components/tactics/continuationals.ml

   1 (* Copyright (C) 2005, HELM Team.
   2  *
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   4  * Library of Mathematics, developed at the Computer Science
   5  * Department, University of Bologna, Italy.
   6  *
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  18  * along with HELM; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  20  * MA  02111-1307, USA.
  21  *
  22  * For details, see the HELM World-Wide-Web page,
  23  * http://helm.cs.unibo.it/
  24  *)
  25
  26 (* $Id$ *)
  27
  28 open Printf
  29
  30 let debug = false
  31 let debug_print s = if debug then prerr_endline (Lazy.force s) else ()
  32
  33 exception Error of string lazy_t
  34 let fail msg = raise (Error msg)
  35
  36 type goal = ProofEngineTypes.goal
  37
  38 module Stack =
  39 struct
  40   type switch = Open of goal | Closed of goal
  41   type locator = int * switch
  42   type tag = [ `BranchTag | `FocusTag | `NoTag ]
  43   type entry = locator list * locator list * locator list * tag
  44   type t = entry list
  45
  46   let empty = [ [], [], [], `NoTag ]
  47
  48   let fold ~env ~cont ~todo init stack =
  49     let rec aux acc depth =
  50       function
  51       | [] -> acc
  52       | (locs, todos, conts, tag) :: tl ->
  53           let acc = List.fold_left (fun acc -> env acc depth tag)  acc locs in
  54           let acc = List.fold_left (fun acc -> cont acc depth tag) acc conts in
  55           let acc = List.fold_left (fun acc -> todo acc depth tag) acc todos in
  56           aux acc (depth + 1) tl
  57     in
  58     assert (stack <> []);
  59     aux init 0 stack
  60
  61   let iter ~env ~cont ~todo =
  62     fold ~env:(fun _ -> env) ~cont:(fun _ -> cont) ~todo:(fun _ -> todo) ()
  63
  64   let map ~env ~cont ~todo =
  65     let depth = ref ~-1 in
  66     List.map
  67       (fun (s, t, c, tag) ->
  68         incr depth;
  69         let d = !depth in
  70         env d tag s, todo d tag t, cont d tag c, tag)
  71
  72   let is_open = function _, Open _ -> true | _ -> false
  73   let close = function n, Open g -> n, Closed g | l -> l
  74   let filter_open = List.filter is_open
  75   let is_fresh = function n, Open _ when n > 0 -> true | _ -> false
  76   let goal_of_loc = function _, Open g | _, Closed g -> g
  77   let goal_of_switch = function Open g | Closed g -> g
  78   let switch_of_loc = snd
  79
  80   let zero_pos = List.map (fun g -> 0, Open g)
  81
  82   let init_pos locs =
  83     let pos = ref 0 in  (* positions are 1-based *)
  84     List.map (function _, sw -> incr pos; !pos, sw) locs
  85
  86   let extract_pos i =
  87     let rec aux acc =
  88       function
  89       | [] -> fail (lazy (sprintf "relative position %d not found" i))
  90       | (i', _) as loc :: tl when i = i' -> loc, (List.rev acc) @ tl
  91       | hd :: tl -> aux (hd :: acc) tl
  92     in
  93     aux []
  94
  95   let deep_close gs =
  96     let close _ _ =
  97       List.map (fun l -> if List.mem (goal_of_loc l) gs then close l else l)
  98     in
  99     let rm _ _ = List.filter (fun l -> not (List.mem (goal_of_loc l) gs)) in
 100     map ~env:close ~cont:rm ~todo:rm
 101
 102   let rec find_goal =
 103     function
 104     | [] -> raise (Failure "Continuationals.find_goal")
 105     | (l :: _,   _   ,   _   , _) :: _ -> goal_of_loc l
 106     | (  _   ,   _   , l :: _, _) :: _ -> goal_of_loc l
 107     | (  _   , l :: _,   _   , _) :: _ -> goal_of_loc l
 108     | _ :: tl -> find_goal tl
 109
 110   let is_empty =
 111     function
 112     | [] -> assert false
 113     | [ [], [], [], `NoTag ] -> true
 114     | _ -> false
 115
 116   let of_metasenv metasenv =
 117     let goals = List.map (fun (g, _, _) -> g) metasenv in
 118     [ zero_pos goals, [], [], `NoTag ]
 119
 120   let head_switches =
 121     function
 122     | (locs, _, _, _) :: _ -> List.map switch_of_loc locs
 123     | [] -> assert false
 124
 125   let head_goals =
 126     function
 127     | (locs, _, _, _) :: _ -> List.map goal_of_loc locs
 128     | [] -> assert false
 129
 130   let head_tag =
 131     function
 132     | (_, _, _, tag) :: _ -> tag
 133     | [] -> assert false
 134
 135   let shift_goals =
 136     function
 137     | _ :: (locs, _, _, _) :: _ -> List.map goal_of_loc locs
 138     | [] -> assert false
 139     | _ -> []
 140
 141   let open_goals stack =
 142     let add_open acc _ _ l = if is_open l then goal_of_loc l :: acc else acc in
 143     List.rev (fold ~env:add_open ~cont:add_open ~todo:add_open [] stack)
 144
 145   let (@+) = (@)  (* union *)
 146
 147   let (@-) s1 s2 =  (* difference *)
 148     List.fold_right
 149       (fun e acc -> if List.mem e s2 then acc else e :: acc)
 150       s1 []
 151
 152   let (@~-) locs gs = (* remove some goals from a locators list *)
 153     List.fold_right
 154       (fun loc acc -> if List.mem (goal_of_loc loc) gs then acc else loc :: acc)
 155       locs []
 156
 157   let pp stack =
 158     let pp_goal = string_of_int in
 159     let pp_switch =
 160       function Open g -> "o" ^ pp_goal g | Closed g -> "c" ^ pp_goal g
 161     in
 162     let pp_loc (i, s) = string_of_int i ^ pp_switch s in
 163     let pp_env env = sprintf "[%s]" (String.concat ";" (List.map pp_loc env)) in
 164     let pp_tag = function `BranchTag -> "B" | `FocusTag -> "F" | `NoTag -> "N" in
 165     let pp_stack_entry (env, todo, cont, tag) =
 166       sprintf "(%s, %s, %s, %s)" (pp_env env) (pp_env todo) (pp_env cont)
 167         (pp_tag tag)
 168     in
 169     String.concat " :: " (List.map pp_stack_entry stack)
 170 end
 171
 172 module type Status =
 173 sig
 174   type input_status
 175   type output_status
 176
 177   type tactic
 178
 179   val id_tactic : tactic
 180   val mk_tactic : (input_status -> output_status) -> tactic
 181   val apply_tactic : tactic -> input_status -> output_status
 182
 183   val get_status: input_status -> ProofEngineTypes.status
 184   val get_proof: output_status -> ProofEngineTypes.proof
 185   val goals : output_status -> goal list * goal list (** opened, closed goals *)
 186   val set_goals: goal list * goal list -> output_status -> output_status
 187   val get_stack : input_status -> Stack.t
 188   val set_stack : Stack.t -> output_status -> output_status
 189
 190   val inject : input_status -> output_status
 191   val focus : goal -> output_status -> input_status
 192 end
 193
 194 module type C =
 195 sig
 196   type input_status
 197   type output_status
 198   type tactic
 199
 200   type tactical =
 201     | Tactic of tactic
 202     | Skip
 203
 204   type t =
 205     | Dot
 206     | Semicolon
 207
 208     | Branch
 209     | Shift
 210     | Pos of int list
 211     | Wildcard
 212     | Merge
 213
 214     | Focus of goal list
 215     | Unfocus
 216
 217     | Tactical of tactical
 218
 219   val eval: t -> input_status -> output_status
 220 end
 221
 222 module Make (S: Status) =
 223 struct
 224   open Stack
 225
 226   type input_status = S.input_status
 227   type output_status = S.output_status
 228   type tactic = S.tactic
 229
 230   type tactical =
 231     | Tactic of tactic
 232     | Skip
 233
 234   type t =
 235     | Dot
 236     | Semicolon
 237     | Branch
 238     | Shift
 239     | Pos of int list
 240     | Wildcard
 241     | Merge
 242     | Focus of goal list
 243     | Unfocus
 244     | Tactical of tactical
 245
 246   let pp_t =
 247     function
 248     | Dot -> "Dot"
 249     | Semicolon -> "Semicolon"
 250     | Branch -> "Branch"
 251     | Shift -> "Shift"
 252     | Pos i -> "Pos " ^ (String.concat "," (List.map string_of_int i))
 253     | Wildcard -> "Wildcard"
 254     | Merge -> "Merge"
 255     | Focus gs ->
 256         sprintf "Focus [%s]" (String.concat "; " (List.map string_of_int gs))
 257     | Unfocus -> "Unfocus"
 258     | Tactical _ -> "Tactical <abs>"
 259
 260   let eval_tactical tactical ostatus switch =
 261     match tactical, switch with
 262     | Tactic tac, Open n ->
 263         let ostatus = S.apply_tactic tac (S.focus n ostatus) in
 264         let opened, closed = S.goals ostatus in
 265         ostatus, opened, closed
 266     | Skip, Closed n -> ostatus, [], [n]
 267     | Tactic _, Closed _ -> fail (lazy "can't apply tactic to a closed goal")
 268     | Skip, Open _ -> fail (lazy "can't skip an open goal")
 269
 270   let eval cmd istatus =
 271     let stack = S.get_stack istatus in
 272     debug_print (lazy (sprintf "EVAL CONT %s <- %s" (pp_t cmd) (pp stack)));
 273     let new_stack stack = S.inject istatus, stack in
 274     let ostatus, stack =
 275       match cmd, stack with
 276       | _, [] -> assert false
 277       | Tactical tac, (g, t, k, tag) :: s ->
 278 (* COMMENTED OUT TO ALLOW PARAMODULATION TO DO A
 279  *   auto paramodulation.try assumption.
 280  * EVEN IF NO GOALS ARE LEFT OPEN BY AUTO.
 281
 282   if g = [] then fail (lazy "can't apply a tactic to zero goals");
 283
 284 *)
 285           debug_print (lazy ("context length " ^string_of_int (List.length g)));
 286           let rec aux s go gc =
 287             function
 288             | [] -> s, go, gc
 289             | loc :: loc_tl ->
 290                 debug_print (lazy "inner eval tactical");
 291                 let s, go, gc =
 292                   if List.exists ((=) (goal_of_loc loc)) gc then
 293                     s, go, gc
 294                   else
 295                     let s, go', gc' = eval_tactical tac s (switch_of_loc loc) in
 296                     s, (go @- gc') @+ go', gc @+ gc'
 297                 in
 298                 aux s go gc loc_tl
 299           in
 300           let s0, go0, gc0 = S.inject istatus, [], [] in
 301           let sn, gon, gcn = aux s0 go0 gc0 g in
 302           debug_print (lazy ("opened: "
 303             ^ String.concat " " (List.map string_of_int gon)));
 304           debug_print (lazy ("closed: "
 305             ^ String.concat " " (List.map string_of_int gcn)));
 306           let stack =
 307             (zero_pos gon, t @~- gcn, k @~- gcn, tag) :: deep_close gcn s
 308           in
 309           sn, stack
 310       | Dot, ([], _, [], _) :: _ ->
 311           (* backward compatibility: do-nothing-dot *)
 312           new_stack stack
 313       | Dot, (g, t, k, tag) :: s ->
 314           (match filter_open g, k with
 315           | loc :: loc_tl, _ -> new_stack (([ loc ], t, loc_tl @+ k, tag) :: s)
 316           | [], loc :: k ->
 317               assert (is_open loc);
 318               new_stack (([ loc ], t, k, tag) :: s)
 319           | _ -> fail (lazy "can't use \".\" here"))
 320       | Semicolon, _ -> new_stack stack
 321       | Branch, (g, t, k, tag) :: s ->
 322           (match init_pos g with
 323           | [] | [ _ ] -> fail (lazy "too few goals to branch");
 324           | loc :: loc_tl ->
 325               new_stack
 326                 (([ loc ], [], [], `BranchTag) :: (loc_tl, t, k, tag) :: s))
 327       | Shift, (g, t, k, `BranchTag) :: (g', t', k', tag) :: s ->
 328           (match g' with
 329           | [] -> fail (lazy "no more goals to shift")
 330           | loc :: loc_tl ->
 331               new_stack
 332                 (([ loc ], t @+ filter_open g @+ k, [],`BranchTag)
 333                 :: (loc_tl, t', k', tag) :: s))
 334       | Shift, _ -> fail (lazy "can't shift goals here")
 335       | Pos i_s, ([ loc ], t, [],`BranchTag) :: (g', t', k', tag) :: s
 336         when is_fresh loc ->
 337           let l_js = List.filter (fun (i, _) -> List.mem i i_s) ([loc] @+ g') in
 338           new_stack
 339             ((l_js, t , [],`BranchTag)
 340              :: (([ loc ] @+ g') @- l_js, t', k', tag) :: s)
 341       | Pos _, _ -> fail (lazy "can't use relative positioning here")
 342       | Wildcard, ([ loc ] , t, [], `BranchTag) :: (g', t', k', tag) :: s
 343           when is_fresh loc ->
 344             new_stack
 345               (([loc] @+ g', t, [], `BranchTag)
 346                 :: ([], t', k', tag) :: s)
 347       | Wildcard, _ -> fail (lazy "can't use wildcard here")
 348       | Merge, (g, t, k,`BranchTag) :: (g', t', k', tag) :: s ->
 349           new_stack ((t @+ filter_open g @+ g' @+ k, t', k', tag) :: s)
 350       | Merge, _ -> fail (lazy "can't merge goals here")
 351       | Focus [], _ -> assert false
 352       | Focus gs, s ->
 353           let stack_locs =
 354             let add_l acc _ _ l = if is_open l then l :: acc else acc in
 355             Stack.fold ~env:add_l ~cont:add_l ~todo:add_l [] s
 356           in
 357           List.iter
 358             (fun g ->
 359               if not (List.exists (fun l -> goal_of_loc l = g) stack_locs) then
 360                 fail (lazy (sprintf "goal %d not found (or closed)" g)))
 361             gs;
 362           new_stack ((zero_pos gs, [], [], `FocusTag) :: deep_close gs s)
 363       | Unfocus, ([], [], [], `FocusTag) :: s -> new_stack s
 364       | Unfocus, _ -> fail (lazy "can't unfocus, some goals are still open")
 365     in
 366     debug_print (lazy (sprintf "EVAL CONT %s -> %s" (pp_t cmd) (pp stack)));
 367     S.set_stack stack ostatus
 368 end
 369