Implement the ranked automata evaluation to guarantee a O(|D|x|Q|)
[tatoo.git] / src / run.ml
index ca162a1..2dd5ad5 100644 (file)
@@ -17,6 +17,25 @@ INCLUDE "utils.ml"
 open Format
 open Misc
 
+type stats = { run : int;
+               tree_size : int;
+               cache2_access : int;
+               cache2_hit : int;
+               cache5_access : int;
+               cache5_hit : int;
+             }
+
+let cache2_hit = ref 0
+let cache2_access = ref 0
+let cache5_hit = ref 0
+let cache5_access = ref 0
+let reset_stat_counters () =
+  cache2_hit := 0;
+  cache2_access := 0;
+  cache5_hit := 0;
+  cache5_access := 0
+
+
 module Make (T : Tree.S) =
  struct
 
@@ -60,10 +79,11 @@ module Make (T : Tree.S) =
    end
 
    type node_status = {
+     rank : int;
      sat : StateSet.t;  (* States that are satisfied at the current node *)
      todo : StateSet.t; (* States that remain to be proven *)
-                        (* For every node_status and automaton a:
-                           a.states - (sat U todo) = unsat *)
+        (* For every node_status and automaton a,
+           a.states - (sat U todo) = unsat *)
      summary : NodeSummary.t; (* Summary of the shape of the node *)
    }
 (* Describe what is kept at each node for a run *)
@@ -74,28 +94,33 @@ module Make (T : Tree.S) =
          type t = node_status
          let equal c d =
            c == d ||
+             c.rank == d.rank &&
              c.sat == d.sat &&
              c.todo == d.todo &&
              c.summary == d.summary
 
          let hash c =
-           HASHINT3((c.sat.StateSet.id :> int),
+           HASHINT4(c.rank,
+                    (c.sat.StateSet.id :> int),
                     (c.todo.StateSet.id :> int),
                     c.summary)
        end
        )
        let print ppf s =
          fprintf ppf
-           "{ sat: %a; todo: %a; summary: _ }"
+           "{ rank: %i; sat: %a; todo: %a; summary: _ }"
+           s.node.rank
            StateSet.print s.node.sat
            StateSet.print s.node.todo
      end
 
    let dummy_status =
-     NodeStatus.make { sat = StateSet.empty;
-                       todo = StateSet.empty;
-                       summary = NodeSummary.dummy;
-                     }
+     NodeStatus.make {
+       rank = -1;
+       sat = StateSet.empty;
+       todo = StateSet.empty;
+       summary = NodeSummary.dummy;
+     }
 
 
    type run = {
@@ -152,7 +177,7 @@ END
 
    let html tree node i config msg =
      let config = config.NodeStatus.node in
-     Html.trace ~msg:msg 
+     Html.trace ~msg:msg
        (T.preorder tree node) i
        config.todo
        config.sat
@@ -171,6 +196,7 @@ END
 
    let get_form cache2 auto tag q =
      let phi =
+       incr cache2_access;
        Cache.N2.find cache2 (tag.QName.id :> int) (q :> int)
      in
      if phi == dummy_form then
@@ -181,7 +207,10 @@ END
            (tag.QName.id :> int)
            (q :> int) phi
        in phi
-     else phi
+     else begin
+       incr cache2_hit;
+       phi
+     end
 
    type trivalent = False | True | Unknown
    let of_bool = function false -> False | true -> True
@@ -199,14 +228,12 @@ END
 
  (* Define as macros to get lazyness *)
 DEFINE OR_(t1,t2) =
-     let __t1 = (t1) in
      match t1 with
        False -> (t2)
      | True -> True
      | Unknown -> if (t2) == True then True else Unknown
 
 DEFINE AND_(t1,t2) =
-     let __t1 = (t1) in
      match t1 with
        False -> False
      | True -> (t2)
@@ -231,7 +258,9 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
                            | `Parent | `Previous_sibling -> ps
                            | `Stay -> ss
                          in
-                         if sum == dummy_status || StateSet.mem q n_sum.todo then
+                         if sum == dummy_status
+                           || n_sum.rank < ss.NodeStatus.node.rank
+                           || StateSet.mem q n_sum.todo then
                            Unknown
                          else
                            of_bool (b == StateSet.mem q n_sum.sat)
@@ -258,13 +287,25 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
          let phi =
            get_form cache2 auto tag q
          in
+
          let v = eval_form phi fcs nss ps old_status old_summary in
+(*
+         Logger.msg `STATS "Evaluating for tag %a, state %a@\ncontext: %a@\nleft: %a@\nright: %a@\n\t formula %a yields %s"
+           QName.print tag
+           State.print q
+           NodeStatus.print old_status
+           NodeStatus.print fcs
+           NodeStatus.print nss
+           Ata.Formula.print phi
+           (match v with True -> "True" | False -> "False" | _ -> "Unknown");
+*)
          match v with
            True -> StateSet.add q a_sat, a_todo
          | False -> acc
          | Unknown -> a_sat, StateSet.add q a_todo
        ) old_todo (old_sat, StateSet.empty)
      in
+  (*   Logger.msg `STATS ""; *)
      if old_sat != sat || old_todo != todo then
        NodeStatus.make { os_node with sat; todo }
      else old_status
@@ -283,7 +324,8 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
      let ssid = (ss.NodeStatus.id :> int) in
      let tagid = (tag.QName.id :> int) in
      let res = Cache.N5.find cache5 tagid ssid fcsid nssid psid in
-     if res != dummy_status then res
+     incr cache5_access;
+     if res != dummy_status then begin incr cache5_hit; res end
      else let new_status = loop ss in
           Cache.N5.add cache5 tagid ssid fcsid nssid psid new_status;
           new_status
@@ -291,17 +333,18 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
 
 
   let top_down run =
-    let _i = run.pass in
+    let i = run.pass in
     let tree = run.tree in
     let auto = run.auto in
     let status = run.status in
     let cache2 = run.cache2 in
     let cache5 = run.cache5 in
     let unstable = run.unstable in
-    let init_todo = StateSet.diff (Ata.get_states auto) (Ata.get_starting_states auto) in
+    let states_by_rank = Ata.get_states_by_rank auto in
+    let init_todo = states_by_rank.(i) in
     let rec loop node =
       let node_id = T.preorder tree node in
-      if node == T.nil || not (Bitvector.get unstable node_id) then false else begin
+      if node == T.nil (*|| not (Bitvector.get unstable node_id)*) then false else begin
         let parent = T.parent tree node in
         let fc = T.first_child tree node in
         let fc_id = T.preorder tree fc in
@@ -312,17 +355,22 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
 
         let status0 =
           let c = unsafe_get_status status node_id in
-          if c == dummy_status then
-            (* first time we visit the node *)
+          if c.NodeStatus.node.rank < i then
+            (* first time we visit the node during this run *)
             NodeStatus.make
-              { sat = StateSet.empty;
+              { rank = i;
+                sat = c.NodeStatus.node.sat;
                 todo = init_todo;
-                summary = NodeSummary.make
-                  (node == T.first_child tree parent) (* is_left *)
-                  (node == T.next_sibling tree parent) (* is_right *)
-                  (fc != T.nil) (* has_left *)
-                  (ns != T.nil) (* has_right *)
-                  (T.kind tree node) (* kind *)
+                summary = let summary = c.NodeStatus.node.summary
+                          in
+                          if summary != NodeSummary.dummy then summary
+                          else
+                            NodeSummary.make
+                              (node == T.first_child tree parent) (* is_left *)
+                              (node == T.next_sibling tree parent) (* is_right *)
+                              (fc != T.nil) (* has_left *)
+                              (ns != T.nil) (* has_right *)
+                              (T.kind tree node) (* kind *)
               }
           else c
         in
@@ -447,7 +495,8 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
       let ns = T.next_sibling tree node in
       let status0 =
         NodeStatus.make
-          { sat = Ata.get_starting_states auto;
+          { rank = 0;
+            sat = Ata.get_starting_states auto;
             todo =
               StateSet.diff (Ata.get_states auto) (Ata.get_starting_states auto);
             summary = NodeSummary.make
@@ -461,14 +510,17 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
       let node_id = T.preorder tree node in
       status.(node_id) <- status0) list
 
-
+  let tree_size = ref 0
+  let pass = ref 0
   let compute_run auto tree nodes =
+    pass := 0;
+    tree_size := T.size tree;
     let run = make auto tree in
     prepare_run run nodes;
-    while run.redo do
+    for i = 0 to Ata.get_max_rank auto do
       top_down run
     done;
-
+    pass := Ata.get_max_rank auto + 1;
     IFTRACE(Html.gen_trace auto (module T : Tree.S with type t = T.t) tree);
 
     run
@@ -481,4 +533,13 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
     let r = compute_run auto tree nodes in
     get_results r
 
+  let stats () = {
+    tree_size = !tree_size;
+    run = !pass;
+    cache2_access = !cache2_access;
+    cache2_hit = !cache2_hit;
+    cache5_access = !cache5_access;
+    cache5_hit = !cache5_hit;
+  }
+
 end