Add functions to normalize an automaton:
authorKim Nguyễn <kn@lri.fr>
Fri, 8 Feb 2013 17:44:11 +0000 (18:44 +0100)
committerKim Nguyễn <kn@lri.fr>
Fri, 8 Feb 2013 17:44:11 +0000 (18:44 +0100)
 (1) Ensures that adding transitions leaves them pairwise disjoint
 (2) Add a function to complete an automaton with dummy states
 (3) Add a normalization function that replaces negative atoms with
     a positive state recognizing the complement

src/auto/ata.ml
src/auto/formula.ml
src/auto/formula.mli

index 5001ebc..ca641b4 100644 (file)
 (***********************************************************************)
 
 (*
-  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-07 10:02:38 CET by Kim Nguyen>
+  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-08 18:43:08 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
 
-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 =
@@ -40,11 +40,12 @@ struct
     let hash n = Hashtbl.hash n
   end
 
-  type ctx = ctx_
+  type ctx = state_ctx
+
   let make_ctx a b c d e =
     { left = a; right = b; up1 = c; up2 = d; epsilon = e }
 
-  include Hcons.Make(Node)
+  include Hcons.Make(Node) 
 
   let print ppf a =
     let _ = flush_str_formatter() in
@@ -68,22 +69,22 @@ struct
   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 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
 
 module SFormula = Formula.Make(Move)
-type t = {
+type 'a t = {
   id : Uid.t;
   mutable states : StateSet.t;
   mutable top_states : StateSet.t;
@@ -92,8 +93,6 @@ type t = {
   transitions: (State.t, (QNameSet.t*SFormula.t) list) Hashtbl.t;
 }
 
-
-
 let next = Uid.make_maker ()
 
 let create () = { id = next ();
@@ -104,18 +103,30 @@ let create () = { id = next ();
                   transitions = Hashtbl.create 17;
  }
 
+
+(*
+  [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
@@ -160,3 +171,85 @@ let print fmt a =
     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
+
+(*
+  [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 a =
+  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 containing 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
+              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
+  StateSet.iter (fun q -> Queue.add (q, true) todo) a.top_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 State.make () in
+          Hashtbl.add memo_state key nq; nq
+    in
+    let trans = Hashtbl.find a.transitions q in
+    let trans' = List.map (fun (lab, f) -> lab, flip b f) trans in
+    Hashtbl.replace a.transitions q' trans'
+  done;
+  Hashtbl.iter (fun (q, b) q' ->
+    if not (b || StateSet.mem q a.bottom_states) then
+      a.bottom_states <- StateSet.add q' a.bottom_states
+  ) memo_state
+
index 70407cf..27bd19a 100644 (file)
@@ -14,7 +14,7 @@
 (***********************************************************************)
 
 (*
-  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-07 10:00:33 CET by Kim Nguyen>
+  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-08 13:38:58 CET by Kim Nguyen>
 *)
 
 INCLUDE "utils.ml"
@@ -26,9 +26,6 @@ open Utils
 
 (** Implementation of hashconsed Boolean formulae *)
 
-type move = [ `Left | `Right | `Epsilon | `Up1 | `Up2 ]
-
-(** Direction for automata predicates *)
 *)
 module type PREDICATE =
 sig
index 3cf240d..a537b2c 100644 (file)
@@ -14,7 +14,7 @@
 (***********************************************************************)
 
 (*
-  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-07 10:03:26 CET by Kim Nguyen>
+  Time-stamp: <Last modified on 2013-02-08 18:36:33 CET by Kim Nguyen>
 *)
 
 module type PREDICATE =
@@ -53,7 +53,7 @@ sig
   (** Equality over formulae *)
 
   val expr : t -> (t,P.t) expr
-  (** Equality over formulae *)
+  (** Return a view of the formulae *)
 
   val compare : t -> t -> int
   (** Comparison of formulae *)