]> matita.cs.unibo.it Git - fireball-separation.git/blob - ocaml/lambda4.ml
dbd73966ad6d22c7ab9c4d8227df66d4ce581254
[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);;
7
8 type problem =
9  { freshno: int
10  ; div: i_var option (* None = bomb *)
11  ; conv: i_n_var list (* the inerts that must converge *)
12  ; ps: i_n_var list (* the n-th inert must become n *)
13  ; sigma: (int * nf) list (* the computed substitution *)
14  ; deltas: (int * nf) list ref list (* collection of all branches *)
15  ; steps: int (* how many steps the algorithm made until now *)
16  }
17
18
19 (* let heads = Util.sort_uniq (List.map hd_of_i_var p.ps) in
20 for all head
21   List.map (fun (_, bs) -> List.map (fun (x,_) -> List.nth p.ps x) !bs) p.deltas *)
22
23 (* let ($) f x = f x;; *)
24
25 let subterms tms freshno =
26  let apply_var =
27   let no = ref freshno in
28   function t -> incr no; mk_app t (`Var !no) in
29  let applicative hd args = snd (
30     List.fold_left (fun (hd, acc) t -> let hd = mk_app hd t in hd, hd::acc) (hd, []) args) in
31  let rec aux t = match t with
32  | `Var _ -> []
33  | `I(v,ts) ->
34     (* applicative (`Var v) (Listx.to_list ts) @  *)
35      Util.concat_map aux (Listx.to_list ts) @ List.map apply_var (Listx.to_list ts)
36  | `Lam(_,t) -> aux (lift ~-1 t)
37  | `Match(u,bs_lift,bs,args) ->
38     aux (u :> nf) @
39      (* applicative (`Match(u,bs_lift,bs,[])) args @ *)
40       Util.concat_map aux args @ List.map apply_var args
41       (* @ Util.concat_map (aux ++ (lift bs_lift) ++ snd) !bs *)
42  | `N _ -> []
43  in let tms' = (* Util.sort_uniq ~compare:eta_compare*) (Util.concat_map aux tms) in
44  tms @ tms'
45  (* List.map (fun (t, v) -> match t with `N _ -> t | _ -> mk_app t v) (List.combine tms (List.mapi (fun i _ -> `Var(freshno+i)) tms)) *)
46 ;;
47
48 let all_terms p =
49 (match p.div with None -> [] | Some t -> [(t :> i_n_var)])
50 @ p.conv
51 @ p.ps
52 ;;
53
54 let problem_measure p =
55  let l = Array.to_list (Array.init (p.freshno + 1) string_of_var) in
56  let open Listx in
57  (* aux |t1;t2| e' numero di step per portare la diff in testa
58     INVARIANTE: t1 <eta> t2
59  *)
60  let rec aux t1 t2 =
61   match t1, t2 with
62   | `I(v1,nfs1), `I(v2,nfs2) ->
63     if v1 <> v2
64      then 0 else 1 + find_first_diff (to_list nfs1, to_list nfs2)
65   | `Match (t1,bs_lift,bs,args), `Match (t2,bs_lift',bs',args') ->
66      if bs != bs' then 0 (* TODO *)
67       else if eta_eq (t1 :> nf) (t2 :> nf) then 1 + find_first_diff (args, args') else aux (t1 :> nf) (t2 :> nf) (* TODO *)
68   | `Match _, _
69   | _, `Match _ -> 0 (* FIXME!!! *)
70   | `Lam(_,t1), `Lam(_,t2) -> aux t1 t2
71   | _ -> 0
72  and find_first_diff = function
73   | [], [] -> assert false
74   | [], t::_
75   | t::_, [] -> 1
76   | t1::ts1, t2::ts2 ->
77     if eta_eq (t1 :> nf) (t2 :> nf) then 1 + find_first_diff (ts1, ts2) else aux t1 t2
78     (* no. di step da fare per separare t1 e t2 *)
79  in let diff t1 t2 = (
80   let res = if eta_eq t1 t2 then 0 else aux t1 t2 in
81   if res <> 0 then prerr_endline ("diff (" ^ print ~l t1 ^ ") (" ^ print ~l t2 ^ ") = " ^ string_of_int res);
82   res
83   )
84  (* aux calcola la somma delle differenze tra i termini in una lista (quadratico) *)
85  in let rec sum = function
86   | [] -> 0
87   | x::xs -> List.fold_right ((+) ++ (diff (x :> nf))) (xs :> nf list) (sum xs)
88  in let subterms = subterms ((all_terms p) :> nf list) p.freshno
89  (* let subterms = sort_uniq ~compare:eta_compare subterms in *)
90  in let a = sum subterms
91  in let b = List.fold_right (fun bs -> (+) (sum (List.map ((List.nth p.ps) ++ fst) !bs))) p.deltas 0
92  in let _ = prerr_endline ("Computed measure: " ^ string_of_int a ^ "," ^ string_of_int b)
93  in a + b
94 ;;
95
96 let print_problem label ({freshno; div; conv; ps; deltas; steps} as p) =
97  Console.print_hline ();
98  prerr_endline ("\n||||| Displaying problem: " ^ label ^ " |||||");
99  let nl = "\n| " in
100  let deltas = String.concat nl (List.map (fun r -> String.concat " <> " (List.map (fun (i,_) -> string_of_int i) !r)) deltas) in
101  let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
102     nl ^ string_of_int steps ^ " steps left; measure="^string_of_int(problem_measure p)^" freshno = " ^ string_of_int freshno
103  ^ nl ^ "\b> DISCRIMINATING SETS (deltas)"
104  ^ nl ^ deltas ^ (if deltas = "" then "" else nl)
105  ^ "\b> DIVERGENT" ^ nl
106  ^ "*: " ^ (match div with None -> "*" | Some div -> print ~l (div :> nf)) ^ "\n| "
107  ^ "\b> CONVERGENT" ^ nl
108  ^ String.concat "\n| " (List.map (fun t -> "_: " ^ (if t = `N (-1) then "_" else print ~l (t :> nf))) conv) ^
109  (if conv = [] then "" else "\n| ")
110  ^ "\b> NUMERIC" ^ nl
111  ^ String.concat "\n| " (List.mapi (fun i t -> string_of_int i ^ ": " ^ print ~l (t :> nf)) ps)
112  ^ nl
113 ;;
114
115
116 let failwithProblem p reason =
117  print_endline (print_problem "FAIL" p);
118  failwith reason
119 ;;
120
121 let make_fresh_var p =
122  let freshno = p.freshno + 1 in
123  {p with freshno}, `Var freshno
124 ;;
125
126 let make_fresh_vars p m =
127  Array.fold_left
128   (* fold_left vs. fold_right hides/shows the bug in problem q7 *)
129   (fun (p, vars) _ -> let p, var = make_fresh_var p in p, var::vars)
130   (p, [])
131   (Array.make m ())
132 ;;
133
134 let simple_expand_match ps =
135   let rec aux level = function
136   | #i_num_var as t -> aux_i_num_var level t
137   | `Lam(b,t) -> `Lam(b, aux (level+1) t)
138   and aux_i_num_var level = function
139   | `Match(u,bs_lift,bs,args) as torig ->
140     let u = aux_i_num_var level u in
141     bs := List.map (fun (n, x) -> n, aux 0 x) !bs;
142     (try
143        (match u with
144          | #i_n_var as u ->
145             let i = index_of (lift (-level) u) (ps :> nf list) (* can raise Not_found *)
146             in let t = mk_match (`N i) bs_lift bs args in
147             if t <> torig then
148             aux level (t :> nf)
149            else raise Not_found
150          | _ -> raise Not_found)
151       with Not_found ->
152        `Match(cast_to_i_num_var u,bs_lift,bs,List.map (aux level) args))
153   | `I(k,args) -> `I(k,Listx.map (aux level) args)
154   | `N _ | `Var _ as t -> t
155 in aux_i_num_var 0;;
156
157 let fixpoint f =
158  let rec aux x = let x' = f x in if x <> x' then aux x' else x in aux
159 ;;
160
161 let rec super_simplify_ps 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 :> i_num_var list) in
167   let conv = super_simplify_ps ps (p.conv :> i_num_var list) in
168   let div = option_map (fun div ->
169    let divs = super_simplify_ps p.ps ([div] :> i_num_var list) in
170     List.hd divs) div in
171   {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}
172
173 exception ExpandedToLambda;;
174
175 let subst_in_problem x inst ({freshno; div; conv; ps; sigma} as p) =
176  let len_ps = List.length ps in
177 (*(let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
178 prerr_endline ("# INST0: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));*)
179  let rec aux ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) =
180   function
181   | [] -> acc
182   | t::todo_ps ->
183 (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
184      let t = subst false x inst (t :> nf) in
185 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
186      let freshno,new_t,acc_new_ps =
187       expand_match (freshno,acc_ps@`Var(max_int/3)::todo_ps,acc_new_ps) t
188      in
189       aux (freshno,acc_ps@[new_t],acc_new_ps) todo_ps
190
191   (* cut&paste from aux above *)
192   and aux' ps ((freshno,acc_conv,acc_new_ps) as acc) =
193    function
194    | [] -> acc
195    | t::todo_conv ->
196 (*prerr_endline ("EXPAND t:" ^ print (t :> nf));*)
197       (* try *)
198        let t = subst false x inst (t :> nf) in
199 (*prerr_endline ("SUBSTITUTED t:" ^ print (t :> nf));*)
200        let freshno,new_t,acc_new_ps =
201         expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t
202        in
203         aux' ps (freshno,acc_conv@[new_t],acc_new_ps) todo_conv
204       (* with ExpandedToLambda -> aux' ps (freshno,acc_conv@[`N(-1)],acc_new_ps) todo_conv *)
205
206   (* cut&paste from aux' above *)
207   and aux'' ps (freshno,acc_new_ps) =
208    function
209    | None -> freshno, None, acc_new_ps
210    | Some t ->
211       let t = subst false x inst (t :> nf) in
212       let freshno,new_t,acc_new_ps =
213        expand_match (freshno,ps,acc_new_ps) t
214       in
215        freshno,Some new_t,acc_new_ps
216
217   and expand_match ((freshno,acc_ps,acc_new_ps) as acc) t =
218    match t with
219    | `Match(u',bs_lift,bs,args) ->
220         let freshno,u,acc_new_ps = expand_match acc (u' :> nf) in
221         let acc_new_ps,i =
222          match u with
223          | `N i -> acc_new_ps,i
224          | _ ->
225             let ps = List.map (fun t -> cast_to_i_num_var (subst false x inst (t:> nf))) (acc_ps@acc_new_ps) in
226             let super_simplified_ps = super_simplify_ps ps ps in
227 (*prerr_endline ("CERCO u:" ^ print (fst u :> nf));
228 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN: " ^ print (fst x :> nf))) ps;
229 List.iter (fun x -> prerr_endline ("IN2: " ^ print (fst x :> nf))) super_simplified_ps;*)
230             match index_of_opt ~eq:eta_eq super_simplified_ps u with
231                Some i -> acc_new_ps, i
232              | None -> acc_new_ps@[u], len_ps + List.length acc_new_ps
233         in
234          let freshno=
235           if List.exists (fun (j,_) -> i=j) !bs then
236            freshno
237           else
238            let freshno,v = freshno+1, `Var (freshno+1) in (* make_fresh_var freshno in *)
239            bs := !bs @ [i, v] ;
240            freshno in
241 (*prerr_endlie ("t DA RIDURRE:" ^ print (`Match(`N i,arity,bs_lift,bs,args) :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int more_args);*)
242          let t = mk_match (`N i) bs_lift bs args in
243 (*prerr_endline ("NUOVO t:" ^ print (fst t :> nf) ^ " more_args=" ^ string_of_int (snd t));*)
244           expand_match (freshno,acc_ps,acc_new_ps) t
245    | `Lam _ -> raise ExpandedToLambda
246    | #i_n_var as x ->
247       let x = simple_expand_match (acc_ps@acc_new_ps) x in
248       freshno,cast_to_i_num_var x,acc_new_ps in
249
250  let freshno,old_ps,new_ps = aux (freshno,[],[]) (ps :> i_num_var list) in
251  let freshno,conv,new_ps = aux' old_ps (freshno,[],new_ps) (conv :> i_num_var list) in
252  let freshno,div,new_ps = aux'' old_ps (freshno,new_ps) (div :> i_num_var option) in
253  let div = option_map cast_to_i_var div in
254  let ps = List.map cast_to_i_n_var (old_ps @ new_ps) in
255  let conv = List.map cast_to_i_n_var conv in
256 (let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
257 prerr_endline ("# INST: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));
258  let p = {p with freshno; div; conv; ps} in
259  ( (* check if double substituting a variable *)
260   if List.exists (fun (x',_) -> x = x') sigma
261    then failwithProblem p "Variable replaced twice"
262  );
263  let p = {p with sigma = sigma@[x,inst]} in
264  let p = super_simplify p in
265  prerr_endline (print_problem "instantiate" p);
266  p
267 ;;
268
269 exception Dangerous
270
271 let arity_of arities k =
272  let _,pos,y = List.find (fun (v,_,_) -> v=k) arities in
273  let arity = match y with `Var _ -> 0 | `I(_,args) -> Listx.length args | _ -> assert false in
274  arity + if pos = -1 then - 1 else 0
275 ;;
276
277 let rec dangerous arities showstoppers =
278  function
279     `N _
280   | `Var _
281   | `Lam _ -> ()
282   | `Match(t,liftno,bs,args) ->
283       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
284       (match t with
285           `N _ -> List.iter (dangerous arities showstoppers) args
286         | `Match _ as t -> dangerous arities showstoppers t ; List.iter (dangerous arities showstoppers) args
287         | `Var x -> dangerous_inert arities showstoppers x args 2 (* 2 coming from Scott's encoding *)
288         | `I(x,args') -> dangerous_inert arities showstoppers x (Listx.to_list args' @ args) 2 (* 2 coming from Scott's encoding *)
289       )
290   | `I(k,args) -> dangerous_inert arities showstoppers k (Listx.to_list args) 0
291
292 and dangerous_inert arities showstoppers k args more_args =
293  List.iter (dangerous arities showstoppers) args ;
294  if List.mem k showstoppers then raise Dangerous else
295  try
296   let arity = arity_of arities k in
297   if List.length args + more_args > arity then raise Dangerous else ()
298  with
299   Not_found -> ()
300
301 (* cut & paste from above *)
302 let rec dangerous_conv arities showstoppers =
303  function
304     `N _
305   | `Var _
306   | `Lam _ -> []
307   | `Match(t,liftno,bs,args) ->
308       (* CSC: XXX partial dependency on the encoding *)
309       (match t with
310           `N _ -> concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) args
311         | `Match _ as t -> dangerous_conv arities showstoppers t @ concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) args
312         | `Var x -> dangerous_inert_conv arities showstoppers x args 2 (* 2 coming from Scott's encoding *)
313         | `I(x,args') -> dangerous_inert_conv arities showstoppers x (Listx.to_list args' @ args) 2 (* 2 coming from Scott's encoding *)
314       )
315   | `I(k,args) -> dangerous_inert_conv arities showstoppers k (Listx.to_list args) 0
316
317 and dangerous_inert_conv arities showstoppers k args more_args =
318  concat_map (dangerous_conv arities showstoppers) args @
319  if List.mem k showstoppers then k :: concat_map free_vars args else
320  try
321   let arity = arity_of arities k in
322   prerr_endline ("dangerous_inert_conv: ar=" ^ string_of_int arity ^ " k="^string_of_var k ^ " listlenargs=" ^ (string_of_int (List.length args)) );
323   if List.length args + more_args > arity then k :: concat_map free_vars args else []
324  with
325   Not_found -> []
326
327 (* inefficient algorithm *)
328 let rec edible arities div ps conv showstoppers =
329  let rec aux showstoppers =
330   function
331      [] -> showstoppers
332    | x::xs when List.exists (fun y -> hd_of x = Some y) showstoppers ->
333       (* se la testa di x e' uno show-stopper *)
334       let new_showstoppers = sort_uniq (showstoppers @ free_vars (x :> nf)) in
335       (* aggiungi tutte le variabili libere di x *)
336       if List.length showstoppers <> List.length new_showstoppers then
337        aux new_showstoppers ps
338       else
339        aux showstoppers xs
340    | x::xs ->
341       match hd_of x with
342          None -> aux showstoppers xs
343        | Some h ->
344           try
345            dangerous arities showstoppers (x : i_n_var :> nf) ;
346            aux showstoppers xs
347           with
348            Dangerous ->
349             aux (sort_uniq (h::showstoppers)) ps
350   in
351     let showstoppers = sort_uniq (aux showstoppers ps) in
352     let dangerous_conv =
353      List.map (dangerous_conv arities showstoppers) (conv :> nf list) in
354
355     prerr_endline ("dangerous_conv lenght:" ^ string_of_int (List.length dangerous_conv));
356     List.iter (fun l -> prerr_endline (String.concat " " (List.map string_of_var l))) dangerous_conv;
357     let showstoppers' = showstoppers @ List.concat dangerous_conv in
358     let showstoppers' = sort_uniq (match div with
359      | None -> showstoppers'
360      | Some div ->
361        if List.exists ((=) (hd_of_i_var div)) showstoppers'
362        then showstoppers' @ free_vars (div :> nf) else showstoppers') in
363     if showstoppers <> showstoppers' then edible arities div ps conv showstoppers' else showstoppers', dangerous_conv
364 ;;
365
366 let precompute_edible_data {ps; div} xs =
367  (match div with None -> [] | Some div -> [hd_of_i_var div, -1, (div :> i_n_var)]) @
368   List.map (fun hd ->
369    let i, tm = Util.findi (fun y -> hd_of y = Some hd) ps in
370     hd, i, tm
371    ) xs
372 ;;
373
374 let critical_showstoppers p =
375   let p = super_simplify p in
376   let hd_of_div = match p.div with None -> [] | Some t -> [hd_of_i_var t] in
377   let showstoppers_step =
378   concat_map (fun bs ->
379     let heads = List.map (fun (i,_) -> List.nth p.ps i) !bs in
380     let heads = List.sort compare (hd_of_div @ filter_map hd_of heads) in
381     snd (split_duplicates heads)
382     ) p.deltas @
383      if List.exists (fun t -> [hd_of t] = List.map (fun x -> Some x) hd_of_div) p.conv
384      then hd_of_div else [] in
385   let showstoppers_step = sort_uniq showstoppers_step in
386   let showstoppers_eat =
387    let heads_and_arities =
388     List.sort (fun (k,_) (h,_) -> compare k h)
389      (filter_map (function `Var k -> Some (k,0) | `I(k,args) -> Some (k,Listx.length args) | _ -> None ) p.ps) in
390    let rec multiple_arities =
391     function
392        []
393      | [_] -> []
394      | (x,i)::(y,j)::tl when x = y && i <> j ->
395          x::multiple_arities tl
396      | _::tl -> multiple_arities tl in
397    multiple_arities heads_and_arities in
398
399   let showstoppers_eat = sort_uniq showstoppers_eat in
400   let showstoppers_eat = List.filter
401     (fun x -> not (List.mem x showstoppers_step))
402     showstoppers_eat in
403   List.iter (fun v -> prerr_endline ("DANGEROUS STEP: " ^ string_of_var v)) showstoppers_step;
404   List.iter (fun v -> prerr_endline ("DANGEROUS EAT: " ^ string_of_var v)) showstoppers_eat;
405   p, showstoppers_step, showstoppers_eat
406   ;;
407
408 let eat p =
409   let ({ps} as p), showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
410   let showstoppers = showstoppers_step @ showstoppers_eat in
411   let heads = List.sort compare (filter_map hd_of ps) in
412   let arities = precompute_edible_data p (uniq heads) in
413   let showstoppers, showstoppers_conv =
414    edible arities p.div ps p.conv showstoppers in
415   let l = List.filter (fun (x,_,_) -> not (List.mem x showstoppers)) arities in
416   let p =
417   List.fold_left (fun p (x,pos,(xx : i_n_var)) -> if pos = -1 then p else
418    let n = match xx with `I(_,args) -> Listx.length args | _ -> 0 in
419    let v = `N(pos) in
420    let inst = make_lams v n in
421 (let l = Array.to_list (Array.init (p.freshno + 1) string_of_var) in
422 prerr_endline ("# INST_IN_EAT: " ^ string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst));
423    { p with sigma = p.sigma @ [x,inst] }
424    ) p l in
425   (* to avoid applied numbers in safe positions that
426      trigger assert failures subst_in_problem x inst p*)
427  let ps =
428   List.map (fun t ->
429    try
430     let _,j,_ = List.find (fun (h,_,_) -> hd_of t = Some h) l in
431     `N j
432    with Not_found -> t
433   ) ps in
434  let p = match p.div with
435   | None -> p
436   | Some div ->
437    if List.mem (hd_of_i_var div) showstoppers
438    then p
439    else
440     let n = match div with `I(_,args) -> Listx.length args | `Var _ -> 0 in
441     let p, bomb' = make_fresh_var p in
442     (if !bomb <> `Var (-1) then
443      failwithProblem p
444       ("Bomb was duplicated! It was " ^ string_of_nf !bomb ^
445        ", tried to change it to " ^ string_of_nf bomb'));
446     bomb := bomb';
447     prerr_endline ("Just created bomb var: " ^ string_of_nf !bomb);
448     let x = hd_of_i_var div in
449     let inst = make_lams !bomb n in
450     prerr_endline ("# INST (div): " ^ string_of_var x ^ " := " ^ string_of_nf inst);
451     let p = {p with div=None} in
452     (* subst_in_problem (hd_of_i_var div) inst p in *)
453      {p with sigma=p.sigma@[x,inst]} in
454      let dangerous_conv = showstoppers_conv in
455 let _ = prerr_endline ("dangerous_conv lenght:" ^ string_of_int (List.length dangerous_conv));
456 List.iter (fun l -> prerr_endline (String.concat " " (List.map string_of_var l))) dangerous_conv; in
457  let conv =
458    List.map (function s,t ->
459     try
460      if s <> [] then t else (
461      (match t with | `Var _ -> raise Not_found | _ -> ());
462      let _ = List.find (fun h -> hd_of t = Some h) showstoppers in
463       t)
464     with Not_found -> match hd_of t with
465      | None -> assert (t = `N ~-1); t
466      | Some h ->
467       prerr_endline ("FREEZING " ^ string_of_var h);
468       `N ~-1 (* convergent dummy*)
469    ) (List.combine showstoppers_conv p.conv) in
470  List.iter
471   (fun bs ->
472     bs :=
473      List.map
474       (fun (n,t as res) ->
475         match List.nth ps n with
476            `N m -> m,t
477          | _ -> res
478       ) !bs
479   ) p.deltas ;
480  let old_conv = p.conv in
481  let p = { p with ps; conv } in
482  if l <> [] || old_conv <> conv
483   then prerr_endline (print_problem "eat" p);
484  if List.for_all (function `N _ -> true | _ -> false) ps && p.div = None then
485   `Finished p
486  else
487   `Continue p
488
489 let instantiate p x n =
490  (if `Var x = !bomb
491    then failwithProblem p ("BOMB (" ^ string_of_nf !bomb ^ ") cannot be instantiated!"));
492  let p,vars = make_fresh_vars p n in
493  let p,zero = make_fresh_var p in
494  let zero = Listx.Nil zero in
495  let args = if n = 0 then zero else Listx.append zero (Listx.from_list vars) in
496  let bs = ref [] in
497  let inst = `Lam(false,`Match(`I(0,Listx.map (lift 1) args),1,bs,[])) in
498  let p = {p with deltas=bs::p.deltas} in
499  subst_in_problem x inst p
500 ;;
501
502 let compute_special_k tms =
503   let rec aux k (t: nf) = Pervasives.max k (match t with
504     | `Lam(b,t) -> aux (k + if b then 1 else 0) t
505     | `I(n, tms) -> Listx.max (Listx.map (aux 0) tms)
506     | `Match(t, liftno, bs, args) ->
507         List.fold_left max 0 (List.map (aux 0) ((t :> nf)::args@List.map snd !bs))
508     | `N _ -> 0
509     | `Var _ -> 0
510   ) in Listx.max (Listx.map (aux 0) tms)
511 ;;
512
513 let auto_instantiate (n,p) =
514   let p, showstoppers_step, showstoppers_eat = critical_showstoppers p in
515  let x =
516   match showstoppers_step, showstoppers_eat with
517     | [], y::_ ->
518       prerr_endline ("INSTANTIATING CRITICAL TO EAT " ^ string_of_var y); y
519     | [], [] ->
520      let heads = List.sort compare (filter_map (fun t -> match t with `Var _ -> None | x -> hd_of x) ((match p.div with Some t -> [(t :> i_n_var)] | _ -> []) @ p.ps)) in
521      (match heads with
522          [] -> assert false
523        | x::_ ->
524           prerr_endline ("INSTANTIATING TO EAT " ^ string_of_var x);
525           x)
526   | x::_, _ ->
527       prerr_endline ("INSTANTIATING " ^ string_of_var x);
528       x in
529 (* Strategy that decreases the special_k to 0 first (round robin)
530 1:11m42 2:14m5 3:11m16s 4:14m46s 5:12m7s 6:6m31s *)
531 let x =
532  try
533   match hd_of (List.find (fun t -> compute_special_k (Listx.Nil (t :> nf)) > 0) (all_terms p)) with
534       None -> assert false
535     | Some x ->
536        prerr_endline ("INSTANTIATING AND HOPING " ^ string_of_var x);
537        x
538  with
539   Not_found -> x
540 in
541 (* Instantiate in decreasing order of compute_special_k
542 1:15m14s 2:13m14s 3:4m55s 4:4m43s 5:4m34s 6:6m28s 7:3m31s
543 let x =
544  try
545   (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
546       None -> assert false
547     | Some x ->
548        prerr_endline ("INSTANTIATING AND HOPING " ^ string_of_var x);
549        x)
550  with
551   Not_found -> x
552 in*)
553  let special_k =
554      compute_special_k (Listx.from_list (all_terms p :> nf list) )in
555  if special_k < n then
556   prerr_endline ("@@@@ NEW INSTANTIATE PHASE (" ^ string_of_int special_k ^ ") @@@@");
557  let p = instantiate p x special_k in
558  special_k,p
559
560
561 let rec auto_eat (n,({ps} as p)) =
562  prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure before auto_instantiate }}}}}}";
563  let m = problem_measure p in
564  let (n,p') = auto_instantiate (n,p) in
565  match eat p' with
566    `Finished p -> p
567  | `Continue p ->
568      prerr_endline "{{{{{{{{ Computing measure inafter auto_instantiate }}}}}}";
569      let delta = m - problem_measure p' in
570      if delta <= 0 then (
571       (* failwithProblem p' *)
572       prerr_endline
573       ("Measure did not decrease (delta=" ^ string_of_int delta ^ ")"))
574      else prerr_endline ("$ Measure decreased by " ^ string_of_int delta);
575      let p' = {p' with steps=(p'.steps - 1)} in
576      (if p'.steps < 0 then prerr_endline ">>>>>>>>>> STEPS ARE OVER <<<<<<<<<"
577      (*failwithProblem p' "steps are over. sorry."*) );
578      auto_eat (n,p)
579 ;;
580
581 let auto p n =
582  prerr_endline ("@@@@ FIRST INSTANTIATE PHASE (" ^ string_of_int n ^ ") @@@@");
583  match eat p with
584    `Finished p -> p
585  | `Continue p -> auto_eat (n,p)
586 ;;
587
588 (*
589 0 = snd
590
591       x y = y 0    a y = k  k z = z 0  c y = k   y u = u h1 h2 0          h2 a = h3
592 1 x a c    1 a 0 c  1 k c    1 c 0      1 k        1 k                     1 k
593 2 x a y    2 a 0 y  2 k y    2 y 0      2 y 0      2 h2 0                  2 h3
594 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)
595 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
596 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
597 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
598
599                                 l2 _ = l3
600 b u = u l1 l2 0                 e _ _ _ _ = f                         l3 n = n j 0
601 1 k                             1 k                                  1 k
602 2 h3                            2 h3                                 2 h3
603 3 l2 0 (\u. u h1 (\w. h3) 0)    3 l3 (\u. u h1 (\w. h3) 0)           3 j h1 (\w. h3) 0 0
604 4 l2 0 c                        4 l3 c                               4 c j 0
605 5 e l1 l2 0 0                   5 f                                  5 f
606 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
607 *)
608
609 (*
610                 x n = n 0 ?
611 x a (b (a c))   a 0 = 1 ? (b (a c))   8
612 x a (b d')      a 0 = 1 ? (b d')      7
613 x b (a c)       b 0 = 1 ? (a c)       4
614 x b (a c')      b 0 = 1 ? (a c')      5
615
616 c = 2
617 c' = 3
618 a 2 = 4  (* a c *)
619 a 3 = 5  (* a c' *)
620 d' = 6
621 b 6 = 7  (* b d' *)
622 b 4 = 8  (* b (a c) *)
623 b 0 = 1
624 a 0 = 1
625 *)
626
627 (************** Tests ************************)
628
629 let optimize_numerals p =
630   let replace_in_sigma perm =
631     let rec aux = function
632     | `N n -> `N (List.nth perm n)
633     | `I _ -> assert false
634     | `Var _ as t -> t
635     | `Lam(v,t) -> `Lam(v, aux t)
636     | `Match(_,_,bs,_) as t -> (bs := List.map (fun (n,t) -> (List.nth perm n, t)) !bs); t
637     in List.map (fun (n,t) -> (n,aux t))
638   in
639   let deltas' = List.mapi (fun n d -> (n, List.map fst !d)) p.deltas in
640   let maxs = Array.to_list (Array.init (List.length deltas') (fun _ -> 0)) in
641   let max = List.fold_left max 0 (concat_map snd deltas') in
642   let perm,_ = List.fold_left (fun (perm, maxs) (curr_n:int) ->
643       let containing = filter_map (fun (i, bs) -> if List.mem curr_n bs then Some i else None) deltas' in
644       (* (prerr_endline (string_of_int curr_n ^ " occurs in: " ^ (String.concat " " (List.map string_of_int containing)))); *)
645       let neww = List.fold_left Pervasives.max 0 (List.mapi (fun n max -> if List.mem n containing then max else 0) maxs) in
646       let maxs = List.mapi (fun i m -> if List.mem i containing then neww+1 else m) maxs in
647       (neww::perm, maxs)
648     ) ([],maxs) (Array.to_list (Array.init (max+1) (fun x -> x))) in
649   replace_in_sigma (List.rev perm) p.sigma
650 ;;
651
652 let env_of_sigma freshno sigma should_explode =
653  let rec aux n =
654   if n > freshno then
655    []
656   else
657    let e = aux (n+1) in
658    (try
659     e,Pure.lift (-n-1) (snd (List.find (fun (i,_) -> i = n) sigma)),[]
660    with
661     Not_found ->
662      if should_explode && `Var n = !bomb
663       then ([], (let f t = Pure.A(t,t) in f (Pure.L (f (Pure.V 0)))), [])
664       else ([],Pure.V n,[]))::e
665  in aux 0
666 ;;
667
668 prerr_endline "########## main ##########";;
669
670 (* Commands:
671     v ==> v := \a. a k1 .. kn \^m.0
672     + ==> v := \^k. numero  for every v such that ...
673     * ==> tries v as long as possible and then +v as long as possible
674 *)
675 let main problems =
676  let rec aux ({ps} as p) n l =
677   if List.for_all (function `N _ -> true | _ -> false) ps && p.div = None then begin
678    p
679   end else
680    let _ = prerr_endline (print_problem "main" p) in
681    let x,l =
682     match l with
683      | cmd::l -> cmd,l
684      | [] -> read_line (),[] in
685    let cmd =
686     if x = "+" then
687      `DoneWith
688     else if x = "*" then
689      `Auto
690     else
691      `Step x in
692    match cmd with
693     | `DoneWith -> assert false (*aux (eat p) n l*) (* CSC: TODO *)
694     | `Step x ->
695         let x = var_of_string x in
696         aux (instantiate p x n) n l
697     | `Auto -> aux (auto p n) n l
698  in
699   List.iter
700    (fun (p,n,cmds) ->
701     Console.print_hline();
702     bomb := `Var (-1);
703     let p_finale = aux p n cmds in
704     let freshno,sigma = p_finale.freshno, p_finale.sigma in
705     prerr_endline ("------- <DONE> ------\n " ^ (string_of_int (p.steps - p_finale.steps)) ^ " steps of "^ (string_of_int p.steps) ^".");
706     (* prerr_endline (print_problem "Original problem" p); *)
707     prerr_endline "---------------------";
708     let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
709     prerr_endline (" BOMB == " ^ print ~l !bomb);
710     prerr_endline "---------------------";
711     List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst)) sigma;
712 (*
713      prerr_endline "----------------------";
714      let ps =
715       List.fold_left (fun ps (x,inst) ->
716        (* CSC: XXXX Is the subst always sorted correctly? Otherwise, implement a recursive subst *)
717        (* In this non-recursive version, the intermediate states may containt Matchs *)
718        List.map (fun t -> let t = subst false x inst (t :> nf) in cast_to_i_num_var t) ps)
719        (p.ps :> i_num_var list) sigma in
720      prerr_endline (print_problem {p with ps= List.map (function t -> cast_to_i_n_var t) ps; freshno});
721      List.iteri (fun i (n,more_args) -> assert (more_args = 0 && n = `N i)) ps ;
722 *)
723     prerr_endline "---------<OPT>----------";
724     let sigma = optimize_numerals p_finale in (* optimize numerals *)
725     let l = Array.to_list (Array.init (freshno + 1) string_of_var) in
726     List.iter (fun (x,inst) -> prerr_endline (string_of_var x ^ " := " ^ print ~l inst)) sigma;
727     prerr_endline "---------<PURE>---------";
728     let div = option_map (fun div -> ToScott.t_of_nf (div :> nf)) p.div in
729     let conv = List.map (fun t -> ToScott.t_of_nf (t :> nf)) p.conv in
730     let ps = List.map (fun t -> ToScott.t_of_nf (t :> nf)) p.ps in
731     let sigma = List.map (fun (x,inst) -> x, ToScott.t_of_nf inst) sigma in
732     (*let ps_ok = List.fold_left (fun ps (x,inst) ->
733       List.map (Pure.subst false x inst) ps) ps sigma in*)
734     let e = env_of_sigma freshno sigma true in
735     let e' = env_of_sigma freshno sigma false in
736
737 (*
738      prerr_endline "---------<PPP>---------";
739 let rec print_e e =
740  "[" ^ String.concat ";" (List.map (fun (e,t,[]) -> print_e e ^ ":" ^ Pure.print t) e) ^ "]"
741 in
742      prerr_endline (print_e e);
743      List.iter (fun (t,t_ok) ->
744       prerr_endline ("T0= " ^ Pure.print t ^ "\nTM= " ^ Pure.print (Pure.unwind (e,t,[])) ^ "\nOM= " ^ Pure.print t_ok);
745       (*assert (Pure.unwind (e,t,[]) = t_ok)*)
746      ) (List.combine ps ps_ok);
747 *)
748      prerr_endline "--------<REDUCE>---------";
749      (function Some div ->
750       print_endline (Pure.print div);
751       let t = Pure.mwhd (e',div,[]) in
752       prerr_endline ("*:: " ^ (Pure.print t));
753       prerr_endline (print !bomb);
754       assert (t = ToScott.t_of_nf (!bomb:>nf))
755      | None -> ()) div;
756      List.iter (fun n ->
757        prerr_endline ("_::: " ^ (Pure.print n));
758        let t = Pure.mwhd (e,n,[]) in
759        prerr_endline ("_:: " ^ (Pure.print t))
760      ) conv ;
761      List.iteri (fun i n ->
762        prerr_endline ((string_of_int i) ^ "::: " ^ (Pure.print n));
763        let t = Pure.mwhd (e,n,[]) in
764        prerr_endline ((string_of_int i) ^ ":: " ^ (Pure.print t));
765        assert (t = Scott.mk_n i)
766      ) ps ;
767      prerr_endline "-------- </DONE> --------"
768    ) problems
769
770 (********************** problems *******************)
771
772 let zero = `Var 0;;
773
774 let append_zero =
775  function
776   | `I _
777   | `Var _ as i ->  cast_to_i_n_var (mk_app i zero)
778   | _ -> assert false
779 ;;
780
781 let bounds_on_steps all_tms =
782  let rec aux = function
783  | `I(k,args) -> Listx.fold_left (fun acc t -> 1 + acc + (aux t)) 0 args
784  | `Var _ -> 1
785  | `Lam (_, t) -> 1 + aux t
786  | _ -> assert false
787  in List.fold_right ((+) ++ aux) all_tms 0
788 ;;
789
790 type t = problem * int * string list;;
791
792 let magic_conv ~div ~conv ~nums cmds =
793  let all_tms = (match div with None -> [] | Some div -> [div]) @ nums @ conv in
794   let all_tms, var_names = parse' all_tms in
795   let steps = bounds_on_steps all_tms in
796   let div, (tms, conv) = match div with
797     | None -> None, list_cut (List.length nums, all_tms)
798     | Some _ -> Some (List.hd all_tms), list_cut (List.length nums, List.tl all_tms) in
799
800  if match div with None -> false | Some div -> List.exists (eta_subterm div) (tms@conv)
801  then (
802   prerr_endline "--- TEST SKIPPED ---";
803   {freshno=0; div=None; conv=[]; ps=[]; sigma=[]; deltas=[]; steps=(-1)}, 0, []
804  ) else
805   let tms = sort_uniq ~compare:eta_compare tms in
806   let special_k = compute_special_k (Listx.from_list all_tms) in (* compute initial special K *)
807   (* casts *)
808   let div = option_map cast_to_i_var div in
809   let conv = List.map cast_to_i_n_var conv in
810   let tms = List.map cast_to_i_n_var tms in
811
812   let ps = List.map append_zero tms in (* crea lista applicando zeri o dummies *)
813   let freshno = List.length var_names in
814   let deltas =
815    let dummy = `Var (max_int / 2) in
816     [ ref (Array.to_list (Array.init (List.length ps) (fun i -> i, dummy))) ] in
817
818   {freshno; div; conv; ps; sigma=[] ; deltas; steps}, special_k, cmds
819 ;;
820
821 let magic strings cmds = magic_conv None [] strings cmds;;