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 let monster = 500;;
  18
  19 module Paramod (B : Terms.Blob) = struct
  20   exception Failure of string * B.t Terms.bag * int * int
  21   type bag = B.t Terms.bag * int
  22   module Pp = Pp.Pp (B)
  23   module FU = FoUnif.Founif(B)
  24   module IDX = Index.Index(B)
  25   module Sup = Superposition.Superposition(B)
  26   module Utils = FoUtils.Utils(B)
  27   module WeightOrderedPassives =
  28       struct
  29         type t = B.t Terms.passive_clause
  30         let compare = Utils.compare_passive_clauses_weight
  31       end
  32
  33   module AgeOrderedPassives =
  34       struct
  35         type t = B.t Terms.passive_clause
  36         let compare = Utils.compare_passive_clauses_age
  37       end
  38
  39   module WeightPassiveSet = Set.Make(WeightOrderedPassives)
  40   module AgePassiveSet = Set.Make(AgeOrderedPassives)
  41
  42   let add_passive_clause ?(no_weight=false) (passives_w,passives_a) cl =
  43     let cl = if no_weight then (0,cl)
  44     else Utils.mk_passive_clause cl in
  45     WeightPassiveSet.add cl passives_w, AgePassiveSet.add cl passives_a
  46   ;;
  47
  48   let add_passive_goal ?(no_weight=false) (passives_w,passives_a) g =
  49     let g = if no_weight then (0,g)
  50     else Utils.mk_passive_goal g in
  51     WeightPassiveSet.add g passives_w, AgePassiveSet.add g passives_a
  52   ;;
  53
  54   let remove_passive_clause (passives_w,passives_a) cl =
  55     let passives_w = WeightPassiveSet.remove cl passives_w in
  56     let passives_a = AgePassiveSet.remove cl passives_a in
  57       passives_w,passives_a
  58   ;;
  59
  60   let add_passive_clauses ?(no_weight=false)
  61       (passives_w,passives_a) new_clauses =
  62     let new_clauses_w,new_clauses_a =
  63       List.fold_left (add_passive_clause ~no_weight)
  64       (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty) new_clauses
  65     in
  66       (WeightPassiveSet.union new_clauses_w passives_w,
  67        AgePassiveSet.union new_clauses_a passives_a)
  68   ;;
  69
  70   let add_passive_goals ?(no_weight=false)
  71       (passives_w,passives_a) new_clauses =
  72     let new_clauses_w,new_clauses_a =
  73       List.fold_left (add_passive_goal ~no_weight)
  74       (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty) new_clauses
  75     in
  76       (WeightPassiveSet.union new_clauses_w passives_w,
  77        AgePassiveSet.union new_clauses_a passives_a)
  78   ;;
  79
  80   let is_passive_set_empty (passives_w,passives_a) =
  81     if (WeightPassiveSet.is_empty passives_w) then begin
  82       assert (AgePassiveSet.is_empty passives_a); true
  83     end else begin
  84       assert (not (AgePassiveSet.is_empty passives_a)); false
  85     end
  86   ;;
  87
  88   let passive_set_cardinal (passives_w,_) = WeightPassiveSet.cardinal passives_w
  89
  90   let passive_empty_set =
  91     (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty)
  92   ;;
  93
  94   let pick_min_passive ~use_age (passives_w,passives_a) =
  95     if use_age then AgePassiveSet.min_elt passives_a
  96     else WeightPassiveSet.min_elt passives_w
  97   ;;
  98
  99   let mk_clause bag maxvar (t,ty) =
 100     let (proof,ty) = B.saturate t ty in
 101     let c, maxvar = Utils.mk_unit_clause maxvar ty proof in
 102     let bag, c = Utils.add_to_bag bag c in
 103     (bag, maxvar), c
 104   ;;
 105
 106   let mk_passive (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
 107   let mk_goal (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
 108
 109   (* TODO : global age over facts and goals (without comparing weights) *)
 110   let select ~use_age passives g_passives =
 111     if is_passive_set_empty passives then begin
 112       assert (not (is_passive_set_empty g_passives));
 113       let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
 114         (true,g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
 115     end
 116     else let cl = pick_min_passive ~use_age:use_age passives in
 117       if is_passive_set_empty g_passives then
 118         (false,cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 119       else
 120         let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
 121         let (id1,_,_,_),(id2,_,_,_) = snd cl, snd g_cl in
 122         let cmp = if use_age then id1 <= id2
 123         else fst cl <= fst g_cl
 124         in
 125           if cmp then
 126             (false,cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 127           else
 128             (true,g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
 129   ;;
 130
 131   let backward_infer_step bag maxvar actives passives
 132                           g_actives g_passives g_current =
 133     (* superposition left, simplifications on goals *)
 134       debug "infer_left step...";
 135       let bag, maxvar, new_goals =
 136         Sup.infer_left bag maxvar g_current actives
 137       in
 138         debug "Performed infer_left step";
 139         bag, maxvar, actives, passives, g_current::g_actives,
 140     (add_passive_goals g_passives new_goals)
 141   ;;
 142
 143   let forward_infer_step bag maxvar actives passives g_actives
 144                          g_passives current =
 145     (* forward step *)
 146
 147     (* e = select P           *
 148      * e' = demod A e         *
 149      * A' = demod [e'] A      *
 150      * A'' = A' + e'          *
 151      * e'' = fresh e'         *
 152      * new = supright e'' A'' *
 153      * new'= demod A'' new    *
 154      * P' = P + new'          *)
 155     debug "Forward infer step...";
 156     let bag, maxvar, actives, new_clauses =
 157       Sup.infer_right bag maxvar current actives
 158     in
 159       debug "Demodulating goals with actives...";
 160       (* keep goals demodulated w.r.t. actives and check if solved *)
 161       let bag, g_actives =
 162         List.fold_left
 163           (fun (bag,acc) c ->
 164              match
 165                Sup.simplify_goal ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag acc c
 166              with
 167                | None -> bag, acc
 168                | Some (bag,c) -> bag,c::acc)
 169           (bag,[]) g_actives
 170       in
 171       let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty current in
 172       let bag, maxvar, new_goals =
 173         List.fold_left
 174           (fun (bag,m,acc) g ->
 175              let bag, m, ng = Sup.infer_left bag m g ([current],ctable) in
 176                bag,m,ng@acc)
 177           (bag,maxvar,[]) g_actives
 178       in
 179     bag, maxvar, actives,
 180     add_passive_clauses passives new_clauses, g_actives,
 181     add_passive_goals g_passives new_goals
 182   ;;
 183
 184   let rec given_clause ~noinfer
 185     bag maxvar iterno max_steps timeout
 186     actives passives g_actives g_passives
 187   =
 188     let iterno = iterno + 1 in
 189     if iterno = max_steps then
 190       raise (Failure ("No iterations left !",bag,maxvar,iterno));
 191     (* timeout check: gettimeofday called only if timeout set *)
 192     if timeout <> None &&
 193       (match timeout with
 194       | None -> assert false
 195       | Some timeout -> Unix.gettimeofday () > timeout) then
 196         if noinfer then
 197           begin
 198             debug
 199               ("Last chance: all is indexed " ^ string_of_float
 200                 (Unix.gettimeofday()));
 201             let maxgoals = 100 in
 202             ignore(List.fold_left
 203               (fun (acc,i) x ->
 204                  if i < maxgoals then
 205                  ignore(Sup.simplify_goal ~no_demod:true
 206                           maxvar (snd actives) bag acc x)
 207                  else
 208                    ();
 209                  x::acc,i+1)
 210               ([],0) g_actives);
 211             raise (Failure (("Last chance: failed over " ^
 212               string_of_int maxgoals^ " goal " ^
 213               string_of_float (Unix.gettimeofday())),bag,maxvar,0));
 214           end
 215         else if false then (* activates last chance strategy *)
 216           begin
 217            debug("Last chance: "^string_of_float (Unix.gettimeofday()));
 218            given_clause ~noinfer:true bag maxvar iterno max_steps
 219              (Some (Unix.gettimeofday () +. 20.))
 220              actives passives g_actives g_passives;
 221            raise (Failure ("Timeout !",bag,maxvar,iterno))
 222           end
 223         else raise (Failure ("Timeout !",bag,maxvar,iterno));
 224
 225     let use_age = iterno mod 5 = 0 in
 226
 227     let rec aux_select bag passives g_passives =
 228       let backward,(weight,current),passives,g_passives =
 229         select ~use_age passives g_passives
 230       in
 231         if use_age && weight > monster then
 232           let bag,cl = Utils.add_to_bag bag current in
 233             if backward then
 234               aux_select bag passives (add_passive_clause g_passives cl)
 235             else
 236               aux_select bag (add_passive_clause passives cl) g_passives
 237         else
 238         if backward then
 239           let _ = debug ("Selected goal : " ^ Pp.pp_unit_clause current) in
 240          match
 241            if noinfer then
 242              if weight > monster then None else Some (bag,current)
 243            else
 244              Sup.simplify_goal
 245                ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag g_actives current
 246          with
 247             | None -> aux_select bag passives g_passives
 248             | Some (bag,g_current) ->
 249                if noinfer then
 250                  let g_actives = g_current :: g_actives in
 251                  bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 252                else
 253                  backward_infer_step bag maxvar actives passives
 254                    g_actives g_passives g_current
 255         else
 256           let _ = debug ("Selected fact : " ^ Pp.pp_unit_clause current) in
 257           (*let is_orphan = Sup.orphan_murder bag (fst actives) current in*)
 258           match
 259             if noinfer then
 260               if weight > monster then bag,None
 261               else  bag, Some (current,actives)
 262             else if Sup.orphan_murder bag (fst actives) current then
 263               let (id,_,_,_) = current in
 264               let bag = Terms.M.add id (current,true) bag in
 265                 bag, None
 266             else Sup.keep_simplified current actives bag maxvar
 267           with
 268         (*match Sup.one_pass_simplification current actives bag maxvar with*)
 269               | bag,None -> aux_select bag passives g_passives
 270               | bag,Some (current,actives) ->
 271 (*                    if is_orphan then prerr_endline
 272                       ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause current));
 273                   List.iter (fun x ->
 274                                prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 275                     (fst actives);*)
 276
 277 (*                  List.iter (fun (id,_,_,_) -> let (cl,d) =
 278                              Terms.M.find id bag in
 279                              if d then prerr_endline
 280                                ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause cl)))
 281                     (current::fst actives);*)
 282                   if noinfer then
 283                     let actives =
 284                       current::fst actives,
 285                       IDX.index_unit_clause (snd actives) current
 286                     in
 287                     bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 288                   else
 289                     forward_infer_step bag maxvar actives passives
 290                       g_actives g_passives current
 291     in
 292
 293
 294       (*prerr_endline "Active table :";
 295        (List.iter (fun x -> prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 296           (fst actives)); *)
 297
 298     let bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives =
 299       aux_select bag passives g_passives
 300     in
 301       debug
 302         (Printf.sprintf "Number of active goals : %d"
 303            (List.length g_actives));
 304       debug
 305         (Printf.sprintf "Number of passive goals : %d"
 306            (passive_set_cardinal g_passives));
 307       debug
 308         (Printf.sprintf "Number of actives : %d" (List.length (fst actives)));
 309       debug
 310         (Printf.sprintf "Number of passives : %d"
 311            (passive_set_cardinal passives));
 312       given_clause ~noinfer
 313         bag maxvar iterno max_steps timeout
 314         actives passives g_actives g_passives
 315   ;;
 316
 317   let paramod ~max_steps ?timeout (bag,maxvar) ~g_passives ~passives =
 318     let initial_timestamp = Unix.gettimeofday () in
 319     let passives =
 320       add_passive_clauses ~no_weight:true passive_empty_set passives
 321     in
 322     let g_passives =
 323       add_passive_goals ~no_weight:true passive_empty_set g_passives
 324     in
 325     let g_actives = [] in
 326     let actives = [], IDX.DT.empty in
 327     try
 328      given_clause ~noinfer:false
 329       bag maxvar 0 max_steps timeout actives passives g_actives g_passives
 330     with
 331     | Sup.Success (bag, _, (i,_,_,_)) ->
 332         let l =
 333           let rec traverse ongoal (accg,acce) i =
 334             match Terms.M.find i bag with
 335               | (id,_,_,Terms.Exact _),_ ->
 336                   if ongoal then [i],acce else
 337                     if (List.mem i acce) then accg,acce else accg,acce@[i]
 338               | (_,_,_,Terms.Step (_,i1,i2,_,_,_)),_ ->
 339                   if (not ongoal) && (List.mem i acce) then accg,acce
 340                   else
 341                     let accg,acce =
 342                       traverse false (traverse ongoal (accg,acce) i1) i2
 343                     in
 344                       if ongoal then i::accg,acce else accg,i::acce
 345           in
 346           let gsteps,esteps = traverse true ([],[]) i in
 347             (List.rev esteps)@gsteps
 348         in
 349 (*        List.iter (fun id -> let (cl,d) =
 350                        Terms.M.find id bag in
 351                     if d then prerr_endline (Pp.pp_unit_clause cl)) l;*)
 352         prerr_endline
 353           (Printf.sprintf "Found proof, %fs"
 354             (Unix.gettimeofday() -. initial_timestamp));
 355         (*
 356         prerr_endline "Proof:";
 357         List.iter (fun x ->
 358           prerr_endline (Pp.pp_unit_clause (fst(Terms.M.find x bag)))) l;
 359         *)
 360         [ bag, i, l ]
 361     | Failure (msg,_bag,_maxvar,iterno) ->
 362         prerr_endline msg;
 363         prerr_endline (Printf.sprintf "FAILURE in %d iterations" iterno);
 364         []
 365   ;;
 366
 367 end