]> matita.cs.unibo.it Git - fireball-separation.git/blob - ocaml/lambda4.ml
6a534cd2a80297651b84e2e8255fe08ae222d011
[fireball-separation.git] / ocaml / lambda4.ml
1 open Util
2 open Util.Vars
3 open Pure
4 open Num
5
6 (* exceptions *)
7 exception Pacman
8 exception Bottom
9 exception Lambda
10 exception Backtrack of string
11
12 (* verbosity *)
13 let _very_verbose = false;;
14 (** Display measure of every term when printing problem *)
15 let _measure_of_terms = false;;
16
17 let verbose s =
18  if _very_verbose then prerr_endline s
19 ;;
20
21 let convergent_dummy = `N(-1);;
22
23 type discriminating_set = (int * nf) list;;
24
25 type problem =
26  { freshno: int
27  ; div: i_var option (* None = bomb *)
28  ; conv: i_n_var list (* the inerts that must converge *)
29  ; ps: i_n_var list (* the n-th inert must become n *)
30  ; sigma: (int * nf) list (* the computed substitution *)
31  ; deltas: discriminating_set ref list (* collection of all branches *)
32  ; initialSpecialK: int
33  ; label : string
34  ; var_names : string list (* names of the original free variables *)
35
36  ; trail: discriminating_set list list
37 };;
38
39 let label_of_problem {label} = label;;
40
41 let string_of_var l x =
42  try
43   List.nth l x
44  with Failure "nth" -> "`" ^ string_of_int x
45 ;;
46 let string_of_term p t = print ~l:p.var_names (t :> nf);;
47
48 let first bound p var f =
49  let p = {p with trail = (List.map (!) p.deltas)::p.trail} in
50  let rec aux i =
51   if i > bound then
52    raise (Backtrack ("no more alternatives for " ^ string_of_var p.var_names var))
53   else
54    try
55     f p i
56    with Backtrack s ->
57 prerr_endline (">>>>>> BACKTRACK (reason: " ^ s ^") measure=$ ");
58      List.iter (fun (r,l) -> r := l) (List.combine p.deltas (List.hd p.trail)) ;
59 prerr_endline("Now trying var="^string_of_var p.var_names var^" i="^string_of_int (i+1));
60      aux (i+1)
61  in
62   aux 1
63
64
65 let all_terms p =
66  (match p.div with None -> [] | Some t -> [(t :> i_n_var)])
67  @ p.conv
68  @ p.ps
69 ;;
70
71 let measure_of_term, measure_of_terms =
72  let rec aux = function
73  | `N _ | `Bottom | `Pacman -> 0
74  | `Var(_,ar) -> if ar = min_int then 0 else max 0 ar (*assert (ar >= 0); ar*)
75  | `Lam(_,t) -> aux t
76  | `I(v,args) -> aux (`Var v) + aux_many (Listx.to_list args :> nf list)
77  | `Match(u,(_,ar),_,_,args) -> aux (u :> nf) + (if ar <= 0 then 0 else ar - 1) + aux_many (args :> nf list)
78  and aux_many tms = List.fold_right ((+) ++ aux) tms 0 in
79  (fun t -> aux (t :> nf)), (fun l -> aux_many (l :> nf list))
80 ;;
81
82 let sum_arities p = measure_of_terms (all_terms p)
83
84 let problem_measure p = sum_arities p;;
85 let string_of_measure = string_of_int;;
86
87 let string_of_problem label ({freshno; div; conv; ps; deltas} as p) =
88  let aux_measure_terms t = if _measure_of_terms then "(" ^ string_of_int (measure_of_term t) ^ ") " else "" in
89  let deltas = String.concat ("\n#  ") (List.map (fun r -> String.concat " <> " (List.map (fun (i,_) -> string_of_int i) !r)) deltas) in
90  let l = p.var_names in
91  String.concat "\n" ([
92   "";
93   "# DISPLAY PROBLEM (" ^ label ^ ") " ^ "measure=" ^ string_of_measure (problem_measure p);
94   if List.length p.deltas > 1 then (
95    "# Discriminating sets (deltas):\n" ^
96    "#  " ^ deltas
97    ) else "# ";
98   "#";
99   "$" ^ p.label;
100   (match div with None -> "# D" | Some div -> "D " ^ aux_measure_terms div ^ print ~l (div :> nf));
101   ]
102   @ List.map (fun t -> if t = convergent_dummy then "# C" else "C " ^ aux_measure_terms t ^ print ~l (t :> nf)) conv
103   @ List.mapi (fun i t -> string_of_int i ^ " " ^ aux_measure_terms t ^ print ~l (t :> nf)) ps
104   @ [""])
105 ;;
106
107
108 let failwithProblem p reason =
109  print_endline (string_of_problem "FAIL" p);
110  failwith reason
111 ;;
112
113 let make_fresh_var p arity =
114  let freshno = p.freshno + 1 in
115  {p with freshno}, `Var(freshno,arity)
116 ;;
117
118 let make_fresh_vars p arities =
119  List.fold_right
120   (fun arity (p, vars) -> let p, var = make_fresh_var p arity in p, var::vars)
121   arities
122   (p, [])
123 ;;
124
125 let simple_expand_match ps =
126  let rec aux_nob level = function
127   | #i_num_var as t -> (aux_i_num_var level t :> nf)
128   | `Lam(b,t) -> `Lam(b,aux (level+1) t)
129   | `Pacman as t -> t
130  and aux level = function
131   | `Bottom as t -> t
132   | #nf_nob as t -> aux_nob level t
133  and aux_i_num_var level = function
134   | `Match(u,v,bs_lift,bs,args) as torig ->
135     let (u : i_num_var) = aux_i_num_var level u in
136     bs := List.map (fun (n, x) -> n, aux 0 x) !bs;
137     (try
138        (match u with
139          | #i_n_var as u ->
140             let i = index_of ~eq:eta_eq (lift (-level) u) (ps :> nf list) in (* can raise Not_found *)
141             let t = cast_to_i_num_var (mk_match (`N i) v bs_lift bs (args :> nf list)) in
142             if t <> torig then
143              aux_i_num_var level t
144             else raise Not_found
145          | _ -> raise Not_found)
146       with Not_found ->
147        cast_to_i_num_var (mk_appl (`Match(u,v,bs_lift,bs,[])) (List.map (aux_nob level) args)))
148   | `I(v,args) -> cast_to_i_num_var (mk_appl (`Var v) (List.map (aux_nob level) (Listx.to_list args)))
149   | `N _ | `Var _ as t -> t
150  in aux_i_num_var 0
151 ;;
152
153 let fixpoint f =
154  let rec aux x = let x' = f x in if x <> x' then aux x' else x in aux
155 ;;
156
157 let rec super_simplify_ps ps =
158  fixpoint (List.map (fun x -> cast_to_i_n_var (simple_expand_match ps (x :> i_num_var))))
159 ;;
160
161 let rec super_simplify_ps_with_match ps =
162  fixpoint (List.map (cast_to_i_num_var ++ (simple_expand_match ps)))
163 ;;
164
165 let super_simplify ({div; ps; conv} as p) =
166   let ps = super_simplify_ps p.ps p.ps in
167   let conv = super_simplify_ps ps p.conv in
168   let div = option_map (fun div ->
169    let divs = super_simplify_ps p.ps ([div] :> i_n_var list) in
170     List.hd divs) div in
171   {p with div=option_map cast_to_i_var div; ps; conv}
172
173 let cast_to_ps_with_match =
174  function
175     #i_num_var as y -> (y : i_num_var)
176   | `Bottom | `Pacman -> raise (Backtrack "BOT/PAC in ps")
177   | t ->
178     prerr_endline (print (t :> nf));
179     assert false (* algorithm failed *)
180
181 let subst_in_problem x inst ({freshno; div; conv; ps; sigma} as p) =
182  let len_ps = List.length ps in
183 (*(let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
184 prerr_endline ("# INST0: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));*)
185  let rec aux_ps ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) =
186   function
187   | [] -> acc
188   | t::todo_ps ->
189 (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
190      let t = subst false false x inst (t :> nf) in
191 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
192      let freshno,new_t,acc_new_ps =
193       try
194        expand_match (freshno,acc_ps@`Var(max_int/3,-666)::todo_ps,acc_new_ps) t
195       with Pacman | Bottom -> raise (Backtrack "Pacman/Bottom in ps")
196      in
197       aux_ps (freshno,acc_ps@[new_t],acc_new_ps) todo_ps
198
199   (* cut&paste from aux above *)
200   and aux_conv ps ((freshno,acc_conv,acc_new_ps) as acc) =
201    function
202    | [] -> acc
203    | t::todo_conv ->
204    (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
205       let t = subst false false x inst (t :> nf) in
206 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
207       let freshno,new_t,acc_new_ps =
208        try
209         expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t
210        with Pacman | Lambda -> freshno,convergent_dummy,acc_new_ps
211           | Bottom -> raise (Backtrack "Bottom in conv") in
212       aux_conv ps (freshno,acc_conv@[new_t],acc_new_ps) todo_conv
213
214   (* cut&paste from aux' above *)
215   and aux_div ps (freshno,acc_new_ps) =
216    function
217    | None -> freshno, None, acc_new_ps
218    | Some t ->
219       let t = subst false false x inst (t :> nf) in
220       try
221        let freshno,new_t,acc_new_ps = expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t in
222         (* backtrack if it is a number or a variable *)
223         match new_t with
224          | `N _   -> raise (Backtrack "div=`N")
225          | `Var _
226          | `I _ as new_t -> freshno, Some(new_t), acc_new_ps
227       with
228        | Bottom -> freshno, None, acc_new_ps
229        | Pacman -> raise (Backtrack "div=PAC")
230
231   and expand_match ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) t =
232    match t with
233    | `Match(u',orig,bs_lift,bs,args) ->
234         let freshno,u,acc_new_ps = expand_match acc (u' :> nf) in
235         let acc_new_ps,i =
236          match u with
237          | `N i -> acc_new_ps,i
238          | _ ->
239             let ps = List.map (fun t -> cast_to_ps_with_match (subst false false x inst (t:> nf))) (acc_ps@acc_new_ps) in
240             let super_simplified_ps = super_simplify_ps_with_match ps ps in
241 (*prerr_endline ("CERCO u:" ^ print (fst u :> nf));
242 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN: " ^ print (fst x :> nf))) ps;
243 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN2: " ^ print (fst x :> nf))) super_simplified_ps;*)
244             match index_of_opt ~eq:eta_eq super_simplified_ps (u :> i_num_var) with
245                Some i -> acc_new_ps, i
246              | None -> acc_new_ps@[u], len_ps + List.length acc_new_ps
247         in
248          let freshno=
249           if List.exists (fun (j,_) -> i=j) !bs then
250            freshno
251           else
252            let freshno,v = freshno+1, `Var (freshno+1, -666) in (* make_fresh_var freshno in *)
253            bs := !bs @ [i, v] ;
254            freshno in
255 (*prerr_endlie ("t DA RIDURRE:" ^ print (`Match(`N i,arity,bs_lift,bs,args) :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int more_args);*)
256          let t = mk_match (`N i) orig bs_lift bs (args :> nf list) in
257 (*prerr_endline ("NUOVO t:" ^ print (fst t :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int (snd t));*)
258           expand_match (freshno,acc_ps,acc_new_ps) t
259    | `Lam _ -> raise Lambda (* assert false (* algorithm invariant/loose typing *) *)
260    | `Bottom -> raise Bottom
261    | `Pacman -> raise Pacman
262    | #i_n_var as x ->
263       let x = simple_expand_match (acc_ps@acc_new_ps) x in
264       freshno,cast_to_i_n_var x,acc_new_ps in
265
266  let freshno,old_ps,new_ps = aux_ps (freshno,[],[]) ps in
267  let freshno,conv,new_ps = aux_conv old_ps (freshno,[],new_ps) conv in
268  let freshno,div,new_ps = aux_div old_ps (freshno,new_ps) (div :> i_num_var option) in
269
270  let ps = List.map cast_to_i_n_var (old_ps @ new_ps) in
271  let conv = List.map cast_to_i_n_var conv in
272  let p = {p with freshno; div; conv; ps} in
273  prerr_endline ("# INST: " ^ string_of_var p.var_names x ^ " := " ^ string_of_term p inst);
274  ( (* check if double substituting a variable *)
275   if List.exists (fun (x',_) -> x = x') sigma
276    then failwithProblem p ("Variable "^ string_of_var p.var_names x ^"replaced twice")
277  );
278  let p = {p with sigma = sigma@[x,inst]} in
279  let p = super_simplify p in
280  p
281 ;;
282
283 exception TriggerMatchReduction of int;;
284 exception Dangerous;;
285
286 let arity_of arities hd =
287  let pos,_,nargs = List.find (fun (_,hd',_) -> hd=hd') arities in
288  nargs + if pos = -1 then - 1 else 0
289 ;;
290
291 let rec dangerous arities showstoppers =
292  function
293     `N _
294   | `Var _
295   | `Lam _
296   | `Pacman -> ()
297   | `Match(t,_,liftno,bs,args) ->
298       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
299       (match t with
300           `N _ -> List.iter (dangerous arities showstoppers) args
301         | `Match _ as t -> dangerous arities showstoppers t ; List.iter (dangerous arities showstoppers) args
302         | `Var(x,_) -> dangerous_inert arities showstoppers x args 2
303         | `I((x,_),args') -> dangerous_inert arities showstoppers x (Listx.to_list args' @ args) 2
304       )
305   | `I((k,_),args) -> dangerous_inert arities showstoppers k (Listx.to_list args) 0
306
307 and dangerous_inert arities showstoppers k args more_args =
308  List.iter (dangerous arities showstoppers) args ;
309  if List.mem k showstoppers then raise Dangerous else
310  try
311   let arity = arity_of arities k in
312   if List.length args + more_args > arity then raise Dangerous else ()
313  with
314   Not_found -> ()
315
316 (* cut & paste from above *)
317 let rec dangerous_conv p arities showstoppers =
318  function
319   | `N _
320   | `Var _
321   | `Lam _
322   | `Pacman -> ()
323   | `Match(t,_,liftno,bs,args) -> (
324       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
325        try (match t with
326         | `N _ -> List.iter (dangerous_conv p arities showstoppers) args
327         | `Match _ as t -> dangerous_conv p arities showstoppers t; List.iter (dangerous_conv p arities showstoppers) args
328         | `Var(x,_) -> dangerous_inert_conv p arities showstoppers x [] args 2
329         | `I((x,_),args') -> dangerous_inert_conv p arities showstoppers x (Listx.to_list args') args 2
330         ) with TriggerMatchReduction x -> (
331            match Util.find_opt (fun (n, t) -> if hd_of (List.nth p.ps n) = Some x then Some t else None) !bs with
332             | None -> ()
333             | Some t -> (
334                match t with
335                 | `Bottom -> raise Dangerous
336                 | #nf_nob as t -> dangerous_conv p arities showstoppers t
337                )
338            )
339        )
340   | `I((k,_),args) -> dangerous_inert_conv p arities showstoppers k (Listx.to_list args) [] 0
341
342 and dangerous_inert_conv p arities showstoppers k args match_args more_args =
343  let all_args = args @ match_args in
344  List.iter (dangerous_conv p arities showstoppers) all_args;
345  let all_args = (all_args :> nf list) in
346  if List.mem k showstoppers then raise Dangerous else
347   try
348    let arity = arity_of arities k in
349 (* prerr_endline ("dangerous_inert_conv: ar=" ^ string_of_int arity ^ " k="^string_of_var p.var_names k ^ " listlenargs=" ^ (string_of_int (List.length args)) ^ " more_args=" ^ string_of_int more_args); *)
350    if more_args > 0 (* match argument*) && List.length args = arity then raise (TriggerMatchReduction k)
351     else if List.length all_args + more_args > arity then raise Dangerous else ()
352   with
353    Not_found -> ()
354
355 (* inefficient algorithm *)
356 let rec edible p arities showstoppers =
357  let rec aux f showstoppers tms = function
358    | [] -> showstoppers
359    | x::xs when List.exists (fun y -> hd_of x = Some y) showstoppers ->
360       (* se la testa di x e' uno show-stopper *)
361       let new_showstoppers = sort_uniq (showstoppers @ free_vars (x :> nf)) in
362       (* aggiungi tutte le variabili libere di x *)
363       if List.length showstoppers <> List.length new_showstoppers then
364        aux f new_showstoppers tms tms
365       else
366        aux f showstoppers tms xs
367    | x::xs ->
368       match hd_of x with
369          None -> aux f showstoppers tms xs
370        | Some h ->
371           try
372            f showstoppers (x :> nf_nob) ;
373            aux f showstoppers tms xs
374           with
375            Dangerous ->
376             aux f (sort_uniq (h::showstoppers)) tms tms
377   in
378    let showstoppers = sort_uniq (aux (dangerous arities) showstoppers p.ps p.ps) in
379    let dangerous_conv = sort_uniq (aux (dangerous_conv p arities) showstoppers p.conv p.conv) in
380
381     let showstoppers' = showstoppers @ dangerous_conv in
382     let showstoppers' = sort_uniq (match p.div with
383      | None -> showstoppers'
384      | Some div ->
385        if List.exists ((=) (hd_of_i_var div)) showstoppers'
386        then showstoppers' @ free_vars (div :> nf) else showstoppers') in
387     if showstoppers <> showstoppers' then edible p arities showstoppers' else showstoppers'
388 ;;
389
390 let precompute_edible_data {ps; div} xs =
391  let aux t = match t with `Var _ -> 0 | `I(_, args) -> Listx.length args | `N _ -> assert false in
392  (fun l -> match div with
393   | None -> l
394   | Some div -> (-1, hd_of_i_var div, aux div) :: l)
395   (List.map (fun hd ->
396    let i, tm = Util.findi (fun y -> hd_of y = Some hd) ps in
397     i, hd, aux tm
398    ) xs)
399 ;;
400
401 (** Returns (p, showstoppers_step, showstoppers_eat) where:
402     - showstoppers_step are the heads occurring twice
403       in the same discriminating set
404     - showstoppers_eat are the heads in ps having different number
405       of arguments *)
406 let critical_showstoppers p =
407   let p = super_simplify p in
408   let hd_of_div = match p.div with None -> [] | Some t -> [hd_of_i_var t] in
409   let showstoppers_step =
410   concat_map (fun bs ->
411     let heads = List.map (fun (i,_) -> List.nth p.ps i) !bs in
412     let heads = List.sort compare (hd_of_div @ filter_map hd_of heads) in
413     snd (split_duplicates heads)
414     ) p.deltas @
415      if List.exists (fun t -> [hd_of t] = List.map (fun x -> Some x) hd_of_div) p.conv
416      then hd_of_div else [] in
417   let showstoppers_step = sort_uniq showstoppers_step in
418   let showstoppers_eat =
419    let heads_and_arities =
420     List.sort (fun (k,_) (h,_) -> compare k h)
421      (filter_map (function `Var(k,_) -> Some (k,0) | `I((k,_),args) -> Some (k,Listx.length args) | _ -> None ) p.ps) in
422    let rec multiple_arities =
423     function
424        []
425      | [_] -> []
426      | (x,i)::(y,j)::tl when x = y && i <> j ->
427          x::multiple_arities tl
428      | _::tl -> multiple_arities tl in
429    multiple_arities heads_and_arities in
430
431   let showstoppers_eat = sort_uniq showstoppers_eat in
432   let showstoppers_eat = List.filter
433     (fun x -> not (List.mem x showstoppers_step))
434     showstoppers_eat in
435 prerr_endline ("DANGEROUS STEP: " ^ String.concat " " (List.map (string_of_var p.var_names) showstoppers_step));
436 prerr_endline ("DANGEROUS EAT: " ^ String.concat " " (List.map (string_of_var p.var_names) showstoppers_eat));
437   p, showstoppers_step, showstoppers_eat
438   ;;
439
440 let eat p =
441   let ({ps} as p), showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
442   let showstoppers = showstoppers_step @ showstoppers_eat in
443   let heads = List.sort compare (filter_map hd_of ps) in
444   let arities = precompute_edible_data p (uniq heads) in
445   let inedible = edible p arities showstoppers in
446   prerr_endline ("showstoppers (in eat)" ^ String.concat " " (List.map (string_of_var p.var_names) inedible));
447   let l = List.filter (fun (_,hd,_) -> not (List.mem hd inedible)) arities in
448   let new_sigma = List.map (fun (pos,hd,nargs) ->
449    let v = if pos = -1 then `Bottom else `N pos in
450    let inst = make_lams v nargs in
451 prerr_endline ("# [INST_IN_EAT] eating: " ^ string_of_var p.var_names hd ^ " := " ^ string_of_term p inst);
452     hd,inst
453    ) l in
454   (* to avoid applied numbers in safe positions that
455      trigger assert failures subst_in_problem x inst p*)
456  let ps =
457   List.map (fun t ->
458    try
459     let j,_,_ = List.find (fun (_,hd,_) -> hd_of t = Some hd) l in
460     `N j
461    with Not_found -> t
462   ) ps in
463 (*let dangerous_conv = showstoppers_conv in
464 prerr_endline ("dangerous_conv lenght:" ^ string_of_int (List.length dangerous_conv));
465 List.iter (fun l -> prerr_endline (String.concat " " (List.map (string_of_var p.var_names) l))) dangerous_conv; *)
466  let conv =
467    List.map (function t ->
468     try
469      (match t with | `Var _ -> raise Not_found | _ -> ());
470      let _ = List.find (fun h -> hd_of t = Some h) inedible in t
471     with Not_found -> (
472      (match hd_of t with
473       | None -> assert (t = convergent_dummy)
474       | Some h -> prerr_endline ("FREEZING " ^ string_of_var p.var_names h));
475      convergent_dummy)
476    ) p.conv in
477  List.iter
478   (fun bs ->
479     bs :=
480      List.map
481       (fun (n,t as res) ->
482         match List.nth ps n with
483            `N m -> m,t
484          | _ -> res
485       ) !bs
486   ) p.deltas ;
487  let old_conv = p.conv in
488  let p = { p with ps; conv } in
489  (* In case (match x ... with ...) and we are eating x,
490     so we need to substitute *)
491  let p = List.fold_left (fun p (x,inst) -> subst_in_problem x inst p) p new_sigma in
492  if l <> [] || old_conv <> conv
493   then prerr_endline (string_of_problem "eat" p);
494  if List.for_all (function `N _ -> true | _ -> false) ps && p.div = None then
495   `Finished p
496  else
497   `Continue p
498
499
500 let safe_arity_of_var p x =
501  (* Compute the minimum number of arguments when x is in head
502     position at p.div or p.ps *)
503  let aux = function
504  | `Var(y,_) -> if x = y then 0 else max_int
505  | `I((y,_),args) -> if x = y then Listx.length args else max_int
506  | _ -> max_int in
507  let tms = ((match p.div with None -> [] | Some t -> [(t :> i_n_var)]) @ p.ps) in
508  List.fold_left (fun acc t -> Pervasives.min acc (aux t)) max_int tms
509 ;;
510
511 let instantiate p x perm =
512  let n = (prerr_endline ("WARNING: using constant initialSpecialK=" ^ string_of_int p.initialSpecialK)); p.initialSpecialK in
513  let arities = Array.to_list (Array.make (n+1) min_int) in
514  let p,vars = make_fresh_vars p arities in
515  (* manual lifting of vars by perm in next line *)
516  let vars = List.map (function `Var (n,ar) -> `Var (n+perm,ar)) vars in
517  let args = Listx.from_list vars in
518  let bs = ref [] in
519  (* other_vars are the variables which are delayed and re-applied to the match *)
520  let other_vars = Array.mapi (fun n () -> `Var(n+1,min_int)) (Array.make (perm-1) ()) in
521  let other_vars = Array.to_list other_vars in
522  (* 666, since it will be replaced anyway during subst: *)
523  let inst = `Match(`I((0,min_int),args),(x,-666),perm,bs,other_vars) in
524  (* Add a number of 'perm' leading lambdas *)
525  let inst = Array.fold_left (fun t () -> `Lam(false, t)) inst (Array.make perm ()) in
526  let p = {p with deltas=bs::p.deltas} in
527  subst_in_problem x inst p
528 ;;
529
530 let compute_special_k tms =
531  let rec aux k (t: nf) = Pervasives.max k (match t with
532  | `Lam(b,t) -> aux (k + if b then 1 else 0) t
533  | `I(n, tms) -> Listx.max (Listx.map (aux 0) (tms :> nf Listx.listx))
534  | `Match(t, _, liftno, bs, args) ->
535      List.fold_left max 0 (List.map (aux 0) ((t :> nf)::(args :> nf list)@List.map snd !bs))
536  | `N _
537  | `Bottom
538  | `Pacman
539  | `Var _ -> 0
540  ) in
541  let rec aux' top t = match t with
542  | `Lam(_,t) -> aux' false t
543  | `I((_,ar), tms) -> max ar
544      (Listx.max (Listx.map (aux' false) (tms :> nf Listx.listx)))
545  | `Match(t, _, liftno, bs, args) ->
546      List.fold_left max 0 (List.map (aux' false) ((t :> nf)::(args :> nf list)@List.map snd !bs))
547  | `N _
548  | `Bottom
549  | `Pacman
550  | `Var _ -> 0 in
551  Listx.max (Listx.map (aux 0) tms) + Listx.max (Listx.map (aux' true) tms)
552 ;;
553
554 let choose_step p =
555  let p, showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
556  let x =
557   match showstoppers_step, showstoppers_eat with
558   | [], y::_ ->
559      prerr_endline ("INSTANTIATING (critical eat) : " ^ string_of_var p.var_names y); y
560   | x::_, _ ->
561      prerr_endline ("INSTANTIATING (critical step): " ^ string_of_var p.var_names x); x
562   | [], [] ->
563      let heads =
564       (* Choose only variables still alive (with arity > 0) *)
565       List.sort compare (filter_map (
566        fun t -> match t with `Var _ -> None | x -> if arity_of_hd x <= 0 then None else hd_of x
567       ) ((match p.div with Some t -> [(t :> i_n_var)] | _ -> []) @ p.ps)) in
568      (match heads with
569       | [] ->
570          (try
571            fst (List.find (((<) 0) ++ snd) (concat_map free_vars' (p.conv :> nf list)))
572           with
573            Not_found -> assert false)
574       | x::_ ->
575          prerr_endline ("INSTANTIATING TO EAT " ^ string_of_var p.var_names x);
576          x) in
577  let arity_of_x = Util.option_get (max_arity_tms x (all_terms p)) in
578  let safe_arity_of_x = safe_arity_of_var p x in
579  x, min arity_of_x safe_arity_of_x
580 ;;
581
582 let rec auto_eat p =
583 (* prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure before auto_instantiate }}}}}}"; *)
584  let m = problem_measure p in
585  let x, arity_of = choose_step p in
586  first arity_of p x (fun p j ->
587   let p' = instantiate p x j in
588   prerr_endline (string_of_problem "after instantiate" p');
589   match eat p' with
590   | `Finished p -> p
591   | `Continue p ->
592 (* prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure inafter auto_instantiate }}}}}}"; *)
593       let delta = problem_measure p - m in
594       if delta >= 0
595        then
596         (failwith
597         ("Measure did not decrease (+=" ^ string_of_int delta ^ ")"))
598        else prerr_endline ("$ Measure decreased: " ^ string_of_int delta);
599       auto_eat p)
600 ;;
601
602 let auto p n =
603 prerr_endline ("@@@@ FIRST INSTANTIATE PHASE (" ^ string_of_int n ^ ") @@@@");
604  match eat p with
605  | `Finished p -> p
606  | `Continue p -> auto_eat p
607 ;;
608
609
610 (******************************************************************************)
611
612 let optimize_numerals p =
613   let replace_in_sigma perm =
614     let rec aux = function
615     | `N n -> `N (List.nth perm n)
616     | `Pacman
617     | `I _ -> assert false
618     | `Var _ as t -> t
619     | `Lam(v,t) -> `Lam(v, aux t)
620     | `Match(_,_,_,bs,_) as t -> (bs := List.map (fun (n,t) -> (List.nth perm n, t)) !bs); t
621     | `Bottom as t -> t
622     in List.map (fun (n,t) -> (n,aux t))
623   in
624   let deltas' = List.mapi (fun n d -> (n, List.map fst !d)) p.deltas in
625   let maxs = Array.to_list (Array.init (List.length deltas') (fun _ -> 0)) in
626   let max = List.fold_left max 0 (concat_map snd deltas') in
627   let perm,_ = List.fold_left (fun (perm, maxs) (curr_n:int) ->
628       let containing = filter_map (fun (i, bs) -> if List.mem curr_n bs then Some i else None) deltas' in
629       (* (prerr_endline (string_of_int curr_n ^ " occurs in: " ^ (String.concat " " (List.map string_of_int containing)))); *)
630       let neww = List.fold_left Pervasives.max 0 (List.mapi (fun n max -> if List.mem n containing then max else 0) maxs) in
631       let maxs = List.mapi (fun i m -> if List.mem i containing then neww+1 else m) maxs in
632       (neww::perm, maxs)
633     ) ([],maxs) (Array.to_list (Array.init (max+1) (fun x -> x))) in
634   replace_in_sigma (List.rev perm) p.sigma
635 ;;
636
637 let env_of_sigma freshno sigma =
638  let rec aux n =
639   if n > freshno then
640    []
641   else
642    let e = aux (n+1) in
643    (try
644     e,Pure.lift (-n-1) (snd (List.find (fun (i,_) -> i = n) sigma)),[]
645    with
646     Not_found -> ([],Pure.V n,[]))::e
647  in aux 0
648 ;;
649 (* ************************************************************************** *)
650
651 type response = [
652  | `CompleteSeparable of string
653  | `CompleteUnseparable of string
654  | `Uncomplete
655 ]
656
657 type result = [
658  `Complete | `Uncomplete
659 ] * [
660  | `Separable of (int * Num.nf) list
661  | `Unseparable of string
662 ]
663
664 let run p =
665  Console.print_hline();
666  prerr_endline (string_of_problem "main" p);
667  let p_finale = auto p p.initialSpecialK in
668  let freshno,sigma = p_finale.freshno, p_finale.sigma in
669  prerr_endline ("------- <DONE> ------ measure=. \n ");
670  List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var p_finale.var_names x ^ " := " ^ string_of_term p_finale inst)) sigma;
671
672  prerr_endline "---------<OPT>----------";
673  let sigma = optimize_numerals p_finale in (* optimize numerals *)
674  List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var p_finale.var_names x ^ " := " ^ string_of_term p_finale inst)) sigma;
675
676  prerr_endline "---------<PURE>---------";
677  let scott_of_nf t = ToScott.scott_of_nf (t :> nf) in
678  let div = option_map scott_of_nf p.div in
679  let conv = List.map scott_of_nf p.conv in
680  let ps = List.map scott_of_nf p.ps in
681
682  let sigma' = List.map (fun (x,inst) -> x, ToScott.scott_of_nf inst) sigma in
683  let e' = env_of_sigma freshno sigma' in
684
685  prerr_endline "--------<REDUCE>---------";
686  (function Some div ->
687   print_endline (Pure.print div);
688   let t = Pure.mwhd (e',div,[]) in
689   prerr_endline ("*:: " ^ (Pure.print t));
690   assert (t = Pure.B)
691  | None -> ()) div;
692  List.iter (fun n ->
693    verbose ("_::: " ^ (Pure.print n));
694    let t = Pure.mwhd (e',n,[]) in
695    verbose ("_:: " ^ (Pure.print t));
696    assert (t <> Pure.B)
697  ) conv ;
698  List.iteri (fun i n ->
699    verbose ((string_of_int i) ^ "::: " ^ (Pure.print n));
700    let t = Pure.mwhd (e',n,[]) in
701    verbose ((string_of_int i) ^ ":: " ^ (Pure.print t));
702    assert (t = Scott.mk_n i)
703  ) ps ;
704  prerr_endline "-------- </DONE> --------";
705  p_finale.sigma
706 ;;
707
708 let solve (p, todo) =
709  let completeness, to_run =
710   match todo with
711    | `CompleteUnseparable s -> `Complete, `False s
712    | `CompleteSeparable _ -> `Complete, `True
713    | `Uncomplete -> `Uncomplete, `True in
714  completeness, match to_run with
715   | `False s -> `Unseparable s
716   | `True ->
717       try
718        `Separable (run p)
719       with
720        Backtrack _ -> `Unseparable "backtrack"
721 ;;
722
723 let no_bombs_pacmans p =
724     not (List.exists (eta_subterm `Bottom) (p.ps@p.conv))
725  && not (List.exists (eta_subterm `Pacman) p.ps)
726  && Util.option_map (eta_subterm `Pacman) p.div <> Some true
727 ;;
728
729 let check p =
730  if (let rec f = function
731      | [] -> false
732      | hd::tl -> List.exists (eta_eq hd) tl || f tl in
733    f p.ps) (* FIXME what about initial fragments of numbers? *)
734   then `CompleteUnseparable "ps contains duplicates"
735  (* check if div occurs somewhere in ps@conv *)
736  else if (match p.div with
737   | None -> true
738   | Some div -> not (List.exists (eta_subterm div) (p.ps@p.conv))
739   ) && no_bombs_pacmans p
740   then `CompleteSeparable "no bombs, pacmans and div"
741   (* il check seguente e' spostato nel parser e lancia un ParsingError *)
742  (* else if false (* TODO bombs or div fuori da lambda in ps@conv *)
743   then `CompleteUnseparable "bombs or div fuori da lambda in ps@conv" *)
744  else if p.div = None
745   then `CompleteSeparable "no div"
746  else `Uncomplete
747 ;;
748
749 let problem_of (label, div, conv, ps, var_names) =
750  (* TODO: replace div with bottom in problem??? *)
751  let all_tms = (match div with None -> [] | Some div -> [(div :> i_n_var)]) @ ps @ conv in
752  if all_tms = [] then failwith "problem_of: empty problem";
753  let initialSpecialK = compute_special_k (Listx.from_list (all_tms :> nf list)) in
754  let freshno = List.length var_names in
755  let deltas =
756   let dummy = `Var (max_int / 2, -666) in
757    [ ref (Array.to_list (Array.init (List.length ps) (fun i -> i, dummy))) ] in
758  let trail = [] in
759  let sigma = [] in
760  let p = {freshno; div; conv; ps; sigma; deltas; initialSpecialK; trail; var_names; label} in
761  p, check p
762 ;;