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[tatoo.git] / src / ata.ml
index 08a4308..df43392 100644 (file)
 (*                                                                     *)
 (***********************************************************************)
 
-(*
-  Time-stamp: <Last modified on 2013-04-04 18:46:50 CEST by Kim Nguyen>
-*)
-
 INCLUDE "utils.ml"
 open Format
 
@@ -159,13 +155,72 @@ end =
   end
 
 
+
+type node_summary = int
+let dummy_summary = -1
+(*
+4444444444443210
+4 -> kind
+3 -> is_left
+2 -> is_right
+1 -> has_left
+0 -> has_right
+*)
+
+let has_right (s : node_summary) : bool =
+  Obj.magic (s land 1)
+let has_left (s : node_summary) : bool =
+  Obj.magic ((s lsr 1) land 1)
+
+let is_right (s : node_summary) : bool =
+  Obj.magic ((s lsr 2) land 1)
+
+let is_left (s : node_summary) : bool =
+  Obj.magic ((s lsr 3) land 1)
+
+let kind (s : node_summary ) : Tree.NodeKind.t =
+  Obj.magic (s lsr 4)
+
+let node_summary is_left is_right has_left has_right kind =
+  ((Obj.magic kind) lsl 4) lor
+    ((Obj.magic is_left) lsl 3) lor
+    ((Obj.magic is_right) lsl 2) lor
+    ((Obj.magic has_left) lsl 1) lor
+    (Obj.magic has_right)
+
+
+
+type config = {
+  sat : StateSet.t;
+  unsat : StateSet.t;
+  todo : TransList.t;
+  summary : node_summary;
+}
+
+module Config = Hcons.Make(struct
+  type t = config
+  let equal c d =
+    c == d ||
+      c.sat == d.sat &&
+      c.unsat == d.unsat &&
+      c.todo == d.todo &&
+      c.summary == d.summary
+
+  let hash c =
+    HASHINT4((c.sat.StateSet.id :> int),
+             (c.unsat.StateSet.id :> int),
+             (c.todo.TransList.id :> int),
+             c.summary)
+end
+)
+
 type t = {
   id : Uid.t;
   mutable states : StateSet.t;
   mutable selection_states: StateSet.t;
   transitions: (State.t, (QNameSet.t*SFormula.t) list) Hashtbl.t;
   mutable cache2 : TransList.t Cache.N2.t;
-  mutable cache6 : (TransList.t*StateSet.t) Cache.N6.t;
+  mutable cache4 : Config.t Cache.N4.t;
 }
 
 let next = Uid.make_maker ()
@@ -174,20 +229,50 @@ let dummy2 = TransList.cons
   (Transition.make (State.dummy,QNameSet.empty, SFormula.false_))
   TransList.nil
 
-let dummy6 = (dummy2, StateSet.empty)
 
 
-let create s ss = { id = next ();
-                  states = s;
-                  selection_states = ss;
-                  transitions = Hashtbl.create 17;
-                  cache2 = Cache.N2.create dummy2;
-                  cache6 = Cache.N6.create dummy6;
- }
+let dummy_config =
+  Config.make { sat = StateSet.empty;
+                unsat = StateSet.empty;
+                todo = TransList.nil;
+                summary = dummy_summary
+              }
+
+
+let create s ss =
+  let auto = { id = next ();
+               states = s;
+               selection_states = ss;
+               transitions = Hashtbl.create 17;
+               cache2 = Cache.N2.create dummy2;
+               cache4 = Cache.N4.create dummy_config;
+             }
+  in
+  at_exit (fun () ->
+    let n4 = ref 0 in
+    let n2 = ref 0 in
+    Cache.N2.iteri (fun _ _ _ b -> if b then incr n2) auto.cache2;
+    Cache.N4.iteri (fun _ _ _ _ _ b -> if b then incr n4) auto.cache4;
+    Logger.msg `STATS "automaton %i, cache2: %i entries, cache6: %i entries"
+      (auto.id :> int) !n2 !n4;
+    let c2l, c2u = Cache.N2.stats auto.cache2 in
+    let c4l, c4u = Cache.N4.stats auto.cache4 in
+    Logger.msg `STATS
+      "cache2: length: %i, used: %i, occupation: %f"
+      c2l c2u (float c2u /. float c2l);
+    Logger.msg `STATS
+      "cache4: length: %i, used: %i, occupation: %f"
+      c4l c4u (float c4u /. float c4l)
+
+  );
+  auto
 
 let reset a =
-  a.cache2 <- Cache.N2.create dummy2;
-  a.cache6 <- Cache.N6.create dummy6
+  a.cache4 <- Cache.N4.create (Cache.N4.dummy a.cache4)
+
+let full_reset a =
+  reset a;
+  a.cache2 <- Cache.N2.create (Cache.N2.dummy a.cache2)
 
 
 let get_trans_aux a tag states =
@@ -213,81 +298,83 @@ let get_trans a tag states =
        (states.StateSet.id :> int) trs; trs)
   else trs
 
+let simplify_atom atom pos q { Config.node=config; _ } =
+  if (pos && StateSet.mem q config.sat)
+    || ((not pos) && StateSet.mem q config.unsat) then SFormula.true_
+  else if (pos && StateSet.mem q config.unsat)
+      || ((not pos) && StateSet.mem q config.sat) then SFormula.false_
+  else atom
 
-
-let eval_form phi fcs nss ps ss is_left is_right has_left has_right kind =
+let eval_form phi fcs nss ps ss summary =
   let rec loop phi =
     begin match SFormula.expr phi with
-      Formula.True -> true
-    | Formula.False -> false
+      Formula.True | Formula.False -> phi
     | Formula.Atom a ->
-        let p, b, q = Atom.node a in
-        let pos =
+        let p, b, q = Atom.node a in begin
           match p with
-          | First_child -> StateSet.mem q fcs
-          | Next_sibling ->  StateSet.mem q nss
-          | Parent | Previous_sibling -> StateSet.mem q ps
-          | Stay -> StateSet.mem q ss
-          | Is_first_child -> is_left
-          | Is_next_sibling -> is_right
-          | Is k -> k == kind
-          | Has_first_child -> has_left
-          | Has_next_sibling -> has_right
-        in
-        if is_move p && (not b) then
-          eprintf "Warning: Invalid negative atom %a" Atom.print a;
-        b == pos
-    | Formula.And(phi1, phi2) -> loop phi1 && loop phi2
-    | Formula.Or (phi1, phi2) -> loop phi1 || loop phi2
+          | First_child -> simplify_atom phi b q fcs
+          | Next_sibling -> simplify_atom phi b q nss
+          | Parent | Previous_sibling -> simplify_atom phi b q ps
+          | Stay -> simplify_atom phi b q ss
+          | Is_first_child -> SFormula.of_bool (b == (is_left summary))
+          | Is_next_sibling -> SFormula.of_bool (b == (is_right summary))
+          | Is k -> SFormula.of_bool (b == (k == (kind summary)))
+          | Has_first_child -> SFormula.of_bool (b == (has_left summary))
+          | Has_next_sibling -> SFormula.of_bool (b == (has_right summary))
+        end
+    | Formula.And(phi1, phi2) -> SFormula.and_ (loop phi1) (loop phi2)
+    | Formula.Or (phi1, phi2) -> SFormula.or_  (loop phi1) (loop phi2)
     end
   in
   loop phi
 
-let int_of_conf is_left is_right has_left has_right kind =
-  ((Obj.magic kind) lsl 4) lor
-    ((Obj.magic is_left) lsl 3) lor
-    ((Obj.magic is_right) lsl 2) lor
-    ((Obj.magic has_left) lsl 1) lor
-    (Obj.magic has_right)
 
-let eval_trans auto ltrs fcs nss ps ss is_left is_right has_left has_right kind =
-  let i = int_of_conf is_left is_right has_left has_right kind
-  and k = (fcs.StateSet.id :> int)
-  and l = (nss.StateSet.id :> int)
-  and m = (ps.StateSet.id :> int)
-  in
 
-  let rec loop ltrs ss =
-    let j = (ltrs.TransList.id :> int)
-    and n = (ss.StateSet.id :> int) in
-    let (new_ltrs, new_ss) as res =
-      let res = Cache.N6.find auto.cache6 i j k l m n in
-      if res == dummy6 then
-        let res =
-          TransList.fold (fun trs (acct, accs) ->
-            let q, _, phi = Transition.node trs in
-            if StateSet.mem q accs then (acct, accs) else
-              if eval_form
-                phi fcs nss ps accs
-                is_left is_right has_left has_right kind
-              then
-                (acct, StateSet.add q accs)
-              else
-                (TransList.cons trs acct, accs)
-          ) ltrs (TransList.nil, ss)
-        in
-        Cache.N6.add auto.cache6 i j k l m n res; res
+let eval_trans auto fcs nss ps ss =
+  let fcsid = (fcs.Config.id :> int) in
+  let nssid = (nss.Config.id :> int) in
+  let psid = (ps.Config.id :> int) in
+  let rec loop old_config =
+    let oid = (old_config.Config.id :> int) in
+    let res =
+      let res = Cache.N4.find auto.cache4 oid fcsid nssid psid in
+      if res != dummy_config then res
       else
-        res
+        let { sat = old_sat;
+              unsat = old_unsat;
+              todo = old_todo;
+              summary = old_summary } = old_config.Config.node
+        in
+        let sat, unsat, removed, kept, todo =
+          TransList.fold
+            (fun trs acc ->
+              let q, lab, phi = Transition.node trs in
+              let a_sat, a_unsat, a_rem, a_kept, a_todo = acc in
+              if StateSet.mem q a_sat || StateSet.mem q a_unsat then acc else
+                let new_phi =
+                  eval_form phi fcs nss ps old_config old_summary
+                in
+                if SFormula.is_true new_phi then
+                  StateSet.add q a_sat, a_unsat, StateSet.add q a_rem, a_kept, a_todo
+                else if SFormula.is_false new_phi then
+                  a_sat, StateSet.add q a_unsat, StateSet.add q a_rem, a_kept, a_todo
+                else
+                  let new_tr = Transition.make (q, lab, new_phi) in
+                  (a_sat, a_unsat, a_rem, StateSet.add q a_kept, (TransList.cons new_tr a_todo))
+            ) old_todo (old_sat, old_unsat, StateSet.empty, StateSet.empty, TransList.nil)
+        in
+        (* States that have been removed from the todo list and not kept are now
+           unsatisfiable *)
+        let unsat = StateSet.union unsat (StateSet.diff removed kept) in
+        (* States that were found once to be satisfiable remain so *)
+        let unsat = StateSet.diff unsat sat in
+        let new_config = Config.make { old_config.Config.node with sat; unsat; todo; } in
+        Cache.N4.add auto.cache4 oid fcsid nssid psid new_config;
+        new_config
     in
-    if new_ss == ss then res else
-      loop new_ltrs new_ss
+    if res == old_config then res else loop res
   in
-  loop ltrs ss
-
-
-
-
+  loop ss
 
 (*
   [add_trans a q labels f] adds a transition [(q,labels) -> f] to the
@@ -325,7 +412,7 @@ let _flush_str_fmt () = pp_print_flush _str_fmt ();
 
 let print fmt a =
   fprintf fmt
-    "\nInternal UID: %i@\n\
+    "Internal UID: %i@\n\
      States: %a@\n\
      Selection states: %a@\n\
      Alternating transitions:@\n"
@@ -354,14 +441,15 @@ let print fmt a =
   in
   let line = Pretty.line (max_all + max_pre + 6) in
   let prev_q = ref State.dummy in
+  fprintf fmt "%s@\n" line;
   List.iter (fun (q, s1, s2, s3) ->
-    if !prev_q != q && !prev_q != State.dummy then fprintf fmt " %s\n%!"  line;
+    if !prev_q != q && !prev_q != State.dummy then fprintf fmt "%s@\n"  line;
     prev_q := q;
-    fprintf fmt " %s, %s" s1 s2;
+    fprintf fmt "%s, %s" s1 s2;
     fprintf fmt "%s" (Pretty.padding (max_pre - Pretty.length s1 - Pretty.length s2));
-    fprintf fmt " %s  %s@\n%!" Pretty.right_arrow s3;
+    fprintf fmt " %s  %s@\n" Pretty.right_arrow s3;
   ) strs_strings;
-  fprintf fmt " %s\n%!" line
+  fprintf fmt "%s@\n" line
 
 (*
   [complete transitions a] ensures that for each state q
@@ -396,7 +484,6 @@ let cleanup_states a =
   in
   StateSet.iter loop a.selection_states;
   let unused = StateSet.diff a.states !memo in
-  eprintf "Unused states %a\n%!" StateSet.print unused;
   StateSet.iter (fun q -> Hashtbl.remove a.transitions q) unused;
   a.states <- !memo
 
@@ -406,10 +493,6 @@ let cleanup_states a =
 *)
 
 let normalize_negations auto =
-  eprintf "Automaton before normalize_trans:\n";
-  print err_formatter auto;
-  eprintf "--------------------\n%!";
-
   let memo_state = Hashtbl.create 17 in
   let todo = Queue.create () in
   let rec flip b f =