]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/components/ng_paramodulation/orderings.ml
Reorganized foUtils, added Clauses module to avoid duplicate code around are_invertib...
[helm.git] / helm / software / components / ng_paramodulation / orderings.ml
index f15454c627dcfe47ed1c4efe11151cf837bcad9b..89b390b07a11d3a9c4fc2f4f4f605c0eace95eac 100644 (file)
 
 (* $Id$ *)
 
-(* (weight of constants, [(meta, weight_of_meta)]) *)
-type weight = int * (int * int) list;;
+type aux_comparison = XEQ | XLE | XGE | XLT | XGT | XINCOMPARABLE | XINVERTIBLE
+
+module type Blob =
+  sig 
+    include Terms.Blob 
+
+    (* This order relation should be:
+     * - stable for instantiation
+     * - total on ground terms
+     *
+     *)
+    val compare_terms : 
+          t Terms.foterm -> t Terms.foterm -> Terms.comparison
+
+    val compute_clause_weight : 't Terms.clause -> int
 
+    val name : string
+
+  end
+  
+type weight = int * (int * int) list;;
+  
+let rec eq_foterm f x y =
+    x == y ||
+    match x, y with
+    | Terms.Leaf t1, Terms.Leaf t2 -> f t1 t2
+    | Terms.Var i, Terms.Var j -> i = j
+    | Terms.Node l1, Terms.Node l2 -> List.for_all2 (eq_foterm f) l1 l2
+    | _ -> false
+;;
+  
 let string_of_weight (cw, mw) =
   let s =
     String.concat ", "
@@ -21,256 +49,340 @@ let string_of_weight (cw, mw) =
   in
   Printf.sprintf "[%d; %s]" cw s
 ;;
-
+  
 let weight_of_term term =
-  let vars_dict = Hashtbl.create 5 in
-  let rec aux = function
-    | Terms.Var i -> 
-        (try
-           let oldw = Hashtbl.find vars_dict i in
-           Hashtbl.replace vars_dict i (oldw+1)
-         with Not_found ->
-           Hashtbl.add vars_dict i 1);
-        0
-    | Terms.Leaf _ -> 1
-    | Terms.Node l -> List.fold_left (+) 0 (List.map aux l)
-  in
-  let w = aux term in
-  let l =
-    Hashtbl.fold (fun meta metaw resw -> (meta, metaw)::resw) vars_dict [] 
-  in
-  let compare w1 w2 = 
-    match w1, w2 with
-    | (m1, _), (m2, _) -> m2 - m1 
-  in 
-  (w, List.sort compare l) (* from the biggest meta to the smallest (0) *)
+    let vars_dict = Hashtbl.create 5 in
+    let rec aux = function
+      | Terms.Var i -> 
+          (try
+             let oldw = Hashtbl.find vars_dict i in
+             Hashtbl.replace vars_dict i (oldw+1)
+           with Not_found ->
+             Hashtbl.add vars_dict i 1);
+          0
+      | Terms.Leaf _ -> 1
+      | Terms.Node l -> List.fold_left (+) 0 (List.map aux l)
+    in
+    let w = aux term in
+    let l =
+      Hashtbl.fold (fun meta metaw resw -> (meta, metaw)::resw) vars_dict [] 
+    in
+    let compare w1 w2 = 
+      match w1, w2 with
+      | (m1, _), (m2, _) -> m1 - m2
+    in 
+    (w, List.sort compare l) (* from the smallest meta to the bigest *)
 ;;
-
-let compute_clause_weight = assert false (*
-  let factor = 2 in
-  match o with
-    | Lt -> 
-       let w, m = (weight_of_term 
-              ~consider_metas:true ~count_metas_occurrences:false right) in
-         w + (factor * (List.length m)) ;
-    | Le -> assert false
-    | Gt -> 
-       let w, m = (weight_of_term 
-              ~consider_metas:true ~count_metas_occurrences:false left) in
-         w + (factor * (List.length m)) ;
-  | Ge -> assert false
-  | Eq 
-  | Incomparable -> 
-      let w1, m1 = (weight_of_term 
-              ~consider_metas:true ~count_metas_occurrences:false right) in
-      let w2, m2 = (weight_of_term 
-              ~consider_metas:true ~count_metas_occurrences:false left) in
-      w1 + w2 + (factor * (List.length m1)) + (factor * (List.length m2))
-*)
-;;
-
-(* returns a "normalized" version of the polynomial weight wl (with type
- * weight list), i.e. a list sorted ascending by meta number,
- * from 0 to maxmeta. wl must be sorted descending by meta number. Example:
- * normalize_weight 5 (3, [(3, 2); (1, 1)]) ->
- *      (3, [(1, 1); (2, 0); (3, 2); (4, 0); (5, 0)]) *)
-let normalize_weight maxmeta (cw, wl) =
-  let rec aux = function
-    | 0 -> []
-    | m -> (m, 0)::(aux (m-1))
-  in
-  let tmpl = aux maxmeta in
-  let wl =
-    List.sort
-      (fun (m, _) (n, _) -> Pervasives.compare m n)
-      (List.fold_left
-         (fun res (m, w) -> (m, w)::(List.remove_assoc m res)) tmpl wl)
-  in
-  (cw, wl)
+  
+let compute_literal_weight l =
+    let weight_of_polynomial w m =
+      let factor = 2 in      
+      w + factor * List.fold_left (fun acc (_,occ) -> acc+occ) 0 m
+    in
+    match l with
+    | Terms.Predicate t -> 
+        let w, m = weight_of_term t in 
+        weight_of_polynomial w m
+    | Terms.Equation (_,x,_,Terms.Lt) 
+    | Terms.Equation (x,_,_,Terms.Gt) ->
+        let w, m = weight_of_term x in 
+        weight_of_polynomial w m
+    | Terms.Equation (l,r,_,Terms.Eq) 
+    | Terms.Equation (l,r,_,Terms.Incomparable) 
+    | Terms.Equation (l,r,_,Terms.Invertible) ->
+        let wl, ml = weight_of_term l in 
+        let wr, mr = weight_of_term r in 
+        weight_of_polynomial (wl+wr) (ml@mr)
 ;;
 
+let compute_clause_weight (_,nl,pl,_,_) =
+  List.fold_left (fun acc (lit,_) -> compute_literal_weight lit + acc) 0 (nl@pl)
 
-let normalize_weights (cw1, wl1) (cw2, wl2) =
-  let rec aux wl1 wl2 =
-    match wl1, wl2 with
-    | [], [] -> [], []
-    | (m, w)::tl1, (n, w')::tl2 when m = n ->
-        let res1, res2 = aux tl1 tl2 in
-        (m, w)::res1, (n, w')::res2
-    | (m, w)::tl1, ((n, w')::_ as wl2) when m < n ->
-        let res1, res2 = aux tl1 wl2 in
-        (m, w)::res1, (m, 0)::res2
-    | ((m, w)::_ as wl1), (n, w')::tl2 when m > n ->
-        let res1, res2 = aux wl1 tl2 in
-        (n, 0)::res1, (n, w')::res2
-    | [], (n, w)::tl2 ->
-        let res1, res2 = aux [] tl2 in
-        (n, 0)::res1, (n, w)::res2
-    | (m, w)::tl1, [] ->
-        let res1, res2 = aux tl1 [] in
-        (m, w)::res1, (m, 0)::res2
-    | _, _ -> assert false
-  in
-  let cmp (m, _) (n, _) = compare m n in
-  let wl1, wl2 = aux (List.sort cmp wl1) (List.sort cmp wl2) in
-  (cw1, wl1), (cw2, wl2)
-;;
-
+let compute_goal_weight = compute_clause_weight;;
+  
 (* Riazanov: 3.1.5 pag 38 *)
-let compare_weights ((h1, w1) as weight1) ((h2, w2) as weight2)=
-  let res, diffs =
-    try
-      List.fold_left2
-        (fun ((lt, eq, gt), diffs) w1 w2 ->
-           match w1, w2 with
-           | (meta1, w1), (meta2, w2) when meta1 = meta2 ->
-               let diffs = (w1 - w2) + diffs in 
-               let r = compare w1 w2 in
-               if r < 0 then (lt+1, eq, gt), diffs
-               else if r = 0 then (lt, eq+1, gt), diffs
-               else (lt, eq, gt+1), diffs
-           | _ -> assert false)
-        ((0, 0, 0), 0) w1 w2
-    with Invalid_argument _ -> assert false
+(* Compare weights normalized in a new way :
+ * Variables should be sorted from the lowest index to the highest
+ * Variables which do not occur in the term should not be present
+ * in the normalized polynomial
+ *)
+let compare_weights (h1, w1) (h2, w2) =
+  let rec aux hdiff (lt, gt) diffs w1 w2 =
+    match w1, w2 with
+      | ((var1, w1)::tl1) as l1, (((var2, w2)::tl2) as l2) ->
+          if var1 = var2 then
+            let diffs = (w1 - w2) + diffs in
+            let r = Pervasives.compare w1 w2 in
+            let lt = lt or (r < 0) in
+            let gt = gt or (r > 0) in
+              if lt && gt then XINCOMPARABLE else
+                aux hdiff (lt, gt) diffs tl1 tl2
+          else if var1 < var2 then
+            if lt then XINCOMPARABLE else
+              aux hdiff (false,true) (diffs+w1) tl1 l2        
+          else
+            if gt then XINCOMPARABLE else
+              aux hdiff (true,false) (diffs-w2) l1 tl2
+      | [], (_,w2)::tl2 ->
+          if gt then XINCOMPARABLE else
+            aux hdiff (true,false) (diffs-w2) [] tl2
+      | (_,w1)::tl1, [] ->
+          if lt then XINCOMPARABLE else
+            aux hdiff (false,true) (diffs+w1) tl1 []
+      | [], [] ->
+          if lt then
+            if hdiff <= 0 then XLT
+            else if (- diffs) >= hdiff then XLE else XINCOMPARABLE
+          else if gt then
+            if hdiff >= 0 then XGT
+            else if diffs >= (- hdiff) then XGE else XINCOMPARABLE
+          else
+            if hdiff < 0 then XLT
+            else if hdiff > 0 then XGT
+            else XEQ
   in
-  let hdiff = h1 - h2 in 
-  match res with
-  | (0, _, 0) ->
-      if hdiff < 0 then Lt
-      else if hdiff > 0 then Gt
-      else Eq 
-  | (m, _, 0) ->
-      if hdiff <= 0 then Lt
-      else if (- diffs) >= hdiff then Le else Incomparable
-  | (0, _, m) ->
-      if hdiff >= 0 then Gt
-      else if diffs >= (- hdiff) then Ge else Incomparable
-  | (m, _, n) when m > 0 && n > 0 ->
-      Incomparable
-  | _ -> assert false 
+    aux (h1-h2) (false,false) 0 w1 w2
 ;;
 
-
-let rec aux_ordering ?(recursion=true) t1 t2 =
-  let module C = Cic in
-  let compare_uris u1 u2 =
-    let res =
-      compare (UriManager.string_of_uri u1) (UriManager.string_of_uri u2) in
-    if res < 0 then Lt
-    else if res = 0 then Eq
-    else Gt
-  in
+(* Riazanov: p. 40, relation >>> 
+ * if head_only=true then it is not >>> but helps case 2 of 3.14 p 39 *)
+let rec aux_ordering b_compare ?(head_only=false) t1 t2 =
   match t1, t2 with
-  | C.Meta _, _
-  | _, C.Meta _ -> Incomparable
-
-  | t1, t2 when t1 = t2 -> Eq
-
-  | C.Rel n, C.Rel m -> if n > m then Lt else Gt
-  | C.Rel _, _ -> Lt
-  | _, C.Rel _ -> Gt
-
-  | C.Const (u1, _), C.Const (u2, _) -> compare_uris u1 u2
-  | C.Const _, _ -> Lt
-  | _, C.Const _ -> Gt
-
-  | C.MutInd (u1, tno1, _), C.MutInd (u2, tno2, _) -> 
-       let res =  compare_uris u1 u2 in
-       if res <> Eq then res 
-       else 
-          let res = compare tno1 tno2 in
-          if res = 0 then Eq else if res < 0 then Lt else Gt
-  | C.MutInd _, _ -> Lt
-  | _, C.MutInd _ -> Gt
-
-  | C.MutConstruct (u1, tno1, cno1, _), C.MutConstruct (u2, tno2, cno2, _) ->
-       let res =  compare_uris u1 u2 in
-       if res <> Eq then res 
-       else 
-          let res = compare (tno1,cno1) (tno2,cno2) in
-          if res = 0 then Eq else if res < 0 then Lt else Gt
-  | C.MutConstruct _, _ -> Lt
-  | _, C.MutConstruct _ -> Gt
-
-  | C.Appl l1, C.Appl l2 when recursion ->
+  (* We want to discard any identity equality. *
+   * If we give back XEQ, no inference rule    *
+   * will be applied on this equality          *)
+  | Terms.Var i, Terms.Var j when i = j ->
+      XEQ
+  (* 1. *)
+  | Terms.Var _, _
+  | _, Terms.Var _ -> XINCOMPARABLE
+  (* 2.a *)
+  | Terms.Leaf a1, Terms.Leaf a2 -> 
+      let cmp = b_compare a1 a2 in
+      if cmp = 0 then XEQ else if cmp < 0 then XLT else XGT
+  | Terms.Leaf _, Terms.Node _ -> XLT
+  | Terms.Node _, Terms.Leaf _ -> XGT
+  (* 2.b *)
+  | Terms.Node l1, Terms.Node l2 ->
       let rec cmp t1 t2 =
         match t1, t2 with
-        | [], [] -> Eq
-        | _, [] -> Gt
-        | [], _ -> Lt
+        | [], [] -> XEQ
+        | _, [] -> (* XGT *) assert false (* hd symbols were eq *)
+        | [], _ -> (* XLT *) assert false (* hd symbols were eq *)
         | hd1::tl1, hd2::tl2 ->
-            let o = aux_ordering hd1 hd2 in
-            if o = Eq then cmp tl1 tl2
-            else o
+            let o = aux_ordering b_compare ~head_only hd1 hd2 in
+            if o = XEQ && not head_only then cmp tl1 tl2 else o
       in
       cmp l1 l2
-  | C.Appl (h1::t1), C.Appl (h2::t2) when not recursion ->
-      aux_ordering h1 h2
-        
-  | t1, t2 ->
-      debug_print
-        (lazy
-           (Printf.sprintf "These two terms are not comparable:\n%s\n%s\n\n"
-              (CicPp.ppterm t1) (CicPp.ppterm t2)));
-      Incomparable
 ;;
-
-let nonrec_kbo t1 t2 =
-  let w1 = weight_of_term t1 in
-  let w2 = weight_of_term t2 in
-  match compare_weights ~normalize:true w1 w2 with
-  | Le -> if aux_ordering t1 t2 = Lt then Lt else Incomparable
-  | Ge -> if aux_ordering t1 t2 = Gt then Gt else Incomparable
-  | Eq -> aux_ordering t1 t2
-  | res -> res
+  
+let compare_terms o x y = 
+    match o x y with
+      | XINCOMPARABLE -> Terms.Incomparable
+      | XGT -> Terms.Gt
+      | XLT -> Terms.Lt
+      | XEQ -> Terms.Eq
+      | XINVERTIBLE -> Terms.Invertible
+      | _ -> assert false
 ;;
 
-let rec kbo t1 t2 =
-  let aux = aux_ordering ~recursion:false in
-  let w1 = weight_of_term t1
-  and w2 = weight_of_term t2 in
-  let rec cmp t1 t2 =
-    match t1, t2 with
-    | [], [] -> Eq
-    | _, [] -> Gt
-    | [], _ -> Lt
-    | hd1::tl1, hd2::tl2 ->
-        let o =
-          kbo hd1 hd2
-        in
-        if o = Eq then cmp tl1 tl2
-        else o
-  in
-  let comparison = compare_weights ~normalize:true w1 w2 in
-  match comparison with
-  | Le ->
-      let r = aux t1 t2 in
-      if r = Lt then Lt
-      else if r = Eq then (
-        match t1, t2 with
-        | Cic.Appl (h1::tl1), Cic.Appl (h2::tl2) when h1 = h2 ->
-            if cmp tl1 tl2 = Lt then Lt else Incomparable
-        | _, _ ->  Incomparable
-      ) else Incomparable
-  | Ge ->
-      let r = aux t1 t2 in
-      if r = Gt then Gt
-      else if r = Eq then (
-        match t1, t2 with
-        | Cic.Appl (h1::tl1), Cic.Appl (h2::tl2) when h1 = h2 ->
-            if cmp tl1 tl2 = Gt then Gt else Incomparable
-        | _, _ ->  Incomparable
-      ) else Incomparable
-  | Eq ->
-      let r = aux t1 t2 in
-      if r = Eq then (
-        match t1, t2 with
-        | Cic.Appl (h1::tl1), Cic.Appl (h2::tl2) when h1 = h2 ->
-            cmp tl1 tl2
-        | _, _ ->  Incomparable
-      ) else r 
-  | res -> res
-;;
-          
-let compare_terms = nonrec_kbo;; 
+let are_invertible relocate alpha_eq l r =
+    let varlist = Terms.vars_of_term l in
+    let maxvar = List.fold_left max 0 varlist in
+    let _,_,subst = relocate maxvar varlist FoSubst.id_subst in
+    let l = FoSubst.apply_subst subst l in
+      try (ignore(alpha_eq l r);true) with
+         FoUnif.UnificationFailure _ -> false;;
+
+module NRKBO (B : Terms.Blob) = struct
+  let name = "nrkbo"
+  include B 
+
+  module Pp = Pp.Pp(B)
+  module Unif = FoUnif.FoUnif(B)
+  module Utils = FoUtils.Utils(B)
+
+  let eq_foterm = eq_foterm B.eq;;
+
+  let are_invertible = are_invertible Utils.relocate Unif.alpha_eq;;
+
+  let compute_clause_weight = compute_clause_weight;;
+  
+  (* Riazanov: p. 40, relation >_n *)
+  let nonrec_kbo t1 t2 =
+    let w1 = weight_of_term t1 in
+    let w2 = weight_of_term t2 in
+    match compare_weights w1 w2 with
+    | XLE ->  (* this is .> *)
+        if aux_ordering B.compare t1 t2 = XLT then XLT else XINCOMPARABLE
+    | XGE -> 
+        if aux_ordering B.compare t1 t2 = XGT then XGT else XINCOMPARABLE
+    | XEQ -> let res = aux_ordering B.compare t1 t2 in
+       if res = XINCOMPARABLE && are_invertible t1 t2 then XINVERTIBLE
+       else res
+    | res -> res
+  ;;
+
+  let compare_terms = compare_terms nonrec_kbo;;
+
+  let profiler = HExtlib.profile ~enable:true "compare_terms(nrkbo)";;
+  let compare_terms x y =
+    profiler.HExtlib.profile (compare_terms x) y
+  ;;
+
+end
+  
+module KBO (B : Terms.Blob) = struct
+  let name = "kbo"
+  include B 
+
+  module Pp = Pp.Pp(B)
+  module Unif = FoUnif.FoUnif(B)
+  module Utils = FoUtils.Utils(B)
+
+  let eq_foterm = eq_foterm B.eq;;
+
+  let are_invertible = are_invertible Utils.relocate Unif.alpha_eq;;
+
+  let compute_clause_weight = compute_clause_weight;;
+  let compute_goal_weight = compute_goal_weight;;
+
+  (* Riazanov: p. 38, relation > *)
+  let rec kbo t1 t2 =
+    let aux = aux_ordering B.compare ~head_only:true in
+    let rec cmp t1 t2 =
+      match t1, t2 with
+      | [], [] -> XEQ
+      | _, [] -> XGT
+      | [], _ -> XLT
+      | hd1::tl1, hd2::tl2 ->
+          let o = kbo hd1 hd2 in
+          if o = XEQ then cmp tl1 tl2
+          else o
+    in
+    let w1 = weight_of_term t1 in
+    let w2 = weight_of_term t2 in
+    let comparison = compare_weights w1 w2 in
+    match comparison with
+    | XLE ->
+        let r = aux t1 t2 in
+        if r = XLT then XLT
+        else if r = XEQ then (
+          match t1, t2 with
+          | Terms.Node (_::tl1), Terms.Node (_::tl2) ->
+              if cmp tl1 tl2 = XLT then XLT else XINCOMPARABLE
+          | _, _ -> assert false
+        ) else XINCOMPARABLE
+    | XGE ->
+        let r = aux t1 t2 in
+        if r = XGT then XGT
+        else if r = XEQ then (
+          match t1, t2 with
+          | Terms.Node (_::tl1), Terms.Node (_::tl2) ->
+              if cmp tl1 tl2 = XGT then XGT else XINCOMPARABLE
+          | _, _ ->  assert false
+        ) else XINCOMPARABLE
+    | XEQ ->
+        let r = aux t1 t2 in
+        if r = XEQ then (
+          match t1, t2 with
+         | Terms.Var i, Terms.Var j when i=j -> XEQ
+          | Terms.Node (_::tl1), Terms.Node (_::tl2) -> cmp tl1 tl2
+          | _, _ ->  XINCOMPARABLE
+        ) else r 
+    | res -> res
+  ;;
+
+  let compare_terms = compare_terms kbo;;
+
+  let profiler = HExtlib.profile ~enable:true "compare_terms(kbo)";;
+  let compare_terms x y =
+    profiler.HExtlib.profile (compare_terms x) y
+  ;;
+
+end
+
+module LPO (B : Terms.Blob) = struct
+  let name = "lpo"
+  include B 
+
+  module Pp = Pp.Pp(B)
+  module Unif = FoUnif.FoUnif(B)
+  module Utils = FoUtils.Utils(B)
+
+  let eq_foterm = eq_foterm B.eq;;
+
+  let are_invertible = are_invertible Utils.relocate Unif.alpha_eq;;
+
+  let compute_clause_weight = compute_clause_weight;;
+  let compute_goal_weight = compute_goal_weight;;
+
+  let rec lpo s t =
+    match s,t with
+      | s, t when eq_foterm s t ->
+          XEQ
+      | Terms.Var _, Terms.Var _ ->
+          XINCOMPARABLE
+      | _, Terms.Var i ->
+          if (List.mem i (Terms.vars_of_term s)) then XGT
+          else XINCOMPARABLE
+      | Terms.Var i,_ ->
+          if (List.mem i (Terms.vars_of_term t)) then XLT
+          else XINCOMPARABLE
+      | Terms.Node (hd1::tl1), Terms.Node (hd2::tl2) ->
+          let rec ge_subterm t ol = function
+            | [] -> (false, ol)
+            | x::tl ->
+                let res = lpo x t in
+                match res with
+                  | XGT | XEQ -> (true,res::ol)
+                  | o -> ge_subterm t (o::ol) tl
+          in
+          let (res, l_ol) = ge_subterm t [] tl1 in
+            if res then XGT
+            else let (res, r_ol) = ge_subterm s [] tl2 in
+              if res then XLT
+              else begin
+                let rec check_subterms t = function
+                  | _,[] -> true
+                  | o::ol,_::tl ->
+                      if o = XLT then check_subterms t (ol,tl)
+                      else false
+                  | [], x::tl ->
+                      if lpo x t = XLT then check_subterms t ([],tl)
+                      else false
+                in
+                match aux_ordering B.compare hd1 hd2 with
+                  | XGT -> if check_subterms s (r_ol,tl2) then XGT
+                    else XINCOMPARABLE
+                  | XLT -> if check_subterms t (l_ol,tl1) then XLT
+                    else XINCOMPARABLE
+                  | XEQ -> 
+                      let lex = List.fold_left2
+                        (fun acc si ti -> if acc = XEQ then lpo si ti else acc)
+                        XEQ tl1 tl2
+                      in
+                 (match lex with
+                    | XGT ->
+                        if List.for_all (fun x -> lpo s x = XGT) tl2 then XGT
+                      else XINCOMPARABLE
+                    | XLT ->
+                        if List.for_all (fun x -> lpo x t = XLT) tl1 then XLT
+                      else XINCOMPARABLE
+                    | o -> o)   
+              | XINCOMPARABLE -> XINCOMPARABLE
+              | _ -> assert false
+          end
+      | _,_ -> aux_ordering B.compare s t
+            
+  ;;
+
+  let compare_terms = compare_terms lpo;;
+
+  let profiler = HExtlib.profile ~enable:true "compare_terms(lpo)";;
+  let compare_terms x y =
+    profiler.HExtlib.profile (compare_terms x) y
+  ;;
+
+end