src/formula.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 2013-04-04 18:46:09 CEST by Kim Nguyen>
  18 *)
  19
  20 INCLUDE "utils.ml"
  21
  22 open Format
  23
  24 (*
  25
  26 (** Implementation of hashconsed Boolean formulae *)
  27
  28 *)
  29 module type ATOM =
  30 sig
  31   type t
  32   val neg : t -> t
  33   include Hcons.Abstract with type t := t
  34   include Common_sig.Printable with type t := t
  35 end
  36
  37 type ('formula,'atom) expr =
  38   | False
  39   | True
  40   | Or of 'formula * 'formula
  41   | And of 'formula * 'formula
  42   | Atom of 'atom
  43
  44 module Make (P: ATOM) =
  45 struct
  46
  47
  48   type 'hcons node = {
  49     pos : ('hcons,P.t) expr;
  50     mutable neg : 'hcons;
  51   }
  52
  53   external hash_const_variant : [> ] -> int = "%identity"
  54   external vb : bool -> int = "%identity"
  55
  56   module rec Node : Hcons.S
  57     with type data = Data.t = Hcons.Make (Data)
  58     and Data : Common_sig.HashedType  with type t = Node.t node =
  59   struct
  60     type t =  Node.t node
  61     let equal x y =
  62       match x.pos, y.pos with
  63       | a,b when a == b -> true
  64       | Or(xf1, xf2), Or(yf1, yf2)
  65       | And(xf1, xf2), And(yf1,yf2)  -> xf1 == yf1 && xf2 == yf2
  66       | Atom(p1), Atom(p2) -> p1 == p2
  67       | _ -> false
  68
  69     let hash f =
  70       match f.pos with
  71       | False -> 0
  72       | True -> 1
  73       | Or (f1, f2) ->
  74           HASHINT3 (PRIME1, Uid.to_int f1.Node.id, Uid.to_int f2.Node.id)
  75       | And (f1, f2) ->
  76           HASHINT3(PRIME3, Uid.to_int f1.Node.id, Uid.to_int f2.Node.id)
  77       | Atom(p) -> HASHINT2(PRIME5, Uid.to_int (P.uid p))
  78   end
  79
  80     type t = Node.t
  81     let hash x = x.Node.hash
  82     let uid x = x.Node.id
  83     let equal = Node.equal
  84     let expr f = f.Node.node.pos
  85
  86     let compare f1 f2 = compare f1.Node.id  f2.Node.id
  87     let prio f =
  88       match expr f with
  89       | True | False -> 10
  90       | Atom _ -> 8
  91       | And _ -> 6
  92       | Or _ -> 1
  93
  94     let rec print ?(parent=false) ppf f =
  95       if parent then fprintf ppf "(";
  96       let _ = match expr f with
  97       | True -> fprintf ppf "%s" Pretty.top
  98       | False -> fprintf ppf "%s" Pretty.bottom
  99       | And(f1,f2) ->
 100           print ~parent:(prio f > prio f1) ppf f1;
 101           fprintf ppf " %s "  Pretty.wedge;
 102           print ~parent:(prio f > prio f2) ppf f2;
 103       | Or(f1,f2) ->
 104           (print ppf f1);
 105           fprintf ppf " %s " Pretty.vee;
 106           (print ppf f2);
 107       | Atom(p) -> fprintf ppf "%a" P.print p
 108 (*          let _ = flush_str_formatter() in
 109           let fmt = str_formatter in
 110           let a_str, d_str =
 111           match  dir with
 112           | `Left ->  Pretty.down_arrow, Pretty.subscript 1
 113           | `Right -> Pretty.down_arrow, Pretty.subscript 2
 114           | `Epsilon -> Pretty.epsilon, ""
 115           | `Up1 -> Pretty.up_arrow, Pretty.subscript 1
 116           | `Up2 -> Pretty.up_arrow, Pretty.subscript 2
 117         in
 118         fprintf fmt "%s%s" a_str d_str;
 119         State.print fmt s;
 120         let str = flush_str_formatter() in
 121         if b then fprintf ppf "%s" str
 122         else Pretty.pp_overline ppf str *)
 123   in
 124     if parent then fprintf ppf ")"
 125
 126 let print ppf f =  print ~parent:false ppf f
 127
 128 let is_true f = (expr f) == True
 129 let is_false f = (expr f) == False
 130
 131
 132 let cons pos neg =
 133   let nnode = Node.make { pos = neg; neg = Obj.magic 0 } in
 134   let pnode = Node.make { pos = pos; neg = nnode } in
 135     (Node.node nnode).neg <- pnode; (* works because the neg field isn't taken into
 136                                        account for hashing ! *)
 137     pnode,nnode
 138
 139
 140 let true_,false_ = cons True False
 141
 142 let atom_ p = fst (cons (Atom(p)) (Atom(P.neg p)))
 143
 144 let not_ f = f.Node.node.neg
 145
 146 let order f1 f2 = if uid f1 < uid f2 then f2,f1 else f1,f2
 147
 148 let or_ f1 f2 =
 149   (* Tautologies: x|x, x|not(x) *)
 150
 151   if equal f1 f2 then f1
 152   else if equal f1 (not_ f2) then true_
 153
 154   (* simplification *)
 155   else if is_true f1 || is_true f2 then true_
 156   else if is_false f1 && is_false f2 then false_
 157   else if is_false f1 then f2
 158   else if is_false f2 then f1
 159
 160   (* commutativity of | *)
 161   else
 162     let f1, f2 = order f1 f2 in
 163       fst (cons (Or(f1,f2)) (And(not_ f1, not_ f2)))
 164
 165
 166 let and_ f1 f2 =
 167   not_ (or_ (not_ f1) (not_ f2))
 168
 169
 170 let of_bool = function true -> true_ | false -> false_
 171
 172 let fold f phi acc =
 173   let rec loop phi acc =
 174     match expr phi with
 175     | And (phi1, phi2) | Or(phi1, phi2)  ->
 176         loop phi2 (loop phi1 (f phi acc))
 177     | _ -> f phi acc
 178   in
 179   loop phi acc
 180
 181 end