您有多种选择，最终都归结为结构递归。
前言
From Coq Require Import List.
Import ListNotations.
Set Implicit Arguments.
结构递归
有时您可以以结构递归的方式重新制定您的算法：
Fixpoint interleave1 {A} (l1 l2 : list A) {struct l1} : list A :=
match l1, l2 with
| [], _ => l2
| _, [] => l1
| h1 :: t1, h2 :: t2 => h1 :: h2 :: interleave1 t1 t2
end.
顺便说一句，在某些情况下，您可以使用嵌套fixes 的技巧——请参阅Ackermann 函数的定义（它不适用于 just Fixpoint）。
Program Fixpoint
您可以使用Program Fixpoint让您自然地编写程序并在以后证明它总是终止的机制。
From Coq Require Import Program Arith.
Program Fixpoint interleave2 {A} (l1 l2 : list A)
{measure (length l1 + length l2)} : list A :=
match l1 with
| [] => l2
| h :: t => h :: interleave2 l2 t
end.
Next Obligation. simpl; rewrite Nat.add_comm; trivial with arith. Qed.
Function
另一种选择是使用Function与Program Fixpoint. 你可以在这里找到更多关于它们的区别。
From Coq Require Recdef.
Definition sum_len {A} (ls : (list A * list A)) : nat :=
length (fst ls) + length (snd ls).
Function interleave3 {A} (ls : (list A * list A))
{measure sum_len ls} : list A :=
match ls with
| ([], _) => []
| (h :: t, l2) => h :: interleave3 (l2, t)
end.
Proof.
intros A ls l1 l2 h t -> ->; unfold sum_len; simpl; rewrite Nat.add_comm; trivial with arith.
Defined.
这是一个外部插件，它解决了在 Coq 中定义函数的许多问题，包括依赖类型和终止。
From Equations Require Import Equations.
Equations interleave4 {A} (l1 l2 : list A) : list A :=
interleave4 l1 l2 by rec (length l1 + length l2) lt :=
interleave4 nil l2 := l2;
interleave4 (cons h t) l2 := cons h (interleave4 l2 t).
Next Obligation. rewrite Nat.add_comm; trivial with arith. Qed.
如果您应用此修复程序，上面的代码将有效。
Fix/Fix_F_2组合器
如果您按照有关功能的问题的链接，您可以了解有关此（手动）方法的更多信息。mergeSort顺便说一句，如果您应用我前面提到的嵌套技巧，则mergeSort可以不使用定义函数。这是一个使用 组合器的解决方案，因为我们有两个参数，而不是一个 like ：FixfixFix_F_2mergeSort
Definition ordering {A} (l1 l2 : list A * list A) : Prop :=
length (fst l1) + length (snd l1) < length (fst l2) + length (snd l2).
Lemma ordering_wf' {A} : forall (m : nat) (p : list A * list A),
length (fst p) + length (snd p) <= m -> Acc (@ordering A) p.
Proof.
unfold ordering; induction m; intros p H; constructor; intros p'.
- apply Nat.le_0_r, Nat.eq_add_0 in H as [-> ->].
intros contra%Nat.nlt_0_r; contradiction.
- intros H'; eapply IHm, Nat.lt_succ_r, Nat.lt_le_trans; eauto.
Defined.
Lemma ordering_wf {A} : well_founded (@ordering A).
Proof. now red; intro ; eapply ordering_wf'. Defined.
(* it's in the stdlib but unfortunately opaque -- this blocks evaluation *)
Lemma destruct_list {A} (l : list A) :
{ x:A & {tl:list A | l = x::tl} } + { l = [] }.
Proof.
induction l as [|h tl]; [right | left]; trivial.
exists h, tl; reflexivity.
Defined.
Definition interleave5 {A} (xs ys : list A) : list A.
refine (Fix_F_2 (fun _ _ => list A)
(fun (l1 l2 : list A)
(interleave : (forall l1' l2', ordering (l1', l2') (l1, l2) -> list A)) =>
match destruct_list l1 with
| inright _ => l2
| inleft pf => let '(existT _ h (exist _ tl eq)) := pf in
h :: interleave l2 tl _
end) (ordering_wf (xs,ys))).
Proof. unfold ordering; rewrite eq, Nat.add_comm; auto.
Defined.
评估测试
Check eq_refl : interleave1 [1;2;3] [4;5;6] = [1;4;2;5;3;6].
Check eq_refl : interleave2 [1;2;3] [4;5;6] = [1;4;2;5;3;6].
Check eq_refl : interleave3 ([1;2;3], [4;5;6]) = [1;4;2;5;3;6].
Fail Check eq_refl : interleave4 [1;2;3] [4;5;6] = [1;4;2;5;3;6]. (* Equations plugin *)
Check eq_refl : interleave5 [1;2;3] [4;5;6] = [1;4;2;5;3;6].
练习：如果你注释掉destruct_list引理，最后一次检查会发生什么？