]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - helm/software/components/ng_paramodulation/superposition.ml
Added optionnal one pass simplification (instead of keep_simplified)
[helm.git] / helm / software / components / ng_paramodulation / superposition.ml
index 6b98ed5be24667a5c6be75049bab6f71ff0de53e..e87a03f52db6e29f1d8152ce23b99a72d921a508 100644 (file)
@@ -15,11 +15,45 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
   struct
     module IDX = Index.Index(B)
     module Unif = FoUnif.Founif(B)
-    module Subst = FoSubst.Subst(B)
+    module Subst = FoSubst (*.Subst(B)*)
     module Order = Orderings.Orderings(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 rec list_first f = function
+      | [] -> None
+      | x::tl -> match f x with Some _ as x -> x | _ -> list_first f tl
+    ;;
+
+    let first_position pos ctx t f =
+      let rec aux pos ctx = function
+      | Terms.Leaf _ as t -> f t pos ctx 
+      | Terms.Var _ -> None
+      | Terms.Node l as t-> 
+          match f t pos ctx with
+          | Some _ as x -> x
+          | None ->
+              let rec first pre post = function
+                | [] -> None
+                | t :: tl -> 
+                     let newctx = fun x -> ctx (Terms.Node (pre@[x]@post)) in
+                     match aux (List.length pre :: pos) newctx t with
+                     | Some _ as x -> x
+                     | None -> 
+                         if post = [] then None (* tl is also empty *)
+                         else first (pre @ [t]) (List.tl post) tl
+              in
+                first [] (List.tl l) l 
+      in
+        aux pos ctx t
+    ;;
+                                     
     let all_positions pos ctx t f =
       let rec aux pos ctx = function
       | Terms.Leaf _ as t -> f t pos ctx 
@@ -39,14 +73,235 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
         aux pos ctx t
     ;;
 
-    let superposition_right table varlist subterm pos context =
+    let vars_of_term t =
+      let rec aux acc = function
+       | Terms.Leaf _ -> acc
+       | Terms.Var i -> if (List.mem i acc) then acc else i::acc
+       | Terms.Node l -> List.fold_left aux acc l
+      in aux [] t
+    ;;
+    
+    let build_clause bag filter rule t subst vl 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
+        let literal = 
+          match t with
+          | Terms.Node [ Terms.Leaf eq ; ty; l; r ] when B.eq B.eqP eq ->
+               let o = Order.compare_terms l r in
+               Terms.Equation (l, r, ty, o)
+          | t -> Terms.Predicate t
+        in
+        let bag, uc = 
+          Utils.add_to_bag bag (0, literal, vars_of_term t, proof)
+        in
+        Some (bag, uc)
+      else
+        ((*prerr_endline ("Filtering: " ^ Pp.pp_foterm t);*)None)
+    ;;
+      
+    
+    (* ============ simplification ================= *)
+
+    let demod table varlist subterm pos context =
+      let cands = IDX.DT.retrieve_generalizations table subterm in
+      list_first
+        (fun (dir, (id,lit,vl,_)) ->
+           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, varlist = 
+                   Unif.unification (varlist@vl) varlist subterm side 
+                 in
+                 if o = Terms.Incomparable then
+                   let side = Subst.apply_subst subst side in
+                   let newside = Subst.apply_subst subst newside in
+                   let o = Order.compare_terms newside side in
+                   (* Riazanov, pp. 45 (ii) *)
+                   if o = Terms.Lt then  
+                     Some (context newside, subst, varlist, id, pos, dir)
+                   else 
+                     ((*prerr_endline ("Filtering: " ^ 
+                        Pp.pp_foterm side ^ " =(< || =)" ^ 
+                        Pp.pp_foterm newside ^ " coming from " ^ 
+                        Pp.pp_unit_clause uc );*)None)
+                 else
+                   Some (context newside, subst, varlist, id, pos, dir)
+               with FoUnif.UnificationFailure _ -> None)
+        (IDX.ClauseSet.elements cands)
+    ;;
+
+    (* XXX: possible optimization, if the literal has a "side" already
+     * in normal form we should not traverse it again *)
+    let demodulate_once bag (id, literal, vl, pr) table =
+      (* debug ("Demodulating : " ^ (Pp.pp_unit_clause (id, literal, vl, pr)));*)
+      let t = 
+        match literal with
+        | Terms.Predicate t -> t
+        | Terms.Equation (l,r,ty,_) -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; r ]
+      in
+      match first_position [] (fun x -> x) t (demod table vl) with
+      | None -> None
+      | Some (newt, subst, varlist, id2, pos, dir) ->
+          build_clause bag (fun _ -> true) Terms.Demodulation 
+            newt subst varlist id id2 pos dir
+    ;;
+
+    let rec demodulate bag clause table =
+      match demodulate_once bag clause table with
+      | None -> bag, clause
+      | Some (bag, clause) -> demodulate bag clause table
+    ;;
+
+    (* move away *)
+    let is_identity_clause = function
+      | _, Terms.Equation (_,_,_,Terms.Eq), _, _ -> true
+      | _, Terms.Predicate _, _, _ -> assert false
+      | _ -> false
+    ;;
+
+    let is_subsumed ~unify (id, lit, vl, _) table =
+      match lit with
+      | Terms.Predicate _ -> assert false
+      | Terms.Equation (l,r,ty,_) -> 
+         let retrieve = if unify then IDX.DT.retrieve_unifiables
+         else IDX.DT.retrieve_generalizations in
+          let lcands = retrieve table l in
+          let rcands = retrieve table r in
+          let f b c = 
+            let dir, l, r, vl = 
+              match c with
+              | (d, (_,Terms.Equation (l,r,ty,_),vl,_))-> d, l, r, vl
+              |_ -> assert false 
+            in 
+            let l, r = if (dir = Terms.Left2Right) = b then l,r else r,l in
+            Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; r ], vl
+          in
+          let cands1 = List.map (f true) (IDX.ClauseSet.elements lcands) in
+          let cands2 = List.map (f false) (IDX.ClauseSet.elements rcands) in
+          let t = Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; r ] in
+         let locked_vars = if unify then [] else vl in
+            List.exists 
+              (fun (c, vl1) ->
+                try ignore(Unif.unification (vl@vl1) locked_vars c t); true
+                with FoUnif.UnificationFailure _ -> false)
+              (cands1 @ cands2)
+    ;;
+
+    (* demodulate and check for subsumption *)
+    let simplify table bag clause = 
+      let bag, clause = demodulate bag clause table in
+      if is_identity_clause clause then None
+      else
+        if is_subsumed ~unify:false clause table then None
+        else Some (bag, clause)
+    ;;
+
+    let one_pass_simplification new_clause (alist,atable) bag =
+      match simplify atable bag new_clause with
+       | None -> None (* new_clause has been discarded *)
+       | Some (bag, clause) ->
+           let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty clause in
+           let bag, alist, atable = 
+             List.fold_left 
+               (fun (bag, alist, atable as acc) c ->
+                  match simplify ctable bag c with
+                    |None -> acc (* an active clause as been discarded *)
+                    |Some (bag, c1) ->
+                       bag, c :: alist, IDX.index_unit_clause atable c)
+               (bag,[],IDX.DT.empty) alist
+           in
+             Some (clause, bag, (alist,atable))
+    ;;
+
+    let simplification_step ~new_cl cl (alist,atable) bag new_clause =
+      let atable1 =
+       if new_cl then atable else
+       IDX.index_unit_clause atable cl
+      in
+       (* Simplification of new_clause with :      *
+        * - actives and cl if new_clause is not cl *
+        * - only actives otherwise                 *)
+       match simplify atable1 bag new_clause with
+         | None -> (Some cl, None) (* new_clause has been discarded *)
+         | Some (bag, clause) ->
+             (* Simplification of each active clause with clause *
+              * which is the simplified form of new_clause       *)
+              let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty clause in
+             let bag, newa, alist, atable = 
+               List.fold_left 
+                 (fun (bag, newa, alist, atable as acc) c ->
+                    match simplify ctable bag c with
+                      |None -> acc (* an active clause as been discarded *)
+                      |Some (bag, c1) ->
+                           if (c1 == c) then 
+                             bag, newa, c :: alist,
+                           IDX.index_unit_clause atable c
+                           else
+                             bag, c1 :: newa, alist, atable)             
+                 (bag,[],[],IDX.DT.empty) alist
+             in
+               if new_cl then
+                 (Some cl, Some (clause, (alist,atable), newa, bag))
+               else
+                 (* if new_clause is not cl, we simplify cl with clause *)
+                 match simplify ctable bag cl with
+                   | None ->
+                       (* cl has been discarded *)
+                       (None, Some (clause, (alist,atable), newa, bag))
+                   | Some (bag,cl1) ->
+                       (Some cl1, Some (clause, (alist,atable), newa, bag))
+    ;;
+
+    let keep_simplified cl (alist,atable) bag =
+      let rec keep_simplified_aux ~new_cl cl (alist,atable) bag newc =
+       if new_cl then
+         match simplification_step ~new_cl cl (alist,atable) bag cl with
+           | (None, _) -> assert false
+           | (Some _, None) -> None
+           | (Some _, Some (clause, (alist,atable), newa, bag)) ->
+               keep_simplified_aux ~new_cl:(cl!=clause) clause (alist,atable)
+                 bag (newa@newc)
+       else
+         match newc with
+           | [] -> Some (cl, bag, (alist,atable))
+           | hd::tl ->
+               match simplification_step ~new_cl cl
+                 (alist,atable) bag hd with
+                 | (None,None) -> assert false
+                 | (Some _,None) ->
+                     keep_simplified_aux ~new_cl cl (alist,atable) bag tl
+                 | (None, Some _) -> None
+                 | (Some cl1, Some (clause, (alist,atable), newa, bag)) ->
+                     let alist,atable =
+                       (clause::alist, IDX.index_unit_clause atable clause)
+                     in
+                       keep_simplified_aux ~new_cl:(cl!=cl1) cl1 (alist,atable)
+                         bag (newa@tl)
+      in
+       keep_simplified_aux ~new_cl:true cl (alist,atable) bag []
+    ;;                 
+         
+    (* this is like simplify but raises Success *)
+    let simplify_goal maxvar table bag clause = 
+      let bag, clause = demodulate bag clause table in
+      if (is_identity_clause clause) || (is_subsumed ~unify:true clause table)
+      then raise (Success (bag, maxvar, clause))
+      else bag, clause
+    ;;
+
+    (* =================== inference ===================== *)
+
+    (* this is OK for both the sup_left and sup_right inference steps *)
+    let superposition table varlist subterm pos context =
       let cands = IDX.DT.retrieve_unifiables table subterm in
       HExtlib.filter_map
         (fun (dir, (id,lit,vl,_ (*as uc*))) ->
            match lit with
            | Terms.Predicate _ -> assert false
            | Terms.Equation (l,r,_,o) ->
-               assert(o <> Terms.Eq);
                let side, newside = if dir=Terms.Left2Right then l,r else r,l in
                try 
                  let subst, varlist = 
@@ -70,90 +325,120 @@ module Superposition (B : Terms.Blob) =
         (IDX.ClauseSet.elements cands)
     ;;
 
-    let build_new_clause bag maxvar filter t subst vl id id2 pos dir =
+    let build_new_clause bag maxvar filter rule t subst vl id id2 pos dir =
       let maxvar, vl, relocsubst = Utils.relocate maxvar vl in
       let subst = Subst.concat relocsubst subst in
-      let proof = Terms.Step(Terms.SuperpositionRight,id,id2,dir,pos,subst) in
-      let t = Subst.apply_subst subst t in
-      if filter t then
-        let literal = 
-          match t with
-          | Terms.Node [ Terms.Leaf eq ; ty; l; r ] when B.eq B.eqP eq ->
-               let o = Order.compare_terms l r in
-               Terms.Equation (l, r, ty, o)
-          | t -> Terms.Predicate t
-        in
-        let bag, uc = 
-          Utils.add_to_bag bag (0, literal, vl, proof)
-        in
-        Some (bag, maxvar, uc)
-      else
-        ((*prerr_endline ("Filtering: " ^ Pp.pp_foterm t);*)None)
+      match build_clause bag filter rule t subst vl id id2 pos dir with
+      | Some (bag, c) -> Some ((bag, maxvar), c)
+      | None -> None
     ;;
 
-    let fold_build_new_clause bag maxvar id filter res =
-      let maxvar, bag, new_clauses = 
-        List.fold_left
-          (fun (maxvar, bag, acc) (t,subst,vl,id2,pos,dir) -> 
-             match build_new_clause bag maxvar filter t subst vl id id2 pos dir
-             with Some (bag, maxvar, uc) -> maxvar, bag, uc::acc
-                | None -> maxvar, bag, acc)
-          (maxvar, bag, []) res
+
+    let fold_build_new_clause bag maxvar id rule filter res =
+      let (bag, maxvar), res =
+       HExtlib.filter_map_acc 
+         (fun (bag, maxvar) (t,subst,vl,id2,pos,dir) ->
+            build_new_clause bag maxvar filter rule t subst vl id id2 pos dir)
+         (bag, maxvar) res
       in
-      bag, maxvar, new_clauses
+       bag, maxvar, res
     ;;
 
-    let superposition_right_with_table bag maxvar (id,selected,vl,_) table =
+    (* Superposes selected equation with equalities in table *)
+    let superposition_with_table bag maxvar (id,selected,vl,_) table =
       match selected with 
       | Terms.Predicate _ -> assert false
       | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Lt) ->
-          fold_build_new_clause bag maxvar id (fun _ -> true)
+          fold_build_new_clause bag maxvar id Terms.Superposition
+            (fun _ -> true)
             (all_positions [3] 
               (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; l; x ])
-              r (superposition_right table vl))          
+              r (superposition table vl))          
       | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Gt) ->
-          fold_build_new_clause bag maxvar id (fun _ -> true)
+          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_right table vl))
+              l (superposition table vl))
       | Terms.Equation (l,r,ty,Terms.Incomparable) -> 
-          fold_build_new_clause bag maxvar id
+          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_right table vl)) @         
+               r (superposition table vl)) @         
              (all_positions [2] 
                (fun x -> Terms.Node [ Terms.Leaf B.eqP; ty; x; r ])
-               l (superposition_right table vl)))
+               l (superposition table vl)))
       | _ -> assert false
     ;;
 
     (* the current equation is normal w.r.t. demodulation with atable
      * (and is not the identity) *)
-    let superposition_right bag maxvar current (alist,atable) = 
+    let infer_right bag maxvar current (alist,atable) = 
+      (* We demodulate actives clause with current until all *
+       * active clauses are reduced w.r.t each other         *)
+      (* let bag, (alist,atable) = keep_simplified (alist,atable) bag [current] in *)
       let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty current in
+      (* let bag, (alist, atable) = 
+        let bag, alist = 
+          HExtlib.filter_map_acc (simplify ctable) bag alist
+        in
+        bag, (alist, List.fold_left IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty alist)
+      in*)
+       debug "Simplified active clauses with fact";
+      (* We superpose active clauses with current *)
       let bag, maxvar, new_clauses =
         List.fold_left 
           (fun (bag, maxvar, acc) active ->
              let bag, maxvar, newc = 
-               superposition_right_with_table bag maxvar active ctable 
+               superposition_with_table bag maxvar active ctable 
              in
              bag, maxvar, newc @ acc)
           (bag, maxvar, []) alist
       in
+       debug "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";
       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.                 *)
+      let bag, fresh_current = Utils.add_to_bag bag fresh_current in
+       (* We superpose current with active clauses *)
       let bag, maxvar, additional_new_clauses =
-        superposition_right_with_table bag maxvar fresh_current atable 
+        superposition_with_table bag maxvar fresh_current atable 
+      in
+       debug "Another superposition";
+      let new_clauses = new_clauses @ additional_new_clauses in
+      let bag, new_clauses = 
+        HExtlib.filter_map_acc (simplify atable) bag new_clauses
       in
-      bag, maxvar, (alist, atable), new_clauses @ additional_new_clauses
+       debug "Demodulated new clauses";
+      bag, maxvar, (alist, atable), new_clauses
     ;;
-          
+
+    let infer_left bag maxvar goal (_alist, atable) =
+       (* We superpose the goal with active clauses *)
+      let bag, maxvar, new_goals =
+        superposition_with_table bag maxvar goal atable 
+      in
+       (* We demodulate the goal with active clauses *)
+      let bag, new_goals = 
+        List.fold_left
+         (fun (bag, acc) g -> 
+            let bag, g = demodulate bag g atable in
+            bag, g :: acc) 
+         (bag, []) new_goals
+      in
+      bag, maxvar, List.rev new_goals
+    ;;
+
   end