在Agda中,公理通常指一个已知的事实或原则。其中一个基本公理是底部(bottom)公理,它允许我们定义一些函数,即使在某些输入上它们不可定义也可以。具体来说,底部公理表示可以定义一个类型为“任何类型”的函数,它永远不会终止或产生正确的结果。例如,在Agda中,以下函数的类型为“Nat → Bool”,但对于输入为“0”的情况它会陷入无限循环:
loop : Nat → Bool
loop zero = loop zero
loop (suc x) = false
为了避免程序陷入无限循环,我们可以使用底部(bottom)公理定义一个函数,该函数在不可定义的输入上从不终止。例如:
impossible : ∀ {A : Set} → A
impossible = loop zero
在这个函数中,我们不需要定义任何情况,因为它永远不会被调用。当我们需要在一个函数中排除某些输入时,我们可以使用这个函数来表示那些不可能的输入。例如,以下函数定义了自然数加法:
_+_ : Nat → Nat → Nat
zero + n = n
suc m + n = suc (m + n)
如果我们希望排除“两个输入都为0”的情况,我们可以这样定义:
_+_ : Nat → Nat → Nat
zero + n = n
m + zero = m
suc m + n = suc (m + n)
zero +̸ zero = impossible
在这种情况下,我们使用底部公理作为哪些输入是不可能的表示。在这种情况下,我们定义了一个不会终止的函数,但它只在一个不可能的情况下被调用,因此不会影响程序的可维护性或可靠性。