src/auto/ata.ml

   1 (***********************************************************************)
   2 (*                                                                     *)
   3 (*                               TAToo                                 *)
   4 (*                                                                     *)
   5 (*                     Kim Nguyen, LRI UMR8623                         *)
   6 (*                   Université Paris-Sud & CNRS                       *)
   7 (*                                                                     *)
   8 (*  Copyright 2010-2013 Université Paris-Sud and Centre National de la *)
   9 (*  Recherche Scientifique. All rights reserved.  This file is         *)
  10 (*  distributed under the terms of the GNU Lesser General Public       *)
  11 (*  License, with the special exception on linking described in file   *)
  12 (*  ../LICENSE.                                                        *)
  13 (*                                                                     *)
  14 (***********************************************************************)
  15
  16 (*
  17   Time-stamp: <Last modified on 2013-03-09 11:13:58 CET by Kim Nguyen>
  18 *)
  19
  20 INCLUDE "utils.ml"
  21 open Format
  22 open Utils
  23
  24 type predicate = | First_child
  25                  | Next_sibling
  26                  | Parent
  27                  | Previous_sibling
  28                  | Stay
  29                  | Is_first_child
  30                  | Is_next_sibling
  31                  | Is_attribute
  32                  | Has_first_child
  33                  | Has_next_sibling
  34
  35 let is_move p = match p with
  36 | First_child | Next_sibling
  37 | Parent | Previous_sibling | Stay -> true
  38 | _ -> false
  39
  40
  41 type atom = predicate * bool * State.t
  42
  43 module Atom : (Formula.ATOM with type data = atom) =
  44 struct
  45
  46   module Node =
  47   struct
  48     type t = atom
  49     let equal n1 n2 = n1 = n2
  50     let hash n = Hashtbl.hash n
  51   end
  52
  53   include Hcons.Make(Node)
  54
  55   let print ppf a =
  56     let p, b, q = a.node in
  57     if not b then fprintf ppf "%s" Pretty.lnot;
  58     match p with
  59     | First_child -> fprintf ppf "FC(%a)" State.print q
  60     | Next_sibling -> fprintf ppf "NS(%a)" State.print q
  61     | Parent -> fprintf ppf "FC%s(%a)" Pretty.inverse State.print q
  62     | Previous_sibling -> fprintf ppf "NS%s(%a)" Pretty.inverse State.print q
  63     | Stay -> fprintf ppf "%s(%a)" Pretty.epsilon State.print q
  64     | Is_first_child -> fprintf ppf "FC%s?" Pretty.inverse
  65     | Is_next_sibling -> fprintf ppf "NS%s?" Pretty.inverse
  66     | Is_attribute -> fprintf ppf "@?"
  67     | Has_first_child -> fprintf ppf "FC?"
  68     | Has_next_sibling -> fprintf ppf "NS?"
  69
  70   let neg a =
  71     let p, b, q = a.node in
  72     make (p, not b, q)
  73
  74
  75 end
  76
  77 module SFormula =
  78 struct
  79   include Formula.Make(Atom)
  80   let mk_atom a b c = atom_ (Atom.make (a,b,c))
  81   let has_first_child =
  82     (mk_atom Has_first_child true State.dummy)
  83
  84   let has_next_sibling =
  85     (mk_atom Has_next_sibling true State.dummy)
  86
  87   let is_first_child =
  88     (mk_atom Is_first_child true State.dummy)
  89
  90   let is_next_sibling =
  91     (mk_atom Is_next_sibling true State.dummy)
  92
  93   let is_attribute =
  94     (mk_atom Is_attribute true State.dummy)
  95
  96   let first_child q =
  97   and_
  98     (mk_atom First_child true q)
  99     has_first_child
 100
 101   let next_sibling q =
 102   and_
 103     (mk_atom Next_sibling true q)
 104     has_next_sibling
 105
 106   let parent q =
 107   and_
 108     (mk_atom Parent true q)
 109     is_first_child
 110
 111   let previous_sibling q =
 112   and_
 113     (mk_atom Previous_sibling true q)
 114     is_next_sibling
 115   let stay q =
 116     (mk_atom Stay true q)
 117 end
 118
 119 type t = {
 120   id : Uid.t;
 121   mutable states : StateSet.t;
 122   mutable selection_states: StateSet.t;
 123   transitions: (State.t, (QNameSet.t*SFormula.t) list) Hashtbl.t;
 124 }
 125
 126 let next = Uid.make_maker ()
 127
 128 let create () = { id = next ();
 129                   states = StateSet.empty;
 130                   selection_states = StateSet.empty;
 131                   transitions = Hashtbl.create 17;
 132  }
 133
 134
 135 let get_trans a states tag =
 136   StateSet.fold (fun q acc0 ->
 137     try
 138       let trs = Hashtbl.find a.transitions q in
 139       List.fold_left (fun acc1 (labs, phi) ->
 140         if QNameSet.mem tag labs then (q,phi)::acc1 else acc1) acc0 trs
 141     with Not_found -> acc0
 142   ) states []
 143
 144 (*
 145   [add_trans a q labels f] adds a transition [(q,labels) -> f] to the
 146   automaton [a] but ensures that transitions remains pairwise disjoint
 147 *)
 148
 149 let add_trans a q s f =
 150   let trs = try Hashtbl.find a.transitions q with Not_found -> [] in
 151   let cup, ntrs =
 152     List.fold_left (fun (acup, atrs) (labs, phi) ->
 153       let lab1 = QNameSet.inter labs s in
 154       let lab2 = QNameSet.diff labs s in
 155       let tr1 =
 156         if QNameSet.is_empty lab1 then []
 157         else [ (lab1, SFormula.or_ phi f) ]
 158       in
 159       let tr2 =
 160         if QNameSet.is_empty lab2 then []
 161         else [ (lab2, SFormula.or_ phi f) ]
 162       in
 163       (QNameSet.union acup labs, tr1@ tr2 @ atrs)
 164     ) (QNameSet.empty, []) trs
 165   in
 166   let rem = QNameSet.diff s cup in
 167   let ntrs = if QNameSet.is_empty rem then ntrs
 168     else (rem, f) :: ntrs
 169   in
 170   Hashtbl.replace a.transitions q ntrs
 171
 172 let _pr_buff = Buffer.create 50
 173 let _str_fmt = formatter_of_buffer _pr_buff
 174 let _flush_str_fmt () = pp_print_flush _str_fmt ();
 175   let s = Buffer.contents _pr_buff in
 176   Buffer.clear _pr_buff; s
 177
 178 let print fmt a =
 179   fprintf fmt
 180     "\nInternal UID: %i@\n\
 181      States: %a@\n\
 182      Selection states: %a@\n\
 183      Alternating transitions:@\n"
 184     (a.id :> int)
 185     StateSet.print a.states
 186     StateSet.print a.selection_states;
 187   let trs =
 188     Hashtbl.fold
 189       (fun q t acc -> List.fold_left (fun acc (s , f) -> (q,s,f)::acc) acc t)
 190       a.transitions
 191       []
 192   in
 193   let sorted_trs = List.stable_sort (fun (q1, s1, _) (q2, s2, _) ->
 194     let c = State.compare q1 q2 in - (if c == 0 then QNameSet.compare s1 s2 else c))
 195     trs
 196   in
 197   let _ = _flush_str_fmt () in
 198   let strs_strings, max_pre, max_all = List.fold_left (fun (accl, accp, acca) (q, s, f) ->
 199     let s1 = State.print _str_fmt q; _flush_str_fmt () in
 200     let s2 = QNameSet.print _str_fmt s;  _flush_str_fmt () in
 201     let s3 = SFormula.print _str_fmt f;  _flush_str_fmt () in
 202     let pre = Pretty.length s1 + Pretty.length s2 in
 203     let all = Pretty.length s3 in
 204     ( (q, s1, s2, s3) :: accl, max accp pre, max acca all)
 205   ) ([], 0, 0) sorted_trs
 206   in
 207   let line = Pretty.line (max_all + max_pre + 6) in
 208   let prev_q = ref State.dummy in
 209   List.iter (fun (q, s1, s2, s3) ->
 210     if !prev_q != q && !prev_q != State.dummy then fprintf fmt " %s\n%!"  line;
 211     prev_q := q;
 212     fprintf fmt " %s, %s" s1 s2;
 213     fprintf fmt "%s" (Pretty.padding (max_pre - Pretty.length s1 - Pretty.length s2));
 214     fprintf fmt " %s  %s@\n%!" Pretty.right_arrow s3;
 215   ) strs_strings;
 216   fprintf fmt " %s\n%!" line
 217
 218 (*
 219   [complete transitions a] ensures that for each state q
 220   and each symbols s in the alphabet, a transition q, s exists.
 221   (adding q, s -> F when necessary).
 222 *)
 223
 224 let complete_transitions a =
 225   StateSet.iter (fun q ->
 226     let qtrans = Hashtbl.find a.transitions q in
 227     let rem =
 228       List.fold_left (fun rem (labels, _) ->
 229         QNameSet.diff rem labels) QNameSet.any qtrans
 230     in
 231     let nqtrans =
 232       if QNameSet.is_empty rem then qtrans
 233       else
 234         (rem, SFormula.false_) :: qtrans
 235     in
 236     Hashtbl.replace a.transitions q nqtrans
 237   ) a.states
 238
 239
 240 (* [normalize_negations a] removes negative atoms in the formula
 241    complementing the sub-automaton in the negative states.
 242    [TODO check the meaning of negative upward arrows]
 243 *)
 244
 245 let normalize_negations auto =
 246   eprintf "Automaton before normalize_trans:\n";
 247   print err_formatter auto;
 248   eprintf "--------------------\n%!";
 249
 250   let memo_state = Hashtbl.create 17 in
 251   let todo = Queue.create () in
 252   let rec flip b f =
 253     match SFormula.expr f with
 254       Formula.True | Formula.False -> if b then f else SFormula.not_ f
 255     | Formula.Or(f1, f2) -> (if b then SFormula.or_ else SFormula.and_)(flip b f1) (flip b f2)
 256     | Formula.And(f1, f2) -> (if b then SFormula.and_ else SFormula.or_)(flip b f1) (flip b f2)
 257     | Formula.Atom(a) -> begin
 258       let l, b', q = Atom.node a in
 259       if q == State.dummy then if b then f else SFormula.not_ f
 260       else
 261         if b == b' then begin
 262         (* a appears positively, either no negation or double negation *)
 263           if not (Hashtbl.mem memo_state (q,b)) then Queue.add (q,true) todo;
 264           SFormula.atom_ (Atom.make (l, true, q))
 265         end else begin
 266         (* need to reverse the atom
 267            either we have a positive state deep below a negation
 268            or we have a negative state in a positive formula
 269            b' = sign of the state
 270            b = sign of the enclosing formula
 271         *)
 272         let not_q =
 273           try
 274             (* does the inverted state of q exist ? *)
 275             Hashtbl.find memo_state (q, false)
 276           with
 277             Not_found ->
 278               (* create a new state and add it to the todo queue *)
 279               let nq = State.make () in
 280               auto.states <- StateSet.add nq auto.states;
 281               Hashtbl.add memo_state (q, false) nq;
 282               Queue.add (q, false) todo; nq
 283         in
 284         SFormula.atom_ (Atom.make (l, true, not_q))
 285       end
 286     end
 287   in
 288   (* states that are not reachable from a selection stat are not interesting *)
 289   StateSet.iter (fun q -> Queue.add (q, true) todo) auto.selection_states;
 290
 291   while not (Queue.is_empty todo) do
 292     let (q, b) as key = Queue.pop todo in
 293     let q' =
 294       try
 295         Hashtbl.find memo_state key
 296       with
 297         Not_found ->
 298           let nq = if b then q else
 299               let nq = State.make () in
 300               auto.states <- StateSet.add nq auto.states;
 301               nq
 302           in
 303           Hashtbl.add memo_state key nq; nq
 304     in
 305     let trans = Hashtbl.find auto.transitions q in
 306     let trans' = List.map (fun (lab, f) -> lab, flip b f) trans in
 307     Hashtbl.replace auto.transitions q' trans';
 308   done
 309
 310