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P2 Type-Based Complexity Analysis of Probabilistic Functional Programs

概率函数式程序的基于类型的复杂度分析
LICS 2019 34th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science (LICS)2019匹配度 4/10 · 论文属于概率函数式程序的类型化复杂度分析,与用户关注的静态分析/形式化验证有方法论交集,但不涉及 LLM、Agent、机器学习系统或浮点分析;与贝叶斯程序分析也只是概率编程大类的间接关联,并非核心方向。引用 20 inbox
Martin Avanzini, Ugo Dal Lago, Alexis Ghyselen
crossref: 2026-09-12

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一句话:提出 λRPCF 类型系统,通过动态分布类型与 Lyapunov 秩函数,对概率高阶函数式程序进行组合式平均情形复杂度分析。

本文研究如何以组合方式分析概率高阶函数式程序的复杂度。作者将精化类型扩展为 λRPCF:为处理概率效应引入动态分布类型,并采用基于耦合的子类型关系;递归定义的终止性由 Lyapunov 秩函数保证。作者证明该类型系统对平均情形复杂度分析是可靠的,并具有外延完备性:任何平均情形 nolytime 图灵机都可编码为 λRPCF 中可类型化的项。这一结果说明概率程序的复杂度可像普通程序一样通过类型系统进行组合推理,并为概率高阶程序的平均情形复杂度提供类型论刻画。

问题
如何组合地、类型化地分析概率高阶函数式程序的平均情形复杂度,并刻画该类型系统的表达能力。
方法
在精化类型基础上引入动态分布类型、基于耦合的子类型关系和 Lyapunov 秩函数,构造 λRPCF 类型系统。
评估
证明该系统对平均情形复杂度分析可靠,并证明其外延完备性:平均情形 nolytime 图灵机可编码为可类型化项。
原文摘要(Abstract)

We show that complexity analysis of probabilistic higher-order functional programs can be carried out compositionally by way of a type system. The introduced type system is a significant extension of refinement types. On the one hand, the presence of probabilistic effects requires adopting a form of dynamic distribution type, subject to a coupling-based subtyping discipline. On the other hand, recursive definitions are proved terminating by way of Lyapunov ranking functions. We prove not only that the obtained type system, called l\pmbRPCF, provides a sound methodology for average case complexity analysis, but also that it is extensionally complete, in the sense that any average case nolytime Turing machines can be encoded as a term typable in l\pmbRPCF.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot4987,
  title = {Type-Based Complexity Analysis of Probabilistic Functional Programs},
  author = {Martin Avanzini and Ugo Dal Lago and Alexis Ghyselen},
  booktitle = {LICS},
  year = {2019},
  doi = {10.1109/lics.2019.8785725}
}