Add a first runtime function. Positive fragment seems to work.
[tatoo.git] / src / auto / ata.ml
index 5001ebc..f4f11db 100644 (file)
 (***********************************************************************)
 
 (*
-  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-07 10:02:38 CET by Kim Nguyen>
+  Time-stamp: <Last modified on 2013-03-05 16:31:57 CET by Kim Nguyen>
 *)
 
+INCLUDE "utils.ml"
 open Format
 open Utils
 
 type move = [ `Left | `Right | `Up1 | `Up2 | `Epsilon ]
-type state_ctx = { left : StateSet.t;
-                   right : StateSet.t;
-                   up1 : StateSet.t;
-                   up2 : StateSet.t;
-                   epsilon : StateSet.t}
-type ctx_ = { mutable positive : state_ctx;
-             mutable negative : state_ctx }
+type state_ctx = { mutable left : StateSet.t;
+             mutable right : StateSet.t;
+             mutable up1 : StateSet.t;
+             mutable up2 : StateSet.t;
+             mutable epsilon : StateSet.t}
+
 type pred_ = move * bool * State.t
+let make_ctx a b c d e =
+  { left = a; right = b; up1 = c; up2 = d; epsilon = e }
+
+let print_ctx fmt c = fprintf fmt "{ left : %a; right : %a; up1: %a ; up2 : %a; epsilon : %a }"
+  StateSet.print c.left StateSet.print c.right StateSet.print c.up1 StateSet.print c.up2
+  StateSet.print c.epsilon
 
-module Move : (Formula.PREDICATE with type data = pred_ and type ctx = ctx_ ) =
+module Move : (Formula.PREDICATE with type data = pred_ and type ctx = state_ctx ) =
 struct
 
   module Node =
@@ -40,15 +46,18 @@ struct
     let hash n = Hashtbl.hash n
   end
 
-  type ctx = ctx_
-  let make_ctx a b c d e =
-    { left = a; right = b; up1 = c; up2 = d; epsilon = e }
+  type ctx = state_ctx
+
 
   include Hcons.Make(Node)
+  let _pr_buff = Buffer.create 10
+  let _str_fmt = formatter_of_buffer _pr_buff
+  let _flush_str_fmt () = pp_print_flush _str_fmt ();
+    let s = Buffer.contents _pr_buff in
+    Buffer.clear _pr_buff; s
 
   let print ppf a =
-    let _ = flush_str_formatter() in
-    let fmt = str_formatter in
+    let _ = _flush_str_fmt () in
 
     let m, b, s = a.node in
     let dir,num =
@@ -59,26 +68,26 @@ struct
       | `Up1 -> Pretty.up_arrow, Pretty.subscript 1
       | `Up2 -> Pretty.up_arrow, Pretty.subscript 2
     in
-    fprintf fmt "%s%s" dir num;
-    State.print fmt s;
-    let str = flush_str_formatter() in
+    fprintf _str_fmt "%s%s" dir num;
+    State.print _str_fmt s;
+    let str = _flush_str_fmt () in
     if b then fprintf ppf "%s" str
     else Pretty.pp_overline ppf str
 
   let neg p =
     let l, b, s = p.node in
     make (l, not b, s)
-
+  exception NegativeAtom of (move*State.t)
   let eval ctx p =
     let l, b, s = p.node in
-    let nctx = if b then ctx.positive else ctx.negative in
+    if not b then raise (NegativeAtom(l,s));
     StateSet.mem s begin
       match l with
-        `Left -> nctx.left
-      | `Right -> nctx.right
-      | `Up1 -> nctx.up1
-      | `Up2 -> nctx.up2
-      | `Epsilon -> nctx.epsilon
+        `Left -> ctx.left
+      | `Right -> ctx.right
+      | `Up1 -> ctx.up1
+      | `Up2 -> ctx.up2
+      | `Epsilon -> ctx.epsilon
     end
 end
 
@@ -92,8 +101,6 @@ type t = {
   transitions: (State.t, (QNameSet.t*SFormula.t) list) Hashtbl.t;
 }
 
-
-
 let next = Uid.make_maker ()
 
 let create () = { id = next ();
@@ -104,28 +111,54 @@ let create () = { id = next ();
                   transitions = Hashtbl.create 17;
  }
 
+
+let get_trans a states tag =
+  StateSet.fold (fun q acc0 ->
+    try
+      let trs = Hashtbl.find a.transitions q in
+      List.fold_left (fun acc1 (labs, phi) ->
+        if QNameSet.mem tag labs then (q,phi)::acc1 else acc1) acc0 trs
+    with Not_found -> acc0
+  ) states []
+
+(*
+  [add_trans a q labels f] adds a transition [(q,labels) -> f] to the
+  automaton [a] but ensures that transitions remains pairwise disjoint
+*)
+
 let add_trans a q s f =
   let trs = try Hashtbl.find a.transitions q with Not_found -> [] in
-  let rem, ntrs =
-    List.fold_left (fun (rem, atrs) ((labs, phi) as tr) ->
-      let nlabs = QNameSet.inter labs rem in
-      if QNameSet.is_empty nlabs then
-        (rem, tr :: atrs)
-      else
-        let nrem = QNameSet.diff rem labs in
-        nrem, (nlabs, SFormula.or_ phi f)::atrs
-    ) (s, []) trs
+  let cup, ntrs =
+    List.fold_left (fun (acup, atrs) (labs, phi) ->
+      let lab1 = QNameSet.inter labs s in
+      let lab2 = QNameSet.diff labs s in
+      let tr1 =
+        if QNameSet.is_empty lab1 then []
+        else [ (lab1, SFormula.or_ phi f) ]
+      in
+      let tr2 =
+        if QNameSet.is_empty lab2 then []
+        else [ (lab2, SFormula.or_ phi f) ]
+      in
+      (QNameSet.union acup labs, tr1@ tr2 @ atrs)
+    ) (QNameSet.empty, []) trs
   in
+  let rem = QNameSet.diff s cup in
   let ntrs = if QNameSet.is_empty rem then ntrs
     else (rem, f) :: ntrs
   in
   Hashtbl.replace a.transitions q ntrs
 
+let _pr_buff = Buffer.create 50
+let _str_fmt = formatter_of_buffer _pr_buff
+let _flush_str_fmt () = pp_print_flush _str_fmt ();
+  let s = Buffer.contents _pr_buff in
+  Buffer.clear _pr_buff; s
 
 let print fmt a =
   fprintf fmt
-    "Unique ID: %i@\n\
-     States %a@\n\
+    "\nInternal UID: %i@\n\
+     States: %a@\n\
      Top states: %a@\n\
      Bottom states: %a@\n\
      Selection states: %a@\n\
@@ -141,22 +174,117 @@ let print fmt a =
       a.transitions
       []
   in
-  let sorted_trs = List.stable_sort (fun (q1, s1, phi1) (q2, s2, phi2) ->
+  let sorted_trs = List.stable_sort (fun (q1, s1, _) (q2, s2, _) ->
     let c = State.compare q1 q2 in - (if c == 0 then QNameSet.compare s1 s2 else c))
     trs
   in
-  let sfmt = str_formatter in
-  let _ = flush_str_formatter () in
-  let strs_strings, maxs = List.fold_left (fun (accl, accm) (q, s, f) ->
-    let s1 = State.print sfmt q; flush_str_formatter () in
-    let s2 = QNameSet.print sfmt s; flush_str_formatter () in
-    let s3 = SFormula.print sfmt f; flush_str_formatter () in
-    ( (s1, s2, s3) :: accl,
-      max
-        accm (2 + String.length s1 + String.length s2))
-  ) ([], 0) sorted_trs
+  let _ = _flush_str_fmt () in
+  let strs_strings, max_pre, max_all = List.fold_left (fun (accl, accp, acca) (q, s, f) ->
+    let s1 = State.print _str_fmt q; _flush_str_fmt () in
+    let s2 = QNameSet.print _str_fmt s;  _flush_str_fmt () in
+    let s3 = SFormula.print _str_fmt f;  _flush_str_fmt () in
+    let pre = Pretty.length s1 + Pretty.length s2 in
+    let all = Pretty.length s3 in
+    ( (q, s1, s2, s3) :: accl, max accp pre, max acca all)
+  ) ([], 0, 0) sorted_trs
   in
-  List.iter (fun (s1, s2, s3) ->
-    fprintf fmt "%s, %s" s1 s2;
-    fprintf fmt "%s" (Pretty.padding (maxs - String.length s1 - String.length s2 - 2));
-    fprintf fmt "%s  %s@\n" Pretty.right_arrow s3) strs_strings
+  let line = Pretty.line (max_all + max_pre + 6) in
+  let prev_q = ref State.dummy in
+  List.iter (fun (q, s1, s2, s3) ->
+    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" (Pretty.padding (max_pre - Pretty.length s1 - Pretty.length s2));
+    fprintf fmt " %s  %s@\n%!" Pretty.right_arrow s3;
+  ) strs_strings;
+  fprintf fmt " %s\n%!" line
+
+(*
+  [complete transitions a] ensures that for each state q
+  and each symbols s in the alphabet, a transition q, s exists.
+  (adding q, s -> F when necessary).
+*)
+
+let complete_transitions a =
+  StateSet.iter (fun q ->
+    let qtrans = Hashtbl.find a.transitions q in
+    let rem =
+      List.fold_left (fun rem (labels, _) ->
+        QNameSet.diff rem labels) QNameSet.any qtrans
+    in
+    let nqtrans =
+      if QNameSet.is_empty rem then qtrans
+      else
+        (rem, SFormula.false_) :: qtrans
+    in
+    Hashtbl.replace a.transitions q nqtrans
+  ) a.states
+
+(* [normalize_negations a] removes negative atoms in the formula
+   complementing the sub-automaton in the negative states.
+   [TODO check the meaning of negative upward arrows]
+*)
+let normalize_negations auto =
+  let memo_state = Hashtbl.create 17 in
+  let todo = Queue.create () in
+  let rec flip b f =
+    match SFormula.expr f with
+      Formula.True | Formula.False -> if b then f else SFormula.not_ f
+    | Formula.Or(f1, f2) -> (if b then SFormula.or_ else SFormula.and_)(flip b f1) (flip b f2)
+    | Formula.And(f1, f2) -> (if b then SFormula.and_ else SFormula.or_)(flip b f1) (flip b f2)
+    | Formula.Atom(a) -> begin
+      let l, b', q = Move.node a in
+      if b == b' then begin
+        (* a appears positively, either no negation or double negation *)
+        if not (Hashtbl.mem memo_state (q,b)) then Queue.add (q,true) todo;
+        SFormula.atom_ (Move.make (l, true, q))
+      end else begin
+        (* need to reverse the atom
+           either we have a positive state deep below a negation
+           or we have a negative state in a positive formula
+           b' = sign of the state
+           b = sign of the enclosing formula
+        *)
+        let not_q =
+          try
+            (* does the inverted state of q exist ? *)
+            Hashtbl.find memo_state (q, false)
+          with
+            Not_found ->
+              (* create a new state and add it to the todo queue *)
+              let nq = State.make () in
+              if not (StateSet.mem q auto.bottom_states) then
+                auto.bottom_states <- StateSet.add nq auto.bottom_states;
+              if not (StateSet.mem q auto.top_states) then
+                auto.top_states <- StateSet.add nq auto.top_states;
+              Hashtbl.add memo_state (q, false) nq;
+              Queue.add (q, false) todo; nq
+        in
+        SFormula.atom_ (Move.make (l, true, not_q))
+      end
+    end
+  in
+  (* states that are not reachable from a selection stat are not interesting *)
+  StateSet.iter (fun q -> Queue.add (q, true) todo) auto.selection_states;
+
+  while not (Queue.is_empty todo) do
+    let (q, b) as key = Queue.pop todo in
+    let q' =
+      try
+        Hashtbl.find memo_state key
+      with
+        Not_found ->
+          let nq = if b then q else
+              let nq = State.make () in
+              if not (StateSet.mem q auto.bottom_states) then
+                auto.bottom_states <- StateSet.add nq auto.bottom_states;
+              if not (StateSet.mem q auto.top_states) then
+                auto.top_states <- StateSet.add nq auto.top_states;
+              nq
+          in
+          Hashtbl.add memo_state key nq; nq
+    in
+    let trans = Hashtbl.find auto.transitions q in
+    let trans' = List.map (fun (lab, f) -> lab, flip b f) trans in
+    Hashtbl.replace auto.transitions q' trans'
+  done