: 15266: 15260: 15233: 15219: 15192: 15186: 15183: 15159: 15141: 15127: 15112: 15067: 15064: 15058: 15055: 15031: 15013: 14999: 14978: 14934: 14910: 14878: 14854: 14724: 14703: 14697: 14676: 14617: 14593: 14554: 14533: 14468: 14453: 14283: 14259: 14253: 14250: 14226: 14214: 14208: 14184: 14181: 14157: 14154: 14130: 14124: 14100: 14097: 14094: 14070: 14067: 14043: 14025: 13956: 13941: 13905: 13881: 13857: 13833: 13830: 13785: 13746: 13722: 13716: 13692: 13686: 13662: 13656: 13632: 13626: 13602: 13596: 13572: 13566: 13530: 13486: 13462: 13423: 13387: 13269: 13254: 13189: 13165: 13159: 13135: 12344: 12341: 12338: 12323: 12317: 12302: 12290: 12284: 12281: 12266: 12260: 12245: 12233: 12221: 12215: 12212: 12209: 12194: 12188: 12173: 12161: 12155: 12152: 12137: 12131: 12116: 12104: 12092: 12015: 11994: 11915: 11912: 11909: 11894: 11888: 11873: 11861: 11855: 11852: 11837: 11831: 11816: 11804: 11792: 11786: 11783: 11780: 11765: 11759: 11744: 11732: 11726: 11723: 11708: 11702: 11687: 11675: 11663: 11597: 11493: 11487: 11435: 11429: 11377: 11371: 11345: 11339: 11313: 11307: 11281: 11275: 11249: 11206: 11203: 11200: 11185: 11179: 11164: 11152: 11146: 11143: 11128: 11122: 11107: 11095: 11083: 11017: 10965: 10959: 10933: 10927: 10901: 10843: 10817: 10811: 10785: 10747: 10744: 10741: 10726: 10720: 10705: 10693: 10687: 10684: 10669: 10663: 10648: 10636: 10624: 10558: 10506: 10500: 10474: 10468: 10442: 10384: 10358: 10352: 10326: 10251: 10248: 10245: 10242: 10227: 10215: 10209: 10206: 10191: 10179: 10161: 10149: 10134: 10122: 10110: 10095: 10036: 10033: 10030: 10027: 10012: 10000: 9994: 9991: 9976: 9964: 9943: 9931: 9916: 9904: 9892: 9877: 9823: 9808: 9802: 9787: 9631: 9622: 9619: 9601: 9565: 9562: 9556: 9553: 9550: 9535: 9529: 9526: 9511: 9505: 9490: 9484: 9481: 9469: 9442: 9406: 9382: 9379: 9373: 9370: 9367: 9337: 9328: 9322: 9307: 9283: 9280: 9268: 9265: 9241: 9235: 9232: 9208: 9196: 9178: 9166: 9118: 9112: 9109: 9106: 9094: 9076: 9070: 9049: 9037: 9034: 8988: 8973: 8967: 8952: 8946: 8943: 8931: 8904: 8688: 8673: 8606: 8603: 8591: 8573: 8567: 8564: 8552: 8534: 8508: 8490: 8394: 8379: 8329: 8308: 8302: 8299: 8296: 8266: 8257: 8251: 8233: 8206: 8126: 8089: 8048: 8033: 7963: 7951: 7893: 7872: 7866: 7863: 7860: 7827: 7818: 7812: 7794: 7767: 7656: 7635: 7546: 7534: 7431: 7407: 7383: 7380: 7356: 7344: 7320: 7317: 7314: 7290: 7278: 7266: 7242: 7239: 7236: 7233: 7209: 7197: 7185: 7173: 7087: 7066: 6991: 6964: 6946: 6943: 6928: 6916: 6910: 6895: 6721: 6706: 6624:function is replaced with the 6449: 6437: 6386: 6374: 6218: 6206: 6191: 6176: 6124: 6103: 6000: 5985: 5979: 5964: 5958: 5955: 5943: 5916: 5785: 5773: 5694: 5673: 5604: 5592: 5565: 5553: 5520: 5517: 5502: 5490: 5487: 5475: 5433: 5418: 5244: 5241: 5223: 5211: 5169: 5154: 5072: 5057: 5018: 5006: 4991: 4976: 4937: 4922: 4910: 4907: 4892: 4867: 4835: 4817: 4802: 4783: 4727: 4724: 4712: 4703: 4688: 4685: 4670: 4658: 4644: 4641: 4638: 4626: 4617: 4608: 4593: 4590: 4575: 4563: 4542: 4530: 4515: 4500: 4486: 4483: 4471: 4462: 4447: 4432: 4382: 4370: 4134: 4128: 4071: 4035: 4029: 3986: 3974: 3871: 3862: 3820: 3804: 3795: 3778: 3692: 3677: 3671: 3656: 3650: 3647: 3635: 3608: 3553: 3541: 3520: 3508: 3481: 3459: 3322: 3310: 3241: 3229: 3088: 3076: 3016: 3004: 2935: 2923: 2851: 2837: 2709: 2691: 2622: 2604: 2538: 2522: 2429: 2411: 2357: 2339: 2285: 2269: 2156: 2147: 2074: 2059: 2053: 2038: 2032: 2029: 2017: 1990: 1928: 1922: 1720: 1708: 1621: 1609: 1574: 1562: 1491: 1485: 1473: 1456: 1450: 1444: 1439: 1427: 1387: 1375: 1346: 1328: 1266: 1251: 1215: 1209: 1180: 1162: 1085: 1082: 1076: 1060: 1041: 1035: 1030: 1018: 978: 966: 785: 782: 770: 761: 726: 723: 711: 702: 666: 654: 619: 607: 165: 159: 136: 130: 58:provide an accessible overview 13: 1: 19322:History of mathematical logic 17239: 17190:// result of pattern matching 16915:The non-empty list with head 16786:is given by how it acts upon 15454:Represent the list using the 14333: 12648:chooses the second parameter. 6503:{\displaystyle I=\lambda u.u} 3995:{\displaystyle f\to m,x\to f} 1729:{\displaystyle h\to m,x\to f} 404:applying the function twice, 220:undecidability of equivalence 19428:Simply typed lambda calculus 19247:Primitive recursive function 17509:10.1007/978-3-642-40355-2_12 17269:10.1007/978-3-540-85373-2_13 16709:when the list is not empty: 12642:chooses the first parameter. 6845:Another way of defining pred 1596:The exponentiation function 1362:The multiplication function 399:applying the function once, 246:under Church encoding. The 104:under Church encoding. The 7: 17475:Tromp, John (14 May 2014). 17210: 7616:so consider the condition. 7466: 6799:Or as a lambda expression, 10: 19645: 18311:Schröder–Bernstein theorem 18038:Monadic predicate calculus 17697:Foundations of mathematics 17347:"Lambda Calculus Integers" 15573:meaning the list is null. 15438:Get the rest of the list. 14744: 6467: 5362:in the expression for the 5098:may be used to define the 19595: 19574: 19458: 19415: 19357: 19344:Philosophy of mathematics 19293:Automated theorem proving 19275: 19170: 19002: 18895: 18747: 18464: 18440: 18418:Von Neumann–Bernays–Gödel 18363: 18257: 18161: 18059: 18050: 17977: 17912: 17818: 17740: 17657: 17551:10.1007/s10990-007-9022-0 16220:Represent the list using 15398:Construct an empty list. 14571:Because of the identity, 12361:Rational and real numbers 6465: 6018: 3567: 2197: 17139: 16711: 16689:denotes a value of type 15466:Two pairs as a list node 12403: 9648:Or as text, using \ for 6611: 4014:In the Church encoding, 18994:Self-verifying theories 18815:Tarski's axiomatization 17766:Tarski's undefinability 17761:incompleteness theorems 17376:"Exact real arithmetic" 17228:Mogensen–Scott encoding 17137:denotes function type: 16676:Mogensen–Scott encoding 15852:One pair as a list node 15408:Test if list is empty. 12367:computable real numbers 8116:In the right hand side 7977:{\displaystyle (n-1)/m} 7691:{\displaystyle n\leq m} 6758:Which is satisfied if, 1196:The successor function 110:untyped lambda calculus 19368:Mathematics portal 18979:Proof of impossibility 18627:propositional variable 17937:Propositional calculus 17529:High-Order Symb Comput 17207:as the type argument. 17127: 17100: 17073: 17053: 17033: 17006: 16906: 16837: 16649: 16210: 16007: 15856:Alternatively, define 15815: 15750: 15680: 15597: 15561: 15357: 14945: 14731: 14624: 14561: 14481: 14416: 14396: 14376: 14356: 14324: 13342: 12884: 12740: 12351: 12022: 11922: 11604: 11213: 11024: 10754: 10565: 10290: 10258: 10043: 9830: 9737: 9639: 8999: 8797: 8705: 8401: 8336: 8136: 8108: 8079:In the left hand side 8055: 7978: 7938: 7900: 7718: 7717:{\displaystyle n<m} 7692: 7663: 7605: 7576: 7457: 7127: 7098: 6831: 6790: 6749: 6677: 6602: 6555: 6504: 6456: 6393: 6331: 6266: 6225: 6140: 6131: 6069: 6007: 5854: 5611: 5311: 5085: 5025: 4948: 4234:to apply the function 4205: 4093: 4048: 3996: 3935: 3884: 3827: 3739: 3699: 3560: 3488: 3420: 3386: 3341: 3260: 3182: 3130: 3095: 3029: 2948: 2870: 2798: 2764: 2716: 2629: 2545: 2473: 2436: 2364: 2292: 2227: 2169: 2081: 1935: 1900: 1844: 1781: 1730: 1692: 1641: 1587: 1498: 1406: 1353: 1273: 1234: 1187: 1092: 997: 953:The addition function 923:. The Church numeral 901: 358: 268: 200:functional programming 192: 172: 143: 115: 102:higher-order functions 19481:George Alfred Barnard 19450:Church–Rosser theorem 19445:Frege–Church ontology 19237:Kolmogorov complexity 19190:Computably enumerable 19090:Model complete theory 18882:Principia Mathematica 17942:Propositional formula 17771:Banach–Tarski paradox 17199:. A list generic in 17128: 17126:{\displaystyle n_{i}} 17101: 17099:{\displaystyle n_{i}} 17074: 17059:parameters. When the 17054: 17034: 17007: 16907: 16838: 16650: 16211: 16008: 15816: 15751: 15681: 15598: 15562: 15358: 14946: 14732: 14625: 14562: 14482: 14417: 14397: 14377: 14357: 14325: 13343: 12885: 12741: 12352: 12023: 11923: 11605: 11214: 11025: 10755: 10566: 10291: 10259: 10044: 9831: 9738: 9640: 9000: 8798: 8706: 8402: 8337: 8137: 8109: 8056: 7979: 7939: 7901: 7719: 7693: 7664: 7606: 7577: 7458: 7128: 7099: 6832: 6791: 6750: 6678: 6603: 6556: 6505: 6457: 6394: 6332: 6267: 6226: 6132: 6070: 6008: 5855: 5612: 5354:. Then by replacing 5328:delegates calling of 5312: 5086: 5026: 4949: 4219:applies the function 4206: 4094: 4049: 3997: 3936: 3885: 3828: 3740: 3700: 3561: 3489: 3421: 3387: 3342: 3261: 3183: 3131: 3129:{\displaystyle m^{n}} 3096: 3030: 2949: 2871: 2799: 2765: 2717: 2630: 2546: 2474: 2437: 2365: 2293: 2228: 2170: 2082: 1936: 1901: 1845: 1782: 1731: 1693: 1642: 1588: 1499: 1407: 1354: 1274: 1235: 1188: 1093: 998: 902: 359: 269: 248:higher-order function 193: 173: 144: 19582:Princeton University 19433:Church–Turing thesis 19185:Church–Turing thesis 19172:Computability theory 18381:continuum hypothesis 17899:Square of opposition 17757:Gödel's completeness 17586:Kemp, Colin (2007). 17566:Cartwright, Robert. 17452:Tromp, John (2007). 17110: 17083: 17063: 17043: 17023: 16930: 16869: 16809: 16238: 16023: 15863: 15769: 15704: 15613: 15581: 15527: 14961: 14766: 14640: 14578: 14497: 14429: 14406: 14386: 14366: 14346: 13358: 12939: 12760: 12659: 12375:Church–Turing thesis 12049: 11946: 11620: 11234: 11223:Multiply and divide 11040: 10770: 10581: 10311: 10271: 10059: 9850: 9753: 9690: 9668:\f.\x.f (f (f (x))) 9015: 8810: 8716: 8417: 8352: 8152: 8120: 8083: 8006: 7995:. The definition of 7948: 7913: 7731: 7702: 7676: 7623: 7589: 7481: 7140: 7111: 6856: 6806: 6765: 6688: 6643: 6628:that does not apply 6571: 6524: 6479: 6404: 6347: 6282: 6241: 6164: 6085: 6032: 5874: 5647: 5373: 5109: 5045: 4964: 4283: 4119: 4059: 4020: 3968: 3898: 3838: 3750: 3723: 3572: 3499: 3431: 3404: 3352: 3271: 3193: 3141: 3113: 3040: 2959: 2881: 2809: 2782: 2727: 2640: 2556: 2484: 2457: 2375: 2303: 2238: 2211: 2195:Function definition 2120: 1948: 1913: 1860: 1794: 1740: 1702: 1651: 1600: 1511: 1416: 1366: 1286: 1248: 1200: 1105: 1007: 957: 418: 289: 258: 228:intensional equality 204:algebraic data types 182: 171:{\displaystyle O(n)} 153: 142:{\displaystyle O(1)} 124: 106:Church–Turing thesis 19516:Stephen Cole Kleene 19471:C. 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Index

Church numerals

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