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P2 Equivalence Hypergraphs: DPO Rewriting for Monoidal E-Graphs

等价超图:幺半群 E-Graph 的 DPO 重写
LICS 2025 40th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science (LICS)2025匹配度 4/10 · 论文研究 e-graph/等价饱和的范畴语义与 DPO 重写,属于程序重写与编译优化方向的 PL 形式化工作,与静态分析/程序变换有间接关联;但它既不涉及 LLM/Agent 与静态分析的交叉,也不涉及浮点或贝叶斯程序分析,且偏纯范畴理论,缺乏与用户核心问题的直接对接。引用 0 inbox
Aleksei Tiurin, Chris Barrett, Dan R. Ghica, Nick Hu
crossref: 2026-09-12

AI 速览

一句话:为幺半群 e-graph 建立范畴语义与 e-超图表示,并实现 DPO 重写。

等式饱和通过给图配备等价关系来优化程序,但已有 e-graph 技术主要局限于笛卡尔(代数)理论。本文用半格范畴丰富化的笛卡尔范畴给出 e-graph 的范畴语义,并将其推广到幺半群范畴,从而把等式饱和扩展到幺半群理论。作者进一步提出 e-超图,作为该范畴态射的可靠且完备的组合表示,使许多结构方程被同构吸收。基于该表示,论文给出 e-超图上的双推重写(DPO)规则,构成主要贡献。这为 e-graph 提供了原理化的重写框架,有望支持更广泛的程序优化应用。

问题
如何为 e-graph 提供范畴语义,并将其从笛卡尔/代数理论推广到幺半群理论,同时支持结构重写?
方法
在半格丰富化的笛卡尔与幺半群范畴中解释 e-graph,引入 e-超图作为态射的可靠完备组合表示,并在此基础上定义 DPO 重写。
评估
以范畴语义与组合表示的可靠性、完备性论证为主,并展示该表示可支持 e-超图上的 DPO 重写。
原文摘要(Abstract)

The technique of equality saturation, which equips graphs with an equivalence relation, has proven effective for program optimisation. We give a categorical semantics to these structures, called e-graphs, in terms of Cartesian categories enriched over the category of semilattices. This approach generalises to monoidal categories, which opens the door to new applications of e-graph techniques, from algebraic to monoidal theories. Finally, we present a sound and complete combinatorial representation of morphisms in such a category, based on a generalisation of hypergraphs which we call e-hypergraphs. They have the usual advantage that many of their structural equations are absorbed into a general notion of isomorphism. This new principled approach to e-graphs enables double-pushout (DPO) rewriting for these structures, which constitutes the main contribution of this paper.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot8669,
  title = {Equivalence Hypergraphs: DPO Rewriting for Monoidal E-Graphs},
  author = {Aleksei Tiurin and Chris Barrett and Dan R. Ghica and Nick Hu},
  booktitle = {LICS},
  year = {2025},
  doi = {10.1109/lics65433.2025.00023}
}