]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/components/ng_paramodulation/superposition.ml
Final subst returned by superposition and passed around.
[helm.git] / helm / software / components / ng_paramodulation / superposition.ml
index 86c77a7c0588a4851034ef8cfddd1b1b7d7bf079..6f1fb0f7f91a3e1395bf3dc71fa6a65cb39a3136 100644 (file)
 
 (* $Id: index.mli 9822 2009-06-03 15:37:06Z tassi $ *)
 
-module Superposition (B : Terms.Blob) = 
+module Superposition (B : Orderings.Blob) = 
   struct
     module IDX = Index.Index(B)
     module Unif = FoUnif.Founif(B)
     module Subst = FoSubst 
-    module Order = Orderings.Orderings(B)
+    module Order = B
     module Utils = FoUtils.Utils(B)
     module Pp = Pp.Pp(B)
     
-    exception Success of B.t Terms.bag * int * B.t Terms.unit_clause
-
-    let debug s = prerr_endline s;;
-    let debug _ = ();;
+    exception Success of 
+      B.t Terms.bag 
+      * int 
+      * B.t Terms.unit_clause
+      * B.t Terms.substitution
+
+    (* let debug s = prerr_endline (Lazy.force s);; *)
+    let debug _ = ();; 
     let enable = true;;
 
     let rec list_first f = function
@@ -81,7 +85,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       let rec aux bag pos ctx id = function
       | Terms.Leaf _ as t -> f bag t pos ctx id
       | Terms.Var _ as t -> bag,t,id
-      | Terms.Node l as t->
+      | Terms.Node (hd::l) as t->
           let bag,t,id1 = f bag t pos ctx id in
             if id = id1 then
               let bag, l, _, id = 
@@ -92,18 +96,48 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
                      let bag,newt,id = aux bag newpos newctx id t in
                        if post = [] then bag, pre@[newt], [], id
                        else bag, pre @ [newt], List.tl post, id)
-                  (bag, [], List.tl l, id) l
+                  (bag, [hd], List.tl l, id) l
               in
                 bag, Terms.Node l, id
-            else bag,t,id1
+            else bag,t,id1 
+            (* else aux bag pos ctx id1 t *) 
+      | _ -> assert false
       in
         aux bag pos ctx id t
     ;;
+
+    let visit bag pos ctx id t f =
+      let rec aux bag pos ctx id subst = function
+      | Terms.Leaf _ as t -> 
+         let  bag,subst,t,id = f bag t pos ctx id
+         in assert (subst=[]); bag,t,id
+      | Terms.Var i as t ->  
+         let t= Subst.apply_subst subst t in
+           bag,t,id
+      | Terms.Node (hd::l) ->
+          let bag, l, _, id = 
+            List.fold_left
+              (fun (bag,pre,post,id) t ->
+                 let newctx = fun x -> ctx (Terms.Node (pre@[x]@post)) in
+                 let newpos = (List.length pre)::pos in
+                 let bag,newt,id = aux bag newpos newctx id subst t in
+                   if post = [] then bag, pre@[newt], [], id
+                   else bag, pre @ [newt], List.tl post, id)
+              (bag, [hd], List.map (Subst.apply_subst subst) (List.tl l), id) l
+          in
+         let bag,subst,t,id1 = f bag (Terms.Node l) pos ctx id
+         in
+           if id1 = id then (assert (subst=[]); bag,t,id)
+           else aux bag pos ctx id1 subst t
+      | _ -> assert false
+      in
+        aux bag pos ctx id [] t
+    ;;
     
     let build_clause bag filter rule t subst id id2 pos dir =
       let proof = Terms.Step(rule,id,id2,dir,pos,subst) in
       let t = Subst.apply_subst subst t in
-      if filter t then
+      if filter subst then
         let literal = 
           match t with
           | Terms.Node [ Terms.Leaf eq ; ty; l; r ] when B.eq B.eqP eq ->
@@ -128,6 +162,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
     let prof_demod_u = HExtlib.profile ~enable "demod.unify";;
     let prof_demod_r = HExtlib.profile ~enable "demod.retrieve_generalizations";;
     let prof_demod_o = HExtlib.profile ~enable "demod.compare_terms";;
+    let prof_demod_s = HExtlib.profile ~enable "demod.apply_subst";;
 
     let demod table varlist subterm =
       let cands = 
@@ -143,11 +178,17 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
                try 
                  let subst =
                    prof_demod_u.HExtlib.profile 
-                     (Unif.unification (varlist@vl) varlist subterm) side 
+                     (Unif.unification (* (varlist@vl) *) varlist subterm) side 
                  in 
-                 let side = Subst.apply_subst subst side in
-                 let newside = Subst.apply_subst subst newside in
-                 if o = Terms.Incomparable then
+                 let side = 
+                   prof_demod_s.HExtlib.profile 
+                     (Subst.apply_subst subst) side 
+                 in
+                 let newside = 
+                   prof_demod_s.HExtlib.profile 
+                     (Subst.apply_subst subst) newside 
+                 in
+                 if o = Terms.Incomparable || o = Terms.Invertible then
                    let o = 
                      prof_demod_o.HExtlib.profile 
                       (Order.compare_terms newside) side in
@@ -169,38 +210,82 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       prof_demod.HExtlib.profile (demod table varlist) x
     ;;
 
-    let demodulate_once_old ~jump_to_right bag (id, literal, vl, pr) table =
-      match literal with
+    let mydemod table varlist subterm = 
+      let cands = 
+        prof_demod_r.HExtlib.profile 
+         (IDX.DT.retrieve_generalizations table) subterm 
+      in
+      list_first
+        (fun (dir, ((id,lit,vl,_) as c)) ->
+          debug (lazy("candidate: " 
+                      ^ Pp.pp_unit_clause c)); 
+           match lit with
+           | Terms.Predicate _ -> assert false
+           | Terms.Equation (l,r,_,o) ->
+               let side, newside = if dir=Terms.Left2Right then l,r else r,l in
+               try 
+                 let subst =
+                   prof_demod_u.HExtlib.profile 
+                     (Unif.unification (* (varlist@vl) *) varlist subterm) side 
+                 in 
+                 let iside = 
+                   prof_demod_s.HExtlib.profile 
+                     (Subst.apply_subst subst) side 
+                 in
+                 let inewside = 
+                   prof_demod_s.HExtlib.profile 
+                     (Subst.apply_subst subst) newside 
+                 in
+                 if o = Terms.Incomparable || o = Terms.Invertible then
+                   let o = 
+                     prof_demod_o.HExtlib.profile 
+                      (Order.compare_terms inewside) iside in
+                   (* Riazanov, pp. 45 (ii) *)
+                   if o = Terms.Lt then
+                     Some (newside, subst, id, dir)
+                   else 
+                     ((*prerr_endline ("Filtering: " ^ 
+                        Pp.pp_foterm side ^ " =(< || =)" ^ 
+                        Pp.pp_foterm newside ^ " coming from " ^ 
+                        Pp.pp_unit_clause uc );*)None)
+                 else
+                   Some (newside, subst, id, dir)
+               with FoUnif.UnificationFailure _ -> None)
+        (IDX.ClauseSet.elements cands)
+    ;;
+
+    let ctx_demod table vl bag t pos ctx id =
+      match mydemod table vl t with
+        | None -> (bag,[],t,id)
+        | Some (newside, subst, id2, dir) ->
+           let inewside = Subst.apply_subst subst newside in
+            match build_clause bag (fun _ -> true)
+              Terms.Demodulation (ctx inewside) subst id id2 pos dir
+            with
+              | None -> assert false
+              | Some (bag,(id,_,_,_)) ->
+                    (bag,subst,newside,id)
+    ;;
+      
+    let rec demodulate bag (id, literal, vl, pr) table =
+      debug (lazy "demodulate...");
+       match literal with
       | Terms.Predicate t -> assert false
       | Terms.Equation (l,r,ty,_) ->
-        let left_position = if jump_to_right then None else
-          first_position [2]
-            (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ]) l
-            (demod table vl)
-        in
-        match left_position with
-          | Some (newt, subst, id2, dir, pos) ->
-              begin
-                match build_clause bag (fun _ -> true) Terms.Demodulation 
-                  newt subst id id2 pos dir
-                with
-                  | None -> assert false
-                  | Some x -> Some (x,false)
-              end
-          | None ->
-              match first_position
-                [3] (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ]) r
-                (demod table vl)
-              with
-                | None -> None
-                | Some (newt, subst, id2, dir, pos) ->
-                    match build_clause bag (fun _ -> true)
-                      Terms.Demodulation newt subst id id2 pos dir
-                    with
-                        | None -> assert false
-                        | Some x -> Some (x,true)
+          let bag,l,id1 = 
+           visit bag [2]
+            (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ]) id l
+            (ctx_demod table vl)
+         in 
+         let bag,_,id2 = 
+            visit bag [3]
+              (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ]) id1 r
+              (ctx_demod table vl)
+         in 
+          let cl,_,_ = Terms.get_from_bag id2 bag in
+           bag,cl
     ;;
-
+      
     let parallel_demod table vl bag t pos ctx id =
       match demod table vl t with
         | None -> (bag,t,id)
@@ -213,41 +298,6 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
                     (bag,newside,id)
     ;;
 
-    let demodulate_once ~jump_to_right bag (id, literal, vl, pr) table =
-      match literal with
-      | Terms.Predicate t -> assert false
-      | Terms.Equation (l,r,ty,_) ->
-          let bag,l,id1 = if jump_to_right then (bag,l,id) else
-            parallel_positions bag [2]
-              (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ]) id l
-              (parallel_demod table vl)
-          in
-          let jump_to_right = id1 = id in
-          let bag,r,id2 =
-            parallel_positions bag [3]
-              (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ]) id1 r
-              (parallel_demod table vl)
-          in
-            if id = id2 then None
-            else
-              let cl,_,_ = Terms.get_from_bag id2 bag in
-                Some ((bag,cl),jump_to_right)
-    ;;
-
-    let rec demodulate ~jump_to_right bag clause table =
-      match demodulate_once ~jump_to_right bag clause table with
-      | None -> bag, clause
-      | Some ((bag, clause),r) -> demodulate ~jump_to_right:r
-          bag clause table
-    ;;
-
-    let rec demodulate_old ~jump_to_right bag clause table =
-      match demodulate_once_old ~jump_to_right bag clause table with
-        | None -> bag, clause
-        | Some ((bag, clause),r) -> demodulate_old ~jump_to_right:r
-          bag clause table
-    ;;
-
     let are_alpha_eq cl1 cl2 =
       let get_term (_,lit,_,_) =
         match lit with
@@ -259,35 +309,27 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
         with FoUnif.UnificationFailure _ -> false
     ;;
 
-    let demodulate bag clause table =
-(*      let (bag1,c1), (_,c2) =*)
-         demodulate ~jump_to_right:false bag clause table 
-(*         demodulate_old ~jump_to_right:false bag clause table *)
-(*      in
-        if are_alpha_eq c1 c2 then bag1,c1
-        else begin
-          prerr_endline (Pp.pp_unit_clause c1);
-          prerr_endline (Pp.pp_unit_clause c2);
-          prerr_endline "Bag :";
-          prerr_endline (Pp.pp_bag bag1);
-          assert false
-        end*)
-    ;;
     let prof_demodulate = HExtlib.profile ~enable "demodulate";;
     let demodulate bag clause x =
       prof_demodulate.HExtlib.profile (demodulate bag clause) x
     ;;
 
     (* move away *)
-    let is_identity_clause ~unify = function
+    let is_identity_clause = function
       | _, Terms.Equation (_,_,_,Terms.Eq), _, _ -> true
-      | _, Terms.Equation (l,r,_,_), vl, proof when unify ->
-          (try ignore(Unif.unification vl [] l r); true
-          with FoUnif.UnificationFailure _ -> false)
       | _, Terms.Equation (_,_,_,_), _, _ -> false
       | _, Terms.Predicate _, _, _ -> assert false          
     ;;
 
+    let is_identity_goal = function
+      | _, Terms.Equation (_,_,_,Terms.Eq), _, _ -> Some []
+      | _, Terms.Equation (l,r,_,_), vl, proof ->
+          (try Some (Unif.unification (* vl *) [] l r)
+           with FoUnif.UnificationFailure _ -> None)
+      | _, Terms.Equation (_,_,_,_), _, _ -> None
+      | _, Terms.Predicate _, _, _ -> assert false          
+    ;;
+
     let build_new_clause bag maxvar filter rule t subst id id2 pos dir =
       let maxvar, _vl, subst = Utils.relocate maxvar (Terms.vars_of_term
       (Subst.apply_subst subst t)) subst in
@@ -310,7 +352,6 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       in
        bag, maxvar, res
     ;;
-
     
     let rewrite_eq ~unify l r ty vl table =
       let retrieve = if unify then IDX.DT.retrieve_unifiables
@@ -336,7 +377,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
         | [] -> None
         | (id2,dir,c,vl1)::tl ->
             try
-              let subst = Unif.unification (vl@vl1) locked_vars c t in
+              let subst = Unif.unification (* (vl@vl1) *) locked_vars c t in
               Some (id2, dir, subst)
             with FoUnif.UnificationFailure _ -> aux tl
       in
@@ -367,7 +408,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
           let l = Subst.apply_subst subst l in 
           let r = Subst.apply_subst subst r in 
             try 
-              let subst1 = Unif.unification vl [] l r in
+              let subst1 = Unif.unification (* vl *) [] l r in
               let lit = 
                 match lit with Terms.Predicate _ -> assert false
                   | Terms.Equation (l,r,ty,o) -> 
@@ -434,7 +475,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       let (id,_,_,_) = cl in
       let actives = List.map (fun (i,_,_,_) -> i) actives in
       let (res,_) = orphan_murder bag actives id in
-        if res then debug "Orphan murdered"; res
+        if res then debug (lazy "Orphan murdered"); res
     ;;
     let prof_orphan_murder = HExtlib.profile ~enable "orphan_murder";;
     let orphan_murder bag actives x =
@@ -442,11 +483,12 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
     ;;
 
     (* demodulate and check for subsumption *)
-    let simplify table maxvar bag clause = 
-      if is_identity_clause ~unify:false clause then bag,None
+    let simplify table maxvar bag clause =
+      debug (lazy "simplify...");
+      if is_identity_clause clause then bag,None
       (* else if orphan_murder bag actives clause then bag,None *)
       else let bag, clause = demodulate bag clause table in
-      if is_identity_clause ~unify:false clause then bag,None
+      if is_identity_clause clause then bag,None
       else
         match is_subsumed ~unify:false bag maxvar clause table with
           | None -> bag, Some clause
@@ -558,7 +600,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
                   | bag,(None, Some _) -> bag,None
                   | bag,(Some cl1, Some (clause, (alist,atable), newa)) ->
                       let alist,atable =
-                        (clause::alist, IDX.index_unit_clause atable clause)
+                     (clause::alist, IDX.index_unit_clause atable clause)
                       in
                         keep_simplified_aux ~new_cl:(cl!=cl1) cl1 (alist,atable)
                           bag (newa@tl)
@@ -575,12 +617,15 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       let bag, clause = 
         if no_demod then bag, clause else demodulate bag clause table 
       in
-      if List.exists (are_alpha_eq clause) g_actives then None else
-      if (is_identity_clause ~unify:true clause)
-      then raise (Success (bag, maxvar, clause))
-      else   
+      if List.exists (are_alpha_eq clause) g_actives then None
+      else match (is_identity_goal clause) with
+       | Some subst -> raise (Success (bag,maxvar,clause,subst))
+       | None ->
         let (id,lit,vl,_) = clause in 
-        if vl = [] then Some (bag,clause)
+        (* this optimization makes sense only if we demodulated, since in 
+          that case the clause should have been turned into an identity *)
+        if (vl = [] && not(no_demod)) 
+       then Some (bag,clause)
         else
          let l,r,ty = 
            match lit with
@@ -591,15 +636,15 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
            table (Some(bag,maxvar,clause,Subst.id_subst)) with
          | None -> Some (bag,clause)
          | Some (bag,maxvar,cl,subst) -> 
-             prerr_endline "Goal subsumed";
-             raise (Success (bag,maxvar,cl))
+             debug (lazy "Goal subsumed");
+             raise (Success (bag,maxvar,cl,subst))
 (*
-      else match is_subsumed ~unify:true bag maxvar clause table with
+        match is_subsumed ~unify:true bag maxvar clause table with
         | None -> Some (bag, clause)
         | Some ((bag,maxvar),c) -> 
             prerr_endline "Goal subsumed";
             raise (Success (bag,maxvar,c))
-*) 
+*)
     ;;
 
     let prof_simplify_goal = HExtlib.profile ~enable "simplify_goal";;
@@ -620,9 +665,9 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
                let side, newside = if dir=Terms.Left2Right then l,r else r,l in
                try 
                  let subst = 
-                   Unif.unification (varlist@vl) [] subterm side 
+                   Unif.unification (* (varlist@vl)*)  [] subterm side 
                  in 
-                 if o = Terms.Incomparable then
+                 if o = Terms.Incomparable || o = Terms.Invertible then
                    let side = Subst.apply_subst subst side in
                    let newside = Subst.apply_subst subst newside in
                    let o = Order.compare_terms side newside in
@@ -649,24 +694,35 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
             (all_positions [3] 
               (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ])
               r (superposition table vl))
+      | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Invertible)
       | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Gt) ->
           fold_build_new_clause bag maxvar id Terms.Superposition
             (fun _ -> true)
             (all_positions [2] 
               (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ])
               l (superposition table vl))
-      | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Incomparable) -> 
-          fold_build_new_clause bag maxvar id Terms.Superposition
-            (function (* Riazanov: p.33 condition (iv) *)
-              | Terms.Node [Terms.Leaf eq; ty; l; r ] when B.eq B.eqP eq -> 
-                  Order.compare_terms l r <> Terms.Eq
-              | _ -> assert false)
-            ((all_positions [3] 
-               (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ])
-               r (superposition table vl)) @         
-             (all_positions [2] 
-               (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ])
-               l (superposition table vl)))
+      | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Incomparable) ->
+         let filtering avoid subst = (* Riazanov: p.33 condition (iv) *)
+           let l = Subst.apply_subst subst l in
+           let r = Subst.apply_subst subst r in
+           let o = Order.compare_terms l r in
+           o <> avoid && o <> Terms.Eq
+         in
+          let bag, maxvar,r_terms =
+           fold_build_new_clause bag maxvar id Terms.Superposition
+              (filtering Terms.Gt)
+              (all_positions [3] 
+                (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ])
+                r (superposition table vl))
+         in
+         let bag, maxvar, l_terms =
+           fold_build_new_clause bag maxvar id Terms.Superposition
+              (filtering Terms.Lt)
+              (all_positions [2] 
+                (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ])
+                l (superposition table vl))
+         in
+           bag, maxvar, r_terms @ l_terms
       | _ -> assert false
     ;;
 
@@ -683,7 +739,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
         in
         bag, (alist, List.fold_left IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty alist)
       in*)
-        debug "Simplified active clauses with fact";
+        debug (lazy "Simplified active clauses with fact");
       (* We superpose active clauses with current *)
       let bag, maxvar, new_clauses =
         List.fold_left 
@@ -694,13 +750,13 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
              bag, maxvar, newc @ acc)
           (bag, maxvar, []) alist
       in
-        debug "First superpositions";
+        debug (lazy "First superpositions");
         (* We add current to active clauses so that it can be *
          * superposed with itself                             *)
       let alist, atable = 
         current :: alist, IDX.index_unit_clause atable current
       in
-        debug "Indexed";
+        debug (lazy "Indexed");
       let fresh_current, maxvar = Utils.fresh_unit_clause maxvar current in
         (* We need to put fresh_current into the bag so that all *
          * variables clauses refer to are known.                 *)
@@ -709,14 +765,14 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       let bag, maxvar, additional_new_clauses =
         superposition_with_table bag maxvar fresh_current atable 
       in
-        debug "Another superposition";
+        debug (lazy "Another superposition");
       let new_clauses = new_clauses @ additional_new_clauses in
-        debug (Printf.sprintf "Demodulating %d clauses"
-                 (List.length new_clauses));
+        (* debug (lazy (Printf.sprintf "Demodulating %d clauses"
+                 (List.length new_clauses))); *)
       let bag, new_clauses = 
         HExtlib.filter_map_monad (simplify atable maxvar) bag new_clauses
       in
-        debug "Demodulated new clauses";
+        debug (lazy "Demodulated new clauses");
       bag, maxvar, (alist, atable), new_clauses
     ;;
 
@@ -732,7 +788,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
       let bag, maxvar, new_goals =        
         superposition_with_table bag maxvar goal atable 
       in
-        debug "Superposed goal with active clauses";
+        debug(lazy  "Superposed goal with active clauses");
         (* We simplify the new goals with active clauses *)
       let bag, new_goals = 
         List.fold_left
@@ -742,7 +798,7 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
               | Some (bag,g) -> bag,g::acc)
          (bag, []) new_goals
       in
-        debug "Simplified new goals with active clauses";
+        debug (lazy "Simplified new goals with active clauses");
       bag, maxvar, List.rev new_goals
     ;;