Require Export FSetInterface.
Set Implicit Arguments.

Module DepOfNodep (Import M: S) <: Sdep with Module E := M.E.

  Definition empty : {s : t | Empty s}.

  Definition is_empty : forall s : t, {Empty s} + {~ Empty s}.

  Definition mem : forall (x : elt) (s : t), {In x s} + {~ In x s}.

  Definition Add (x : elt) (s s' : t) :=
    forall y : elt, In y s' <-> E.eq x y \/ In y s.

  Definition add : forall (x : elt) (s : t), {s' : t | Add x s s'}.

  Definition singleton :
    forall x : elt, {s : t | forall y : elt, In y s <-> E.eq x y}.

  Definition remove :
    forall (x : elt) (s : t),
    {s' : t | forall y : elt, In y s' <-> ~ E.eq x y /\ In y s}.

  Definition union :
    forall s s' : t, {s'' : t | forall x : elt, In x s'' <-> In x s \/ In x s'}.

  Definition inter :
    forall s s' : t, {s'' : t | forall x : elt, In x s'' <-> In x s /\ In x s'}.

  Definition diff :
    forall s s' : t, {s'' : t | forall x : elt, In x s'' <-> In x s /\ ~ In x s'}.

  Definition equal : forall s s' : t, {Equal s s'} + {~ Equal s s'}.

  Definition subset : forall s s' : t, {Subset s s'} + {~Subset s s'}.

  Definition elements :
    forall s : t,
    {l : list elt | sort E.lt l /\ (forall x : elt, In x s <-> InA E.eq x l)}.

  Definition fold :
    forall (A : Type) (f : elt -> A -> A) (s : t) (i : A),
    {r : A | let (l,_) := elements s in
                  r = fold_left (fun a e => f e a) l i}.

  Definition cardinal :
      forall s : t,
      {r : nat | let (l,_) := elements s in r = length l }.

  Definition fdec (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x})
    (x : elt) := if Pdec x then true else false.

  Lemma compat_P_aux :
   forall (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x}),
   compat_P E.eq P -> compat_bool E.eq (fdec Pdec).

  #[global]
  Hint Resolve compat_P_aux : core.

  Definition filter :
    forall (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x}) (s : t),
    {s' : t | compat_P E.eq P -> forall x : elt, In x s' <-> In x s /\ P x}.

  Definition for_all :
    forall (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x}) (s : t),
    {compat_P E.eq P -> For_all P s} + {compat_P E.eq P -> ~ For_all P s}.

  Definition exists_ :
    forall (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x}) (s : t),
    {compat_P E.eq P -> Exists P s} + {compat_P E.eq P -> ~ Exists P s}.

  Definition partition :
    forall (P : elt -> Prop) (Pdec : forall x : elt, {P x} + {~ P x}) (s : t),
    {partition : t * t |
    let (s1, s2) := partition in
    compat_P E.eq P ->
    For_all P s1 /\
    For_all (fun x => ~ P x) s2 /\
    (forall x : elt, In x s <-> In x s1 \/ In x s2)}.

  Definition choose_aux: forall s : t,
    { x : elt | M.choose s = Some x } + { M.choose s = None }.

  Definition choose : forall s : t, {x : elt | In x s} + {Empty s}.

  Lemma choose_ok1 :
   forall s x, M.choose s = Some x <-> exists H:In x s,
      choose s = inleft _ (exist (fun x => In x s) x H).

  Lemma choose_ok2 :
   forall s, M.choose s = None <-> exists H:Empty s,
      choose s = inright _ H.

  Lemma choose_equal : forall s s', Equal s s' ->
     match choose s, choose s' with
       | inleft (exist _ x _), inleft (exist _ x' _) => E.eq x x'
       | inright _, inright _ => True
       | _, _ => False
     end.

  Definition min_elt :
    forall s : t,
    {x : elt | In x s /\ For_all (fun y => ~ E.lt y x) s} + {Empty s}.

  Definition max_elt :
    forall s : t,
    {x : elt | In x s /\ For_all (fun y => ~ E.lt x y) s} + {Empty s}.

  Definition elt := elt.
  Definition t := t.

  Definition In := In.
  Definition Equal s s' := forall a : elt, In a s <-> In a s'.
  Definition Subset s s' := forall a : elt, In a s -> In a s'.
  Definition Empty s := forall a : elt, ~ In a s.
  Definition For_all (P : elt -> Prop) (s : t) :=
    forall x : elt, In x s -> P x.
  Definition Exists (P : elt -> Prop) (s : t) :=
    exists x : elt, In x s /\ P x.

  Definition eq_In := In_1.

  Definition eq := Equal.
  Definition lt := lt.
  Definition eq_refl := eq_refl.
  Definition eq_sym := eq_sym.
  Definition eq_trans := eq_trans.
  Definition lt_trans := lt_trans.
  Definition lt_not_eq := lt_not_eq.
  Definition compare := compare.

  Module E := E.

End DepOfNodep.

Module NodepOfDep (M: Sdep) <: S with Module E := M.E.
  Import M.

  Module ME := OrderedTypeFacts E.

  Definition empty : t := let (s, _) := empty in s.

  Lemma empty_1 : Empty empty.

  Definition is_empty (s : t) : bool :=
    if is_empty s then true else false.

  Lemma is_empty_1 : forall s : t, Empty s -> is_empty s = true.

  Lemma is_empty_2 : forall s : t, is_empty s = true -> Empty s.

  Definition mem (x : elt) (s : t) : bool :=
    if mem x s then true else false.

  Lemma mem_1 : forall (s : t) (x : elt), In x s -> mem x s = true.

  Lemma mem_2 : forall (s : t) (x : elt), mem x s = true -> In x s.

  Definition eq_dec := equal.

  Definition equal (s s' : t) : bool :=
    if equal s s' then true else false.

  Lemma equal_1 : forall s s' : t, Equal s s' -> equal s s' = true.

  Lemma equal_2 : forall s s' : t, equal s s' = true -> Equal s s'.

  Definition subset (s s' : t) : bool :=
    if subset s s' then true else false.

  Lemma subset_1 : forall s s' : t, Subset s s' -> subset s s' = true.

  Lemma subset_2 : forall s s' : t, subset s s' = true -> Subset s s'.

  Definition choose (s : t) : option elt :=
    match choose s with
    | inleft (exist _ x _) => Some x
    | inright _ => None
    end.

  Lemma choose_1 : forall (s : t) (x : elt), choose s = Some x -> In x s.

  Lemma choose_2 : forall s : t, choose s = None -> Empty s.

  Lemma choose_3 : forall s s' x x',
   choose s = Some x -> choose s' = Some x' -> Equal s s' -> E.eq x x'.

  Definition elements (s : t) : list elt := let (l, _) := elements s in l.

  Lemma elements_1 : forall (s : t) (x : elt), In x s -> InA E.eq x (elements s).

  Lemma elements_2 : forall (s : t) (x : elt), InA E.eq x (elements s) -> In x s.

  Lemma elements_3 : forall s : t, sort E.lt (elements s).
  #[global]
  Hint Resolve elements_3 : core.

  Lemma elements_3w : forall s : t, NoDupA E.eq (elements s).

  Definition min_elt (s : t) : option elt :=
    match min_elt s with
    | inleft (exist _ x _) => Some x
    | inright _ => None
    end.

  Lemma min_elt_1 : forall (s : t) (x : elt), min_elt s = Some x -> In x s.

  Lemma min_elt_2 :
   forall (s : t) (x y : elt), min_elt s = Some x -> In y s -> ~ E.lt y x.

  Lemma min_elt_3 : forall s : t, min_elt s = None -> Empty s.

  Definition max_elt (s : t) : option elt :=
    match max_elt s with
    | inleft (exist _ x _) => Some x
    | inright _ => None
    end.

  Lemma max_elt_1 : forall (s : t) (x : elt), max_elt s = Some x -> In x s.

  Lemma max_elt_2 :
   forall (s : t) (x y : elt), max_elt s = Some x -> In y s -> ~ E.lt x y.

  Lemma max_elt_3 : forall s : t, max_elt s = None -> Empty s.

  Definition add (x : elt) (s : t) : t := let (s', _) := add x s in s'.

  Lemma add_1 : forall (s : t) (x y : elt), E.eq x y -> In y (add x s).

  Lemma add_2 : forall (s : t) (x y : elt), In y s -> In y (add x s).

  Lemma add_3 :
   forall (s : t) (x y : elt), ~ E.eq x y -> In y (add x s) -> In y s.

  Definition remove (x : elt) (s : t) : t := let (s', _) := remove x s in s'.

  Lemma remove_1 : forall (s : t) (x y : elt), E.eq x y -> ~ In y (remove x s).

  Lemma remove_2 :
   forall (s : t) (x y : elt), ~ E.eq x y -> In y s -> In y (remove x s).

  Lemma remove_3 : forall (s : t) (x y : elt), In y (remove x s) -> In y s.

  Definition singleton (x : elt) : t := let (s, _) := singleton x in s.

  Lemma singleton_1 : forall x y : elt, In y (singleton x) -> E.eq x y.

  Lemma singleton_2 : forall x y : elt, E.eq x y -> In y (singleton x).

  Definition union (s s' : t) : t := let (s'', _) := union s s' in s''.

  Lemma union_1 :
   forall (s s' : t) (x : elt), In x (union s s') -> In x s \/ In x s'.

  Lemma union_2 : forall (s s' : t) (x : elt), In x s -> In x (union s s').

  Lemma union_3 : forall (s s' : t) (x : elt), In x s' -> In x (union s s').

  Definition inter (s s' : t) : t := let (s'', _) := inter s s' in s''.

  Lemma inter_1 : forall (s s' : t) (x : elt), In x (inter s s') -> In x s.

  Lemma inter_2 : forall (s s' : t) (x : elt), In x (inter s s') -> In x s'.

  Lemma inter_3 :
   forall (s s' : t) (x : elt), In x s -> In x s' -> In x (inter s s').

  Definition diff (s s' : t) : t := let (s'', _) := diff s s' in s''.

  Lemma diff_1 : forall (s s' : t) (x : elt), In x (diff s s') -> In x s.

  Lemma diff_2 : forall (s s' : t) (x : elt), In x (diff s s') -> ~ In x s'.

  Lemma diff_3 :
   forall (s s' : t) (x : elt), In x s -> ~ In x s' -> In x (diff s s').

  Definition cardinal (s : t) : nat := let (f, _) := cardinal s in f.

  Lemma cardinal_1 : forall s, cardinal s = length (elements s).

  Definition fold (B : Type) (f : elt -> B -> B) (i : t)
    (s : B) : B := let (fold, _) := fold f i s in fold.

  Lemma fold_1 :
   forall (s : t) (A : Type) (i : A) (f : elt -> A -> A),
   fold f s i = fold_left (fun a e => f e a) (elements s) i.

  Definition f_dec :
    forall (f : elt -> bool) (x : elt), {f x = true} + {f x <> true}.

  Lemma compat_P_aux :
   forall f : elt -> bool,
   compat_bool E.eq f -> compat_P E.eq (fun x => f x = true).

  #[global]
  Hint Resolve compat_P_aux : core.

  Definition filter (f : elt -> bool) (s : t) : t :=
    let (s', _) := filter (P:=fun x => f x = true) (f_dec f) s in s'.

  Lemma filter_1 :
   forall (s : t) (x : elt) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> In x (filter f s) -> In x s.

  Lemma filter_2 :
   forall (s : t) (x : elt) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> In x (filter f s) -> f x = true.

  Lemma filter_3 :
   forall (s : t) (x : elt) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> In x s -> f x = true -> In x (filter f s).

  Definition for_all (f : elt -> bool) (s : t) : bool :=
    if for_all (P:=fun x => f x = true) (f_dec f) s
    then true
    else false.

  Lemma for_all_1 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f ->
   For_all (fun x => f x = true) s -> for_all f s = true.

  Lemma for_all_2 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f ->
   for_all f s = true -> For_all (fun x => f x = true) s.

  Definition exists_ (f : elt -> bool) (s : t) : bool :=
    if exists_ (P:=fun x => f x = true) (f_dec f) s
    then true
    else false.

  Lemma exists_1 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> Exists (fun x => f x = true) s -> exists_ f s = true.

  Lemma exists_2 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> exists_ f s = true -> Exists (fun x => f x = true) s.

  Definition partition (f : elt -> bool) (s : t) :
    t * t :=
    let (p, _) := partition (P:=fun x => f x = true) (f_dec f) s in p.

  Lemma partition_1 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> Equal (fst (partition f s)) (filter f s).

  Lemma partition_2 :
   forall (s : t) (f : elt -> bool),
   compat_bool E.eq f -> Equal (snd (partition f s)) (filter (fun x => negb (f x)) s).

  Definition elt := elt.
  Definition t := t.

  Definition In := In.
  Definition Equal s s' := forall a : elt, In a s <-> In a s'.
  Definition Subset s s' := forall a : elt, In a s -> In a s'.
  Definition Add (x : elt) (s s' : t) :=
    forall y : elt, In y s' <-> E.eq y x \/ In y s.
  Definition Empty s := forall a : elt, ~ In a s.
  Definition For_all (P : elt -> Prop) (s : t) :=
    forall x : elt, In x s -> P x.
  Definition Exists (P : elt -> Prop) (s : t) :=
    exists x : elt, In x s /\ P x.

  Definition In_1 := eq_In.

  Definition eq := Equal.
  Definition lt := lt.
  Definition eq_refl := eq_refl.
  Definition eq_sym := eq_sym.
  Definition eq_trans := eq_trans.
  Definition lt_trans := lt_trans.
  Definition lt_not_eq := lt_not_eq.
  Definition compare := compare.

  Module E := E.

End NodepOfDep.