]> matita.cs.unibo.it Git - fireball-separation.git/blob - ocaml/lambda4.ml
-666 -> min_int
[fireball-separation.git] / ocaml / lambda4.ml
1 open Util
2 open Util.Vars
3 open Pure
4 open Num
5
6 let bomb = ref(`Var(-1,-666));;
7
8 (*
9  The number of arguments which can applied to numbers
10  safely, depending on the encoding of numbers.
11  For Scott's encoding, two.
12 *)
13 let num_more_args = 2;;
14
15 type problem =
16  { freshno: int
17  ; div: i_var option (* None = bomb *)
18  ; conv: i_n_var list (* the inerts that must converge *)
19  ; ps: i_n_var list (* the n-th inert must become n *)
20  ; sigma: (int * nf) list (* the computed substitution *)
21  ; deltas: (int * nf) list ref list (* collection of all branches *)
22  ; initialSpecialK: int
23 };;
24
25 let all_terms p =
26  (match p.div with None -> [] | Some t -> [(t :> i_n_var)])
27  @ p.conv
28  @ p.ps
29 ;;
30
31 let sum_arities p =
32  let rec aux = function
33  | `N _ -> 0
34  | `Var(_,ar) -> if ar = min_int then 0 else max 0 ar (*assert (ar >= 0); ar*)
35  | `Lam(_,t) -> aux t
36  | `I(v,args) -> aux (`Var v) + aux_many (Listx.to_list args)
37  | `Match(u,(_,ar),_,_,args) -> aux (u :> nf) + (if ar = min_int then 0 else ar - 1) + aux_many args
38  and aux_many tms = List.fold_right ((+) ++ aux) tms 0 in
39  aux_many (all_terms p :> nf list)
40  ;;
41
42 let count_fakevars p =
43  let rec aux = function
44  | `N _ -> 0
45  | `Var(_,ar) -> if ar = min_int then 1 else 0
46  | `Lam(_,t) -> aux t
47  | `I(v,args) -> aux (`Var v) + aux_many (Listx.to_list args)
48  | `Match(u,v,_,_,args) -> aux (u :> nf) + aux (`Var v) + aux_many args
49  and aux_many tms = List.fold_right ((+) ++ aux) tms 0 in
50  aux_many (all_terms p :> nf list)
51 ;;
52
53 (* let problem_measure p = count_fakevars p, sum_arities p;;
54 let string_of_measure (a,b) = "(fakevars="^string_of_int a^",sum_arities="^string_of_int b^")" *)
55
56 let problem_measure p = sum_arities p;;
57 let string_of_measure = string_of_int;;
58
59 let print_problem label ({freshno; div; conv; ps; deltas} as p) =
60  Console.print_hline ();
61  prerr_endline ("\n||||| Displaying problem: " ^ label ^ " |||||");
62  let nl = "\n| " in
63  let deltas = String.concat nl (List.map (fun r -> String.concat " <> " (List.map (fun (i,_) -> string_of_int i) !r)) deltas) in
64  let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
65     nl ^ "measure="^string_of_measure(problem_measure p)^" freshno = " ^ string_of_int freshno
66  ^ nl ^ "\b> DISCRIMINATING SETS (deltas)"
67  ^ nl ^ deltas ^ (if deltas = "" then "" else nl)
68  ^ "\b> DIVERGENT" ^ nl
69  ^ "*: " ^ (match div with None -> "*" | Some div -> print ~l (div :> nf)) ^ "\n| "
70  ^ "\b> CONVERGENT" ^ nl
71  ^ String.concat "\n| " (List.map (fun t -> "_: " ^ (if t = `N (-1) then "_" else print ~l (t :> nf))) conv) ^
72  (if conv = [] then "" else "\n| ")
73  ^ "\b> NUMERIC" ^ nl
74  ^ String.concat "\n| " (List.mapi (fun i t -> string_of_int i ^ ": " ^ print ~l (t :> nf)) ps)
75  ^ nl
76 ;;
77
78
79 let failwithProblem p reason =
80  print_endline (print_problem "FAIL" p);
81  failwith reason
82 ;;
83
84 let make_fresh_var p arity =
85  let freshno = p.freshno + 1 in
86  {p with freshno}, `Var(freshno,arity)
87 ;;
88
89 let make_fresh_vars p arities =
90  List.fold_right
91   (fun arity (p, vars) -> let p, var = make_fresh_var p arity in p, var::vars)
92   arities
93   (p, [])
94 ;;
95
96 let simple_expand_match ps =
97  let rec aux level = function
98   | #i_num_var as t -> aux_i_num_var level t
99   | `Lam(b,t) -> `Lam(b,aux (level+1) t)
100  and aux_i_num_var level = function
101   | `Match(u,v,bs_lift,bs,args) as torig ->
102     let u = aux_i_num_var level u in
103     bs := List.map (fun (n, x) -> n, aux 0 x) !bs;
104     (try
105        (match u with
106          | #i_n_var as u ->
107             let i = index_of (lift (-level) u) (ps :> nf list) (* can raise Not_found *)
108             in let t = mk_match (`N i) v bs_lift bs args in
109             if t <> torig then
110             aux level (t :> nf)
111            else raise Not_found
112          | _ -> raise Not_found)
113       with Not_found ->
114        `Match(cast_to_i_num_var u,v,bs_lift,bs,List.map (aux level) args))
115   | `I(v,args) -> `I(v,Listx.map (aux level) args)
116   | `N _ | `Var _ as t -> t
117  in aux_i_num_var 0
118 ;;
119
120 let fixpoint f =
121  let rec aux x = let x' = f x in if x <> x' then aux x' else x in aux
122 ;;
123
124 let rec super_simplify_ps ps =
125  fixpoint (List.map (cast_to_i_num_var ++ (simple_expand_match ps)))
126 ;;
127
128 let super_simplify ({div; ps; conv} as p) =
129   let ps = super_simplify_ps p.ps (p.ps :> i_num_var list) in
130   let conv = super_simplify_ps ps (p.conv :> i_num_var list) in
131   let div = option_map (fun div ->
132    let divs = super_simplify_ps p.ps ([div] :> i_num_var list) in
133     List.hd divs) div in
134   {p with div=option_map cast_to_i_var div; ps=List.map cast_to_i_n_var ps; conv=List.map cast_to_i_n_var conv}
135
136 exception ExpandedToLambda;;
137
138 let subst_in_problem x inst ({freshno; div; conv; ps; sigma} as p) =
139  let len_ps = List.length ps in
140 (*(let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
141 prerr_endline ("# INST0: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));*)
142  let rec aux ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) =
143   function
144   | [] -> acc
145   | t::todo_ps ->
146 (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
147      let t = subst false false x inst (t :> nf) in
148 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
149      let freshno,new_t,acc_new_ps =
150       expand_match (freshno,acc_ps@`Var(max_int/3,-666)::todo_ps,acc_new_ps) t
151      in
152       aux (freshno,acc_ps@[new_t],acc_new_ps) todo_ps
153
154   (* cut&paste from aux above *)
155   and aux' ps ((freshno,acc_conv,acc_new_ps) as acc) =
156    function
157    | [] -> acc
158    | t::todo_conv ->
159 (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
160       (* try *)
161        let t = subst false false x inst (t :> nf) in
162 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
163        let freshno,new_t,acc_new_ps =
164         expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t
165        in
166         aux' ps (freshno,acc_conv@[new_t],acc_new_ps) todo_conv
167       (* with ExpandedToLambda -> aux' ps (freshno,acc_conv@[`N(-1)],acc_new_ps) todo_conv *)
168
169   (* cut&paste from aux' above *)
170   and aux'' ps (freshno,acc_new_ps) =
171    function
172    | None -> freshno, None, acc_new_ps
173    | Some t ->
174       let t = subst false false x inst (t :> nf) in
175       let freshno,new_t,acc_new_ps =
176        expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t
177       in
178        freshno,Some new_t,acc_new_ps
179
180   and expand_match ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) t =
181    match t with
182    | `Match(u',orig,bs_lift,bs,args) ->
183         let freshno,u,acc_new_ps = expand_match acc (u' :> nf) in
184         let acc_new_ps,i =
185          match u with
186          | `N i -> acc_new_ps,i
187          | _ ->
188             let ps = List.map (fun t -> cast_to_i_num_var (subst false false x inst (t:> nf))) (acc_ps@acc_new_ps) in
189             let super_simplified_ps = super_simplify_ps ps ps in
190 (*prerr_endline ("CERCO u:" ^ print (fst u :> nf));
191 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN: " ^ print (fst x :> nf))) ps;
192 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN2: " ^ print (fst x :> nf))) super_simplified_ps;*)
193             match index_of_opt ~eq:eta_eq super_simplified_ps u with
194                Some i -> acc_new_ps, i
195              | None -> acc_new_ps@[u], len_ps + List.length acc_new_ps
196         in
197          let freshno=
198           if List.exists (fun (j,_) -> i=j) !bs then
199            freshno
200           else
201            let freshno,v = freshno+1, `Var (freshno+1, -666) in (* make_fresh_var freshno in *)
202            bs := !bs @ [i, v] ;
203            freshno in
204 (*prerr_endlie ("t DA RIDURRE:" ^ print (`Match(`N i,arity,bs_lift,bs,args) :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int more_args);*)
205          let t = mk_match (`N i) orig bs_lift bs args in
206 (*prerr_endline ("NUOVO t:" ^ print (fst t :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int (snd t));*)
207           expand_match (freshno,acc_ps,acc_new_ps) t
208    | `Lam _ -> raise ExpandedToLambda
209    | #i_n_var as x ->
210       let x = simple_expand_match (acc_ps@acc_new_ps) x in
211       freshno,cast_to_i_num_var x,acc_new_ps in
212
213  let freshno,old_ps,new_ps = aux (freshno,[],[]) (ps :> i_num_var list) in
214  let freshno,conv,new_ps = aux' old_ps (freshno,[],new_ps) (conv :> i_num_var list) in
215  let freshno,div,new_ps = aux'' old_ps (freshno,new_ps) (div :> i_num_var option) in
216  let div = option_map cast_to_i_var div in
217  let ps = List.map cast_to_i_n_var (old_ps @ new_ps) in
218  let conv = List.map cast_to_i_n_var conv in
219 (let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
220 prerr_endline ("# INST: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));
221  let p = {p with freshno; div; conv; ps} in
222  ( (* check if double substituting a variable *)
223   if List.exists (fun (x',_) -> x = x') sigma
224    then failwithProblem p ("Variable "^ string_of_var x ^"replaced twice")
225  );
226  let p = {p with sigma = sigma@[x,inst]} in
227  let p = super_simplify p in
228  prerr_endline (print_problem "instantiate" p);
229  p
230 ;;
231
232 exception Dangerous
233
234 let arity_of arities k =
235  let _,pos,y = List.find (fun (v,_,_) -> v=k) arities in
236  let arity = match y with `Var _ -> 0 | `I(_,args) -> Listx.length args | _ -> assert false in
237  arity + if pos = -1 then - 1 else 0
238 ;;
239
240 let rec dangerous arities showstoppers =
241  function
242     `N _
243   | `Var _
244   | `Lam _ -> ()
245   | `Match(t,_,liftno,bs,args) ->
246       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
247       (match t with
248           `N _ -> List.iter (dangerous arities showstoppers) args
249         | `Match _ as t -> dangerous arities showstoppers t ; List.iter (dangerous arities showstoppers) args
250         | `Var(x,_) -> dangerous_inert arities showstoppers x args num_more_args
251         | `I((x,_),args') -> dangerous_inert arities showstoppers x (Listx.to_list args' @ args) num_more_args
252       )
253   | `I((k,_),args) -> dangerous_inert arities showstoppers k (Listx.to_list args) 0
254
255 and dangerous_inert arities showstoppers k args more_args =
256  List.iter (dangerous arities showstoppers) args ;
257  if List.mem k showstoppers then raise Dangerous else
258  try
259   let arity = arity_of arities k in
260   if List.length args + more_args > arity then raise Dangerous else ()
261  with
262   Not_found -> ()
263
264 (* cut & paste from above *)
265 let rec dangerous_conv arities showstoppers =
266  function
267     `N _
268   | `Var _
269   | `Lam _ -> []
270   | `Match(t,_,liftno,bs,args) ->
271       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
272       (match t with
273           `N _ -> concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) args
274         | `Match _ as t -> dangerous_conv arities showstoppers t @ concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) args
275         | `Var(x,_) -> dangerous_inert_conv arities showstoppers x [] args 2
276         | `I((x,_),args') -> dangerous_inert_conv arities showstoppers x (Listx.to_list args') args 2
277       )
278   | `I((k,_),args) -> dangerous_inert_conv arities showstoppers k (Listx.to_list args) [] 0
279
280 and dangerous_inert_conv arities showstoppers k args match_args more_args =
281  let all_args = args @ match_args in
282  let dangerous_args = concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) all_args in
283  if dangerous_args = [] then (
284  if List.mem k showstoppers then k :: concat_map free_vars all_args else
285  try
286   let arity = arity_of arities k in
287 prerr_endline ("dangerous_inert_conv: ar=" ^ string_of_int arity ^ " k="^string_of_var k ^ " listlenargs=" ^ (string_of_int (List.length args)) ^ " more_args=" ^ string_of_int more_args);
288   if more_args > 0 (* match argument*) && List.length args = arity then []
289   else if List.length all_args + more_args > arity then k :: concat_map free_vars all_args else []
290  with
291   Not_found -> []
292  ) else k :: concat_map free_vars all_args
293
294 (* inefficient algorithm *)
295 let rec edible arities div ps conv showstoppers =
296  let rec aux showstoppers =
297   function
298      [] -> showstoppers
299    | x::xs when List.exists (fun y -> hd_of x = Some y) showstoppers ->
300       (* se la testa di x e' uno show-stopper *)
301       let new_showstoppers = sort_uniq (showstoppers @ free_vars (x :> nf)) in
302       (* aggiungi tutte le variabili libere di x *)
303       if List.length showstoppers <> List.length new_showstoppers then
304        aux new_showstoppers ps
305       else
306        aux showstoppers xs
307    | x::xs ->
308       match hd_of x with
309          None -> aux showstoppers xs
310        | Some h ->
311           try
312            dangerous arities showstoppers (x : i_n_var :> nf) ;
313            aux showstoppers xs
314           with
315            Dangerous ->
316             aux (sort_uniq (h::showstoppers)) ps
317   in
318     let showstoppers = sort_uniq (aux showstoppers ps) in
319     let dangerous_conv =
320      List.map (dangerous_conv arities showstoppers) (conv :> nf list) in
321
322 prerr_endline ("dangerous_conv lenght:" ^ string_of_int (List.length dangerous_conv));
323 List.iter (fun l -> prerr_endline (String.concat " " (List.map string_of_var l))) dangerous_conv;
324
325     let showstoppers' = showstoppers @ List.concat dangerous_conv in
326     let showstoppers' = sort_uniq (match div with
327      | None -> showstoppers'
328      | Some div ->
329        if List.exists ((=) (hd_of_i_var div)) showstoppers'
330        then showstoppers' @ free_vars (div :> nf) else showstoppers') in
331     if showstoppers <> showstoppers' then edible arities div ps conv showstoppers' else showstoppers', dangerous_conv
332 ;;
333
334 let precompute_edible_data {ps; div} xs =
335  (match div with None -> [] | Some div -> [hd_of_i_var div, -1, (div :> i_n_var)]) @
336   List.map (fun hd ->
337    let i, tm = Util.findi (fun y -> hd_of y = Some hd) ps in
338     hd, i, tm
339    ) xs
340 ;;
341
342 let critical_showstoppers p =
343   let p = super_simplify p in
344   let hd_of_div = match p.div with None -> [] | Some t -> [hd_of_i_var t] in
345   let showstoppers_step =
346   concat_map (fun bs ->
347     let heads = List.map (fun (i,_) -> List.nth p.ps i) !bs in
348     let heads = List.sort compare (hd_of_div @ filter_map hd_of heads) in
349     snd (split_duplicates heads)
350     ) p.deltas @
351      if List.exists (fun t -> [hd_of t] = List.map (fun x -> Some x) hd_of_div) p.conv
352      then hd_of_div else [] in
353   let showstoppers_step = sort_uniq showstoppers_step in
354   let showstoppers_eat =
355    let heads_and_arities =
356     List.sort (fun (k,_) (h,_) -> compare k h)
357      (filter_map (function `Var(k,_) -> Some (k,0) | `I((k,_),args) -> Some (k,Listx.length args) | _ -> None ) p.ps) in
358    let rec multiple_arities =
359     function
360        []
361      | [_] -> []
362      | (x,i)::(y,j)::tl when x = y && i <> j ->
363          x::multiple_arities tl
364      | _::tl -> multiple_arities tl in
365    multiple_arities heads_and_arities in
366
367   let showstoppers_eat = sort_uniq showstoppers_eat in
368   let showstoppers_eat = List.filter
369     (fun x -> not (List.mem x showstoppers_step))
370     showstoppers_eat in
371   List.iter (fun v -> prerr_endline ("DANGEROUS STEP: " ^ string_of_var v)) showstoppers_step;
372   List.iter (fun v -> prerr_endline ("DANGEROUS EAT: " ^ string_of_var v)) showstoppers_eat;
373   p, showstoppers_step, showstoppers_eat
374   ;;
375
376 let eat p =
377   let ({ps} as p), showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
378   let showstoppers = showstoppers_step @ showstoppers_eat in
379   let heads = List.sort compare (filter_map hd_of ps) in
380   let arities = precompute_edible_data p (uniq heads) in
381   let showstoppers, showstoppers_conv =
382    edible arities p.div ps p.conv showstoppers in
383   let l = List.filter (fun (x,_,_) -> not (List.mem x showstoppers)) arities in
384   let p =
385   List.fold_left (fun p (x,pos,(xx : i_n_var)) -> if pos = -1 then p else
386    let n = match xx with `I(_,args) -> Listx.length args | _ -> 0 in
387    let v = `N(pos) in
388    let inst = make_lams v n in
389 (let l = Array.to_list (Array.init (p.freshno + 1) string_of_var) in
390 prerr_endline ("# INST_IN_EAT: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));
391    { p with sigma = p.sigma @ [x,inst] }
392    ) p l in
393   (* to avoid applied numbers in safe positions that
394      trigger assert failures subst_in_problem x inst p*)
395  let ps =
396   List.map (fun t ->
397    try
398     let _,j,_ = List.find (fun (h,_,_) -> hd_of t = Some h) l in
399     `N j
400    with Not_found -> t
401   ) ps in
402  let p = match p.div with
403   | None -> p
404   | Some div ->
405    if List.mem (hd_of_i_var div) showstoppers
406    then p
407    else
408     let n = match div with `I(_,args) -> Listx.length args | `Var _ -> 0 in
409     let p, bomb' = make_fresh_var p (-666) in
410     (if !bomb <> `Var (-1,-666) then
411      failwithProblem p
412       ("Bomb was duplicated! It was " ^ string_of_nf !bomb ^
413        ", tried to change it to " ^ string_of_nf bomb'));
414     bomb := bomb';
415     prerr_endline ("Just created bomb var: " ^ string_of_nf !bomb);
416     let x = hd_of_i_var div in
417     let inst = make_lams !bomb n in
418     prerr_endline ("# INST (div): " ^ string_of_var x ^ " := " ^ string_of_nf inst);
419     let p = {p with div=None} in
420     (* subst_in_problem (hd_of_i_var div) inst p in *)
421      {p with sigma=p.sigma@[x,inst]} in
422      let dangerous_conv = showstoppers_conv in
423 let _ = prerr_endline ("dangerous_conv lenght:" ^ string_of_int (List.length dangerous_conv));
424 List.iter (fun l -> prerr_endline (String.concat " " (List.map string_of_var l))) dangerous_conv; in
425  let conv =
426    List.map (function s,t ->
427     try
428      if s <> [] then t else (
429      (match t with | `Var _ -> raise Not_found | _ -> ());
430      let _ = List.find (fun h -> hd_of t = Some h) showstoppers in
431       t)
432     with Not_found -> match hd_of t with
433      | None -> assert (t = `N ~-1); t
434      | Some h ->
435       prerr_endline ("FREEZING " ^ string_of_var h);
436       `N ~-1 (* convergent dummy*)
437    ) (List.combine showstoppers_conv p.conv) in
438  List.iter
439   (fun bs ->
440     bs :=
441      List.map
442       (fun (n,t as res) ->
443         match List.nth ps n with
444            `N m -> m,t
445          | _ -> res
446       ) !bs
447   ) p.deltas ;
448  let old_conv = p.conv in
449  let p = { p with ps; conv } in
450  if l <> [] || old_conv <> conv
451   then prerr_endline (print_problem "eat" p);
452  if List.for_all (function `N _ -> true | _ -> false) ps && p.div = None then
453   `Finished p
454  else
455   `Continue p
456
457 let instantiate p x perm n =
458  (if hd_of_i_var (cast_to_i_var !bomb) = x
459    then failwithProblem p ("BOMB (" ^ string_of_nf !bomb ^ ") cannot be instantiated!"));
460  let arity_of_x = max_arity_tms x (all_terms p) in
461  (if arity_of_x = None then failwithProblem p "step on var non occurring in problem");
462  let arity_of_x = Util.option_get(arity_of_x) in
463  (if arity_of_x = min_int then failwithProblem p "step on fake variable");
464  (if arity_of_x <= 0 then failwithProblem p "step on var of non-positive arity");
465  (if perm < 1 || perm > arity_of_x then
466   failwithProblem p ("Tried to permutate variable "^ string_of_var x ^" beyond its max arity"));
467  let n = (prerr_endline "WARNING: using constant initialSpecialK"); p.initialSpecialK in
468  let arities = Array.to_list (Array.make (n+1) min_int) in
469  let p,vars = make_fresh_vars p arities in
470  let args = Listx.from_list (vars :> nf list) in
471  let bs = ref [] in
472  (* other_vars are the variables which are delayed and re-applied to the match *)
473  let other_vars = Array.mapi (fun n () -> `Var(n+1,min_int)) (Array.make (perm-1) ()) in
474  let other_vars = Array.to_list other_vars in
475  (* 666, since it will be replaced anyway during subst: *)
476  let inst = `Match(`I((0,min_int),Listx.map (lift perm) args),(x,-666),perm,bs,other_vars) in
477  (* Add a number of 'perm' leading lambdas *)
478  let inst = Array.fold_left (fun t () -> `Lam(false, t)) inst (Array.make perm ()) in
479  let p = {p with deltas=bs::p.deltas} in
480  subst_in_problem x inst p
481 ;;
482
483 let compute_special_k tms =
484  let rec aux k (t: nf) = Pervasives.max k (match t with
485  | `Lam(b,t) -> aux (k + if b then 1 else 0) t
486  | `I(n, tms) -> Listx.max (Listx.map (aux 0) tms)
487  | `Match(t, _, liftno, bs, args) ->
488      List.fold_left max 0 (List.map (aux 0) ((t :> nf)::args@List.map snd !bs))
489  | `N _
490  | `Var _ -> 0
491  ) in Listx.max (Listx.map (aux 0) tms)
492 ;;
493
494 let auto_instantiate (n,p) =
495  let p, showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
496  let x =
497   match showstoppers_step, showstoppers_eat with
498   | [], y::_ ->
499      prerr_endline ("INSTANTIATING CRITICAL TO EAT " ^ string_of_var y); y
500   | [], [] ->
501      let heads =
502       (* Choose only variables still alive (with arity > 0) *)
503       List.sort compare (filter_map (
504        fun t -> match t with `Var _ -> None | x -> if arity_of_hd x <= 0 then None else hd_of x
505       ) ((match p.div with Some t -> [(t :> i_n_var)] | _ -> []) @ p.ps)) in
506      (match heads with
507       | [] ->
508          (try
509            fst (List.find (((<) 0) ++ snd) (concat_map free_vars' (p.conv :> nf list)))
510           with
511            Not_found -> assert false)
512       | x::_ ->
513          prerr_endline ("INSTANTIATING TO EAT " ^ string_of_var x);
514          x)
515   | x::_, _ ->
516       prerr_endline ("INSTANTIATING " ^ string_of_var x);
517       x in
518 (* Strategy that  decreases the special_k to 0 first (round robin)
519 1:11m42 2:14m5 3:11m16s 4:14m46s 5:12m7s 6:6m31s *)
520  let x =
521   try
522    match
523     hd_of (List.find (fun t ->
524      compute_special_k (Listx.Nil (t :> nf)) > 0 && arity_of_hd t > 0
525      ) (all_terms p))
526    with
527     | None -> assert false
528     | Some x ->
529        prerr_endline ("INSTANTIATING AND HOPING " ^ string_of_var x);
530        x
531   with
532    Not_found -> x in
533 (* Instantiate in decreasing order of compute_special_k
534 1:15m14s 2:13m14s 3:4m55s 4:4m43s 5:4m34s 6:6m28s 7:3m31s
535 let x =
536  try
537   (match hd_of (snd (List.hd (List.sort (fun c1 c2 -> - compare (fst c1) (fst c2)) (filter_map (function `I _ as t -> Some (compute_special_k (Listx.Nil (t :> nf)),t) | _ -> None) (all_terms p))))) with
538       None -> assert false
539     | Some x ->
540        prerr_endline ("INSTANTIATING AND HOPING " ^ string_of_var x);
541        x)
542  with
543   Not_found -> x
544 in*)
545  let special_k =
546      compute_special_k (Listx.from_list (all_terms p :> nf list) )in
547  if special_k < n then
548   prerr_endline ("@@@@ NEW INSTANTIATE PHASE (" ^ string_of_int special_k ^ ") @@@@");
549  let p = instantiate p x 1 special_k in
550  special_k,p
551
552
553 let rec auto_eat (n,p) =
554  prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure before auto_instantiate }}}}}}";
555  let m = problem_measure p in
556  let (n,p') = auto_instantiate (n,p) in
557  match eat p' with
558  | `Finished p -> p
559  | `Continue p ->
560      prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure inafter auto_instantiate }}}}}}";
561      let delta = problem_measure p - m in
562      (* let delta = m - problem_measure p' in *)
563      if delta >= 0
564       then
565        (failwith
566        ("Measure did not decrease (+=" ^ string_of_int delta ^ ")"))
567       else prerr_endline ("$ Measure decreased of " ^ string_of_int delta);
568      auto_eat (n,p)
569 ;;
570
571 let auto p n =
572  prerr_endline ("@@@@ FIRST INSTANTIATE PHASE (" ^ string_of_int n ^ ") @@@@");
573  match eat p with
574  | `Finished p -> p
575  | `Continue p -> auto_eat (n,p)
576 ;;
577
578 (*
579 0 = snd
580
581       x y = y 0    a y = k  k z = z 0  c y = k   y u = u h1 h2 0          h2 a = h3
582 1 x a c    1 a 0 c  1 k c    1 c 0      1 k        1 k                     1 k
583 2 x a y    2 a 0 y  2 k y    2 y 0      2 y 0      2 h2 0                  2 h3
584 3 x b y    3 b 0 y  3 b 0 y  3 b 0 y    3 b 0 y    3 b 0 (\u. u h1 h2 0)   3 b 0 (\u. u h1 (\w.h3) 0)
585 4 x b c    4 b 0 c  4 b 0 c  4 b 0 c    4 b 0 c    4 b 0 c                 4 b 0 c
586 5 x (b e)  5 b e 0  5 b e 0  5 b e 0    5 b e 0    5 b e 0                 5 b e 0
587 6 y y      6 y y    6 y y    6 y y      6 y y      6 h1 h1 h2 0 h2 0       6 h1 h1 (\w. h3) 0 (\w. h3) 0
588
589                                 l2 _ = l3
590 b u = u l1 l2 0                 e _ _ _ _ = f                         l3 n = n j 0
591 1 k                             1 k                                  1 k
592 2 h3                            2 h3                                 2 h3
593 3 l2 0 (\u. u h1 (\w. h3) 0)    3 l3 (\u. u h1 (\w. h3) 0)           3 j h1 (\w. h3) 0 0
594 4 l2 0 c                        4 l3 c                               4 c j 0
595 5 e l1 l2 0 0                   5 f                                  5 f
596 6 h1 h1 (\w. h3) 0 (\w. h3) 0   6 h1 h1 (\w. h3) 0 (\w. h3) 0        6 h1 h1 (\w. h3) 0 (\w. h3) 0
597 *)
598
599 (*
600                 x n = n 0 ?
601 x a (b (a c))   a 0 = 1 ? (b (a c))   8
602 x a (b d')      a 0 = 1 ? (b d')      7
603 x b (a c)       b 0 = 1 ? (a c)       4
604 x b (a c')      b 0 = 1 ? (a c')      5
605
606 c = 2
607 c' = 3
608 a 2 = 4  (* a c *)
609 a 3 = 5  (* a c' *)
610 d' = 6
611 b 6 = 7  (* b d' *)
612 b 4 = 8  (* b (a c) *)
613 b 0 = 1
614 a 0 = 1
615 *)
616
617 (************** Tests ************************)
618
619 let optimize_numerals p =
620   let replace_in_sigma perm =
621     let rec aux = function
622     | `N n -> `N (List.nth perm n)
623     | `I _ -> assert false
624     | `Var _ as t -> t
625     | `Lam(v,t) -> `Lam(v, aux t)
626     | `Match(_,_,_,bs,_) as t -> (bs := List.map (fun (n,t) -> (List.nth perm n, t)) !bs); t
627     in List.map (fun (n,t) -> (n,aux t))
628   in
629   let deltas' = List.mapi (fun n d -> (n, List.map fst !d)) p.deltas in
630   let maxs = Array.to_list (Array.init (List.length deltas') (fun _ -> 0)) in
631   let max = List.fold_left max 0 (concat_map snd deltas') in
632   let perm,_ = List.fold_left (fun (perm, maxs) (curr_n:int) ->
633       let containing = filter_map (fun (i, bs) -> if List.mem curr_n bs then Some i else None) deltas' in
634       (* (prerr_endline (string_of_int curr_n ^ " occurs in: " ^ (String.concat " " (List.map string_of_int containing)))); *)
635       let neww = List.fold_left Pervasives.max 0 (List.mapi (fun n max -> if List.mem n containing then max else 0) maxs) in
636       let maxs = List.mapi (fun i m -> if List.mem i containing then neww+1 else m) maxs in
637       (neww::perm, maxs)
638     ) ([],maxs) (Array.to_list (Array.init (max+1) (fun x -> x))) in
639   replace_in_sigma (List.rev perm) p.sigma
640 ;;
641
642 let env_of_sigma freshno sigma should_explode =
643  let rec aux n =
644   if n > freshno then
645    []
646   else
647    let e = aux (n+1) in
648    (try
649     e,Pure.lift (-n-1) (snd (List.find (fun (i,_) -> i = n) sigma)),[]
650    with
651     Not_found ->
652      if should_explode && n = hd_of_i_var (cast_to_i_var !bomb)
653       then ([], (let f t = Pure.A(t,t) in f (Pure.L (f (Pure.V 0)))), [])
654       else ([],Pure.V n,[]))::e
655  in aux 0
656 ;;
657
658 prerr_endline "########## main ##########";;
659
660 (* Commands:
661     v ==> v := \a. a k1 .. kn \^m.0
662     + ==> v := \^k. numero  for every v such that ...
663     * ==> tries v as long as possible and then +v as long as possible
664 *)
665 let main problems =
666  let rec aux ({ps} as p) n l =
667   if List.for_all (function `N _ -> true | _ -> false) ps && p.div = None then begin
668    p
669   end else
670    let _ = prerr_endline (print_problem "main" p) in
671    let x,l =
672     match l with
673      | cmd::l -> cmd,l
674      | [] -> read_line (),[] in
675    let cmd =
676     if x = "+" then
677      `DoneWith
678     else if x = "*" then
679      `Auto
680     else
681      `Step x in
682    match cmd with
683     | `DoneWith -> assert false (*aux (eat p) n l*) (* CSC: TODO *)
684     | `Step x ->
685         let x = var_of_string x in
686         aux (instantiate p x 1 n) n l
687     | `Auto -> aux (auto p n) n l
688  in
689   List.iter
690    (fun (p,n,cmds) ->
691     Console.print_hline();
692     bomb := `Var (-1,-666);
693     let p_finale = aux p n cmds in
694     let freshno,sigma = p_finale.freshno, p_finale.sigma in
695     prerr_endline ("------- <DONE> ------\n ");
696     (* prerr_endline (print_problem "Original problem" p); *)
697     prerr_endline "---------------------";
698     let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
699     prerr_endline (" BOMB == " ^ print ~l !bomb);
700     prerr_endline "---------------------";
701     List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst)) sigma;
702 (*
703      prerr_endline "----------------------";
704      let ps =
705       List.fold_left (fun ps (x,inst) ->
706        (* CSC: XXXX Is the subst always sorted correctly? Otherwise, implement a recursive subst *)
707        (* In this non-recursive version, the intermediate states may containt Matchs *)
708        List.map (fun t -> let t = subst false x inst (t :> nf) in cast_to_i_num_var t) ps)
709        (p.ps :> i_num_var list) sigma in
710      prerr_endline (print_problem {p with ps= List.map (function t -> cast_to_i_n_var t) ps; freshno});
711      List.iteri (fun i (n,more_args) -> assert (more_args = 0 && n = `N i)) ps ;
712 *)
713     prerr_endline "---------<OPT>----------";
714     let sigma = optimize_numerals p_finale in (* optimize numerals *)
715     let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
716     List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst)) sigma;
717     prerr_endline "---------<PURE>---------";
718     let div = option_map (fun div -> ToScott.t_of_nf (div :> nf)) p.div in
719     let conv = List.map (fun t -> ToScott.t_of_nf (t :> nf)) p.conv in
720     let ps = List.map (fun t -> ToScott.t_of_nf (t :> nf)) p.ps in
721     let sigma = List.map (fun (x,inst) -> x, ToScott.t_of_nf inst) sigma in
722     (*let ps_ok = List.fold_left (fun ps (x,inst) ->
723       List.map (Pure.subst false x inst) ps) ps sigma in*)
724     let e = env_of_sigma freshno sigma true in
725     let e' = env_of_sigma freshno sigma false in
726
727 (*
728      prerr_endline "---------<PPP>---------";
729 let rec print_e e =
730  "[" ^ String.concat ";" (List.map (fun (e,t,[]) -> print_e e ^ ":" ^ Pure.print t) e) ^ "]"
731 in
732      prerr_endline (print_e e);
733      List.iter (fun (t,t_ok) ->
734       prerr_endline ("T0= " ^ Pure.print t ^ "\nTM= " ^ Pure.print (Pure.unwind (e,t,[])) ^ "\nOM= " ^ Pure.print t_ok);
735       (*assert (Pure.unwind (e,t,[]) = t_ok)*)
736      ) (List.combine ps ps_ok);
737 *)
738      prerr_endline "--------<REDUCE>---------";
739      (function Some div ->
740       print_endline (Pure.print div);
741       let t = Pure.mwhd (e',div,[]) in
742       prerr_endline ("*:: " ^ (Pure.print t));
743       prerr_endline (print !bomb);
744       assert (t = ToScott.t_of_nf (!bomb:>nf))
745      | None -> ()) div;
746      List.iter (fun n ->
747        prerr_endline ("_::: " ^ (Pure.print n));
748        let t = Pure.mwhd (e,n,[]) in
749        prerr_endline ("_:: " ^ (Pure.print t))
750      ) conv ;
751      List.iteri (fun i n ->
752        prerr_endline ((string_of_int i) ^ "::: " ^ (Pure.print n));
753        let t = Pure.mwhd (e,n,[]) in
754        prerr_endline ((string_of_int i) ^ ":: " ^ (Pure.print t));
755        assert (t = Scott.mk_n i)
756      ) ps ;
757      prerr_endline "-------- </DONE> --------"
758    ) problems
759
760 (********************** problems *******************)
761
762 let zero = `Var(0,0);;
763
764 let append_zero =
765  function
766   | `I _
767   | `Var _ as i ->  cast_to_i_n_var (mk_app i zero)
768   | _ -> assert false
769 ;;
770
771 type t = problem * int * string list;;
772
773 let magic_conv ~div ~conv ~nums cmds =
774  let all_tms = (match div with None -> [] | Some div -> [div]) @ nums @ conv in
775   let all_tms, var_names = parse' all_tms in
776   let div, (tms, conv) = match div with
777     | None -> None, list_cut (List.length nums, all_tms)
778     | Some _ -> Some (List.hd all_tms), list_cut (List.length nums, List.tl all_tms) in
779
780  if match div with None -> false | Some div -> List.exists (eta_subterm div) (tms@conv)
781  then (
782   prerr_endline "--- TEST SKIPPED ---";
783   {freshno=0; div=None; conv=[]; ps=[]; sigma=[]; deltas=[]; initialSpecialK=0}, 0, []
784  ) else
785   let tms = sort_uniq ~compare:eta_compare tms in
786   let special_k = compute_special_k (Listx.from_list all_tms) in (* compute initial special K *)
787   (* casts *)
788   let div = option_map cast_to_i_var div in
789   let conv = Util.filter_map (function #i_n_var as t -> Some (cast_to_i_n_var t) | _ -> None) conv in
790   let tms = List.map cast_to_i_n_var tms in
791
792   let ps = List.map append_zero tms in (* crea lista applicando zeri o dummies *)
793   let freshno = List.length var_names in
794   let deltas =
795    let dummy = `Var (max_int / 2, -666) in
796     [ ref (Array.to_list (Array.init (List.length ps) (fun i -> i, dummy))) ] in
797
798   {freshno; div; conv; ps; sigma=[] ; deltas; initialSpecialK=special_k}, special_k, cmds
799 ;;
800
801 let magic strings cmds = magic_conv None [] strings cmds;;