helm/software/components/ng_paramodulation/paramod.ml

   1 (*
   2     ||M||  This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic
   3     ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science
   4     ||T||  Department, University of Bologna, Italy.
   5     ||I||
   6     ||T||  HELM is free software; you can redistribute it and/or
   7     ||A||  modify it under the terms of the GNU General Public License
   8     \   /  version 2 or (at your option) any later version.
   9      \ /   This software is distributed as is, NO WARRANTY.
  10       V_______________________________________________________________ *)
  11
  12 (* $Id: orderings.ml 9869 2009-06-11 22:52:38Z denes $ *)
  13
  14 let debug s = prerr_endline s ;;
  15 let debug _ = ();;
  16
  17 module Paramod (B : Terms.Blob) = struct
  18   exception Failure of string * B.t Terms.bag * int * int
  19   type bag = B.t Terms.bag * int
  20   module Pp = Pp.Pp (B)
  21   module FU = FoUnif.Founif(B)
  22   module IDX = Index.Index(B)
  23   module Sup = Superposition.Superposition(B)
  24   module Utils = FoUtils.Utils(B)
  25   module WeightOrderedPassives =
  26       struct
  27         type t = B.t Terms.passive_clause
  28         let compare = Utils.compare_passive_clauses_weight
  29       end
  30
  31   module AgeOrderedPassives =
  32       struct
  33         type t = B.t Terms.passive_clause
  34         let compare = Utils.compare_passive_clauses_age
  35       end
  36
  37   module WeightPassiveSet = Set.Make(WeightOrderedPassives)
  38   module AgePassiveSet = Set.Make(AgeOrderedPassives)
  39
  40   let add_passive_clause ?(no_weight=false) (passives_w,passives_a) cl =
  41     let cl = if no_weight then (0,cl)
  42     else Utils.mk_passive_clause cl in
  43     WeightPassiveSet.add cl passives_w, AgePassiveSet.add cl passives_a
  44   ;;
  45
  46   let remove_passive_clause (passives_w,passives_a) cl =
  47     let passives_w = WeightPassiveSet.remove cl passives_w in
  48     let passives_a = AgePassiveSet.remove cl passives_a in
  49       passives_w,passives_a
  50   ;;
  51
  52   let add_passive_clauses ?(no_weight=false)
  53       (passives_w,passives_a) new_clauses =
  54     let new_clauses_w,new_clauses_a =
  55       List.fold_left (add_passive_clause ~no_weight)
  56       (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty) new_clauses
  57     in
  58       (WeightPassiveSet.union new_clauses_w passives_w,
  59        AgePassiveSet.union new_clauses_a passives_a)
  60   ;;
  61
  62   let is_passive_set_empty (passives_w,passives_a) =
  63     if (WeightPassiveSet.is_empty passives_w) then begin
  64       assert (AgePassiveSet.is_empty passives_a); true
  65     end else begin
  66       assert (not (AgePassiveSet.is_empty passives_a)); false
  67     end
  68   ;;
  69
  70   let passive_set_cardinal (passives_w,_) = WeightPassiveSet.cardinal passives_w
  71
  72   let passive_empty_set =
  73     (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty)
  74   ;;
  75
  76   let pick_min_passive ~use_age (passives_w,passives_a) =
  77     if use_age then AgePassiveSet.min_elt passives_a
  78     else WeightPassiveSet.min_elt passives_w
  79   ;;
  80
  81   let mk_clause bag maxvar (t,ty) =
  82     let (proof,ty) = B.saturate t ty in
  83     let c, maxvar = Utils.mk_unit_clause maxvar ty proof in
  84     let bag, c = Utils.add_to_bag bag c in
  85     (bag, maxvar), c
  86   ;;
  87
  88   let mk_passive (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
  89   let mk_goal (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
  90
  91   (* TODO : global age over facts and goals (without comparing weights) *)
  92   let select ~use_age passives g_passives =
  93     if is_passive_set_empty passives then begin
  94       assert (not (is_passive_set_empty g_passives));
  95       let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
  96         (true,snd g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
  97     end
  98     else let cl = pick_min_passive ~use_age:use_age passives in
  99       if is_passive_set_empty g_passives then
 100         (false,snd cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 101       else
 102         let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
 103           if (fst cl <= fst g_cl) then
 104             (false,snd cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 105           else
 106             (true,snd g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
 107   ;;
 108
 109   let backward_infer_step bag maxvar actives passives
 110                           g_actives g_passives g_current =
 111     (* superposition left, simplifications on goals *)
 112       debug "infer_left step...";
 113       let bag, maxvar, new_goals =
 114         Sup.infer_left bag maxvar g_current actives
 115       in
 116         debug "Performed infer_left step";
 117         bag, maxvar, actives, passives, g_current::g_actives,
 118     (add_passive_clauses g_passives new_goals)
 119   ;;
 120
 121   let forward_infer_step bag maxvar actives passives g_actives
 122                          g_passives current =
 123     (* forward step *)
 124
 125     (* e = select P           *
 126      * e' = demod A e         *
 127      * A' = demod [e'] A      *
 128      * A'' = A' + e'          *
 129      * e'' = fresh e'         *
 130      * new = supright e'' A'' *
 131      * new'= demod A'' new    *
 132      * P' = P + new'          *)
 133     debug "Forward infer step...";
 134     let bag, maxvar, actives, new_clauses =
 135       Sup.infer_right bag maxvar current actives
 136     in
 137       debug "Demodulating goals with actives...";
 138       (* keep goals demodulated w.r.t. actives and check if solved *)
 139       let bag, g_actives =
 140         List.fold_left
 141           (fun (bag,acc) c ->
 142              match
 143                Sup.simplify_goal ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag acc c
 144              with
 145                | None -> bag, acc
 146                | Some (bag,c) -> bag,c::acc)
 147           (bag,[]) g_actives
 148       in
 149       let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty current in
 150       let bag, maxvar, new_goals =
 151         List.fold_left
 152           (fun (bag,m,acc) g ->
 153              let bag, m, ng = Sup.infer_left bag m g
 154                ([current],ctable) in
 155                bag,m,ng@acc)
 156           (bag,maxvar,[]) g_actives
 157       in
 158         bag, maxvar, actives,
 159     add_passive_clauses passives new_clauses, g_actives,
 160     add_passive_clauses g_passives new_goals
 161   ;;
 162
 163   let rec given_clause ~noinfer
 164     bag maxvar iterno max_steps timeout
 165     actives passives g_actives g_passives
 166   =
 167     let iterno = iterno + 1 in
 168     if iterno = max_steps then
 169       raise (Failure ("No iterations left !",bag,maxvar,iterno));
 170     (* timeout check: gettimeofday called only if timeout set *)
 171     if timeout <> None &&
 172       (match timeout with
 173       | None -> assert false
 174       | Some timeout -> Unix.gettimeofday () > timeout) then
 175         begin
 176           prerr_endline("Last chance: "^string_of_float (Unix.gettimeofday()));
 177           given_clause ~noinfer:true bag maxvar iterno max_steps None
 178             actives passives g_actives g_passives
 179              (*raise (Failure ("Timeout !",bag,maxvar,iterno))*)
 180         end
 181     else
 182
 183     let use_age = iterno mod 10 = 0 in
 184
 185     let rec aux_select bag passives g_passives =
 186       if noinfer &&
 187         is_passive_set_empty passives &&
 188         is_passive_set_empty g_passives then
 189           begin
 190             prerr_endline
 191               ("Last chance: all is indexed " ^ string_of_float
 192                 (Unix.gettimeofday()));
 193             let maxgoals = 100 in
 194             List.fold_left
 195               (fun (acc,i) x ->
 196                  if i < maxgoals then
 197                  ignore(Sup.simplify_goal ~no_demod:true
 198                           maxvar (snd actives) bag acc x)
 199                  else
 200                    ();
 201                  x::acc,i+1)
 202               ([],0) g_actives;
 203             raise (Failure (("Last chance: failed over " ^
 204               string_of_int maxgoals^ " goal " ^
 205               string_of_float (Unix.gettimeofday())),bag,maxvar,0));
 206           end;
 207       let backward,current,passives,g_passives =
 208         select ~use_age:false passives g_passives
 209       in
 210         if backward then
 211          match
 212            if noinfer then Some (bag,current)
 213            else
 214              Sup.simplify_goal
 215                ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag g_actives current
 216          with
 217             | None -> aux_select bag passives g_passives
 218             | Some (bag,g_current) ->
 219                if noinfer then
 220                  let g_actives = g_current :: g_actives in
 221                  bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 222                else
 223                  backward_infer_step bag maxvar actives passives
 224                    g_actives g_passives g_current
 225         else
 226           (* debug ("Selected fact : " ^ Pp.pp_unit_clause current); *)
 227           (*let is_orphan = Sup.orphan_murder bag (fst actives) current in*)
 228           match
 229             if noinfer then bag, Some (current,actives)
 230             else if Sup.orphan_murder bag (fst actives) current then
 231               let (id,_,_,_) = current in
 232               let bag = Terms.M.add id (current,true) bag in
 233                 bag, None
 234             else Sup.keep_simplified current actives bag maxvar
 235           with
 236         (*match Sup.one_pass_simplification current actives bag maxvar with*)
 237               | bag,None -> aux_select bag passives g_passives
 238               | bag,Some (current,actives) ->
 239 (*                  if is_orphan then prerr_endline
 240                       ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause current));
 241                   List.iter (fun x ->
 242                                prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 243                     (fst actives);*)
 244
 245 (*                List.iter (fun (id,_,_,_) -> let (cl,d) =
 246                              Terms.M.find id bag in
 247                              if d then prerr_endline
 248                                ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause cl)))
 249                     (current::fst actives);*)
 250                   if noinfer then
 251                     let actives =
 252                       current::fst actives,
 253                       IDX.index_unit_clause (snd actives) current
 254                     in
 255                     bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 256                   else
 257                     forward_infer_step bag maxvar actives passives
 258                       g_actives g_passives current
 259     in
 260
 261
 262       (*prerr_endline "Active table :";
 263        (List.iter (fun x -> prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 264           (fst actives)); *)
 265
 266     let bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives =
 267       aux_select bag passives g_passives
 268     in
 269       debug
 270         (Printf.sprintf "Number of active goals : %d"
 271            (List.length g_actives));
 272       debug
 273         (Printf.sprintf "Number of passive goals : %d"
 274            (passive_set_cardinal g_passives));
 275       debug
 276         (Printf.sprintf "Number of actives : %d" (List.length (fst actives)));
 277       debug
 278         (Printf.sprintf "Number of passives : %d"
 279            (passive_set_cardinal passives));
 280       given_clause ~noinfer
 281         bag maxvar iterno max_steps timeout
 282         actives passives g_actives g_passives
 283   ;;
 284
 285   let paramod ~max_steps ?timeout (bag,maxvar) ~g_passives ~passives =
 286     let initial_timestamp = Unix.gettimeofday () in
 287     let passives =
 288       add_passive_clauses ~no_weight:true passive_empty_set passives
 289     in
 290     let g_passives =
 291       add_passive_clauses ~no_weight:true passive_empty_set g_passives
 292     in
 293     let g_actives = [] in
 294     let actives = [], IDX.DT.empty in
 295     try
 296      given_clause ~noinfer:false
 297       bag maxvar 0 max_steps timeout actives passives g_actives g_passives
 298     with
 299     | Sup.Success (bag, _, (i,_,_,_)) ->
 300         let l =
 301           let rec traverse ongoal (accg,acce) i =
 302             match Terms.M.find i bag with
 303               | (id,_,_,Terms.Exact _),_ ->
 304                 if ongoal then [i],acce else
 305                   if (List.mem i acce) then accg,acce else accg,acce@[i]
 306               | (_,_,_,Terms.Step (_,i1,i2,_,_,_)),_ ->
 307                 if (not ongoal) && (List.mem i acce) then accg,acce
 308                 else
 309                     let accg,acce =
 310                     traverse false (traverse ongoal (accg,acce) i1) i2
 311                   in
 312                     if ongoal then i::accg,acce else accg,i::acce
 313           in
 314           let gsteps,esteps = traverse true ([],[]) i in
 315             (List.rev esteps)@gsteps
 316         in
 317 (*        List.iter (fun id -> let (cl,d) =
 318                        Terms.M.find id bag in
 319                     if d then prerr_endline (Pp.pp_unit_clause cl)) l;*)
 320         prerr_endline
 321           (Printf.sprintf "Found proof, %fs"
 322             (Unix.gettimeofday() -. initial_timestamp));
 323         (*
 324         prerr_endline "Proof:";
 325         List.iter (fun x ->
 326           prerr_endline (Pp.pp_unit_clause (fst(Terms.M.find x bag)))) l;
 327         *)
 328         [ bag, i, l ]
 329     | Failure (msg,_bag,_maxvar,iterno) ->
 330         prerr_endline msg;
 331         prerr_endline (Printf.sprintf "FAILURE in %d iterations" iterno);
 332         []
 333   ;;
 334
 335 end