helm/software/components/ng_paramodulation/paramod.ml

   1 (*
   2     ||M||  This file is part of HELM, an Hypertextual, Electronic
   3     ||A||  Library of Mathematics, developed at the Computer Science
   4     ||T||  Department, University of Bologna, Italy.
   5     ||I||
   6     ||T||  HELM is free software; you can redistribute it and/or
   7     ||A||  modify it under the terms of the GNU General Public License
   8     \   /  version 2 or (at your option) any later version.
   9      \ /   This software is distributed as is, NO WARRANTY.
  10       V_______________________________________________________________ *)
  11
  12 (* $Id: orderings.ml 9869 2009-06-11 22:52:38Z denes $ *)
  13
  14 let debug s = prerr_endline s ;;
  15 let debug _ = ();;
  16
  17 let monster = 100;;
  18
  19 module Paramod (B : Terms.Blob) = struct
  20   type szsontology =
  21     | Unsatisfiable of (B.t Terms.bag * int * int list) list
  22     | GaveUp
  23     | Error of string
  24     | Timeout of int * B.t Terms.bag
  25   exception Stop of szsontology
  26   type bag = B.t Terms.bag * int
  27   module Pp = Pp.Pp (B)
  28   module FU = FoUnif.Founif(B)
  29   module IDX = Index.Index(B)
  30   module Sup = Superposition.Superposition(B)
  31   module Utils = FoUtils.Utils(B)
  32   module WeightOrderedPassives =
  33       struct
  34         type t = B.t Terms.passive_clause
  35         let compare = Utils.compare_passive_clauses_weight
  36       end
  37
  38   module AgeOrderedPassives =
  39       struct
  40         type t = B.t Terms.passive_clause
  41         let compare = Utils.compare_passive_clauses_age
  42       end
  43
  44   module WeightPassiveSet = Set.Make(WeightOrderedPassives)
  45   module AgePassiveSet = Set.Make(AgeOrderedPassives)
  46
  47   let add_passive_clause ?(no_weight=false) (passives_w,passives_a) cl =
  48     let cl = if no_weight then (0,cl)
  49     else Utils.mk_passive_clause cl in
  50     WeightPassiveSet.add cl passives_w, AgePassiveSet.add cl passives_a
  51   ;;
  52
  53   let add_passive_goal ?(no_weight=false) (passives_w,passives_a) g =
  54     let g = if no_weight then (0,g)
  55     else Utils.mk_passive_goal g in
  56     WeightPassiveSet.add g passives_w, AgePassiveSet.add g passives_a
  57   ;;
  58
  59   let remove_passive_clause (passives_w,passives_a) cl =
  60     let passives_w = WeightPassiveSet.remove cl passives_w in
  61     let passives_a = AgePassiveSet.remove cl passives_a in
  62       passives_w,passives_a
  63   ;;
  64
  65   let add_passive_clauses ?(no_weight=false)
  66       (passives_w,passives_a) new_clauses =
  67     let new_clauses_w,new_clauses_a =
  68       List.fold_left (add_passive_clause ~no_weight)
  69       (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty) new_clauses
  70     in
  71       (WeightPassiveSet.union new_clauses_w passives_w,
  72        AgePassiveSet.union new_clauses_a passives_a)
  73   ;;
  74
  75   let add_passive_goals ?(no_weight=false)
  76       (passives_w,passives_a) new_clauses =
  77     let new_clauses_w,new_clauses_a =
  78       List.fold_left (add_passive_goal ~no_weight)
  79       (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty) new_clauses
  80     in
  81       (WeightPassiveSet.union new_clauses_w passives_w,
  82        AgePassiveSet.union new_clauses_a passives_a)
  83   ;;
  84
  85   let is_passive_set_empty (passives_w,passives_a) =
  86     if (WeightPassiveSet.is_empty passives_w) then begin
  87       assert (AgePassiveSet.is_empty passives_a); true
  88     end else begin
  89       assert (not (AgePassiveSet.is_empty passives_a)); false
  90     end
  91   ;;
  92
  93   let passive_set_cardinal (passives_w,_) = WeightPassiveSet.cardinal passives_w
  94
  95   let passive_empty_set =
  96     (WeightPassiveSet.empty,AgePassiveSet.empty)
  97   ;;
  98
  99   let pick_min_passive ~use_age (passives_w,passives_a) =
 100     if use_age then AgePassiveSet.min_elt passives_a
 101     else WeightPassiveSet.min_elt passives_w
 102   ;;
 103
 104   let mk_clause bag maxvar (t,ty) =
 105     let (proof,ty) = B.saturate t ty in
 106     let c, maxvar = Utils.mk_unit_clause maxvar ty proof in
 107     let bag, c = Terms.add_to_bag c bag in
 108     (bag, maxvar), c
 109   ;;
 110
 111   let mk_passive (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
 112   let mk_goal (bag,maxvar) = mk_clause bag maxvar;;
 113
 114   (* TODO : global age over facts and goals (without comparing weights) *)
 115   let select ~use_age passives g_passives =
 116     if is_passive_set_empty passives then begin
 117       if (is_passive_set_empty g_passives) then
 118         raise (Stop GaveUp) (* we say we are incomplete *)
 119       else
 120        let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
 121         (true,g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
 122     end
 123     else let cl = pick_min_passive ~use_age:use_age passives in
 124       if is_passive_set_empty g_passives then
 125         (false,cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 126       else
 127         let g_cl = pick_min_passive ~use_age:use_age g_passives in
 128         let (id1,_,_,_),(id2,_,_,_) = snd cl, snd g_cl in
 129         let cmp = if use_age then id1 <= id2
 130         else fst cl <= fst g_cl
 131         in
 132           if cmp then
 133             (false,cl,remove_passive_clause passives cl,g_passives)
 134           else
 135             (true,g_cl,passives,remove_passive_clause g_passives g_cl)
 136   ;;
 137
 138   let backward_infer_step bag maxvar actives passives
 139                           g_actives g_passives g_current =
 140     (* superposition left, simplifications on goals *)
 141       debug "infer_left step...";
 142       let bag, maxvar, new_goals =
 143         Sup.infer_left bag maxvar g_current actives
 144       in
 145         debug "Performed infer_left step";
 146         bag, maxvar, actives, passives, g_current::g_actives,
 147     (add_passive_goals g_passives new_goals)
 148   ;;
 149
 150   let forward_infer_step bag maxvar actives passives g_actives
 151                          g_passives current =
 152     (* forward step *)
 153
 154     (* e = select P           *
 155      * e' = demod A e         *
 156      * A' = demod [e'] A      *
 157      * A'' = A' + e'          *
 158      * e'' = fresh e'         *
 159      * new = supright e'' A'' *
 160      * new'= demod A'' new    *
 161      * P' = P + new'          *)
 162     debug "Forward infer step...";
 163     let bag, maxvar, actives, new_clauses =
 164       Sup.infer_right bag maxvar current actives
 165     in
 166       debug "Demodulating goals with actives...";
 167       (* keep goals demodulated w.r.t. actives and check if solved *)
 168       let bag, g_actives =
 169         List.fold_left
 170           (fun (bag,acc) c ->
 171              match
 172                Sup.simplify_goal ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag acc c
 173              with
 174                | None -> bag, acc
 175                | Some (bag,c) -> bag,c::acc)
 176           (bag,[]) g_actives
 177       in
 178       let ctable = IDX.index_unit_clause IDX.DT.empty current in
 179       let bag, maxvar, new_goals =
 180         List.fold_left
 181           (fun (bag,m,acc) g ->
 182              let bag, m, ng = Sup.infer_left bag m g ([current],ctable) in
 183                bag,m,ng@acc)
 184           (bag,maxvar,[]) g_actives
 185       in
 186     bag, maxvar, actives,
 187     add_passive_clauses passives new_clauses, g_actives,
 188     add_passive_goals g_passives new_goals
 189   ;;
 190
 191   let rec given_clause ~noinfer
 192     bag maxvar iterno max_steps timeout
 193     actives passives g_actives g_passives
 194   =
 195     let iterno = iterno + 1 in
 196     if iterno = max_steps then raise (Stop (Timeout (maxvar,bag)));
 197     (* timeout check: gettimeofday called only if timeout set *)
 198     if timeout <> None &&
 199       (match timeout with
 200       | None -> assert false
 201       | Some timeout -> Unix.gettimeofday () > timeout) then
 202         if noinfer then
 203           begin
 204             debug
 205               ("Last chance: all is indexed " ^ string_of_float
 206                 (Unix.gettimeofday()));
 207             let maxgoals = 100 in
 208             ignore(List.fold_left
 209               (fun (acc,i) x ->
 210                  if i < maxgoals then
 211                  ignore(Sup.simplify_goal ~no_demod:true
 212                           maxvar (snd actives) bag acc x)
 213                  else
 214                    ();
 215                  x::acc,i+1)
 216               ([],0) g_actives);
 217             raise (Stop (Timeout (maxvar,bag)))
 218           end
 219         else if false then (* activates last chance strategy *)
 220           begin
 221            debug("Last chance: "^string_of_float (Unix.gettimeofday()));
 222            given_clause ~noinfer:true bag maxvar iterno max_steps
 223              (Some (Unix.gettimeofday () +. 20.))
 224              actives passives g_actives g_passives;
 225            raise (Stop (Timeout (maxvar,bag)));
 226           end
 227         else raise (Stop (Timeout (maxvar,bag)));
 228
 229     let use_age = iterno mod 5 = 0 in
 230
 231     let rec aux_select bag passives g_passives =
 232       let backward,(weight,current),passives,g_passives =
 233         select ~use_age:false passives g_passives
 234       in
 235         if use_age && weight > monster then
 236           let bag,cl = Terms.add_to_bag current bag in
 237             if backward then
 238               aux_select bag passives (add_passive_clause g_passives cl)
 239             else
 240               aux_select bag (add_passive_clause passives cl) g_passives
 241         else
 242         if backward then
 243           let _ = debug ("Selected goal : " ^ Pp.pp_unit_clause current) in
 244          match
 245            if noinfer then
 246              if weight > monster then None else Some (bag,current)
 247            else
 248              Sup.simplify_goal
 249                ~no_demod:false maxvar (snd actives) bag g_actives current
 250          with
 251             | None -> aux_select bag passives g_passives
 252             | Some (bag,g_current) ->
 253                if noinfer then
 254                  let g_actives = g_current :: g_actives in
 255                  bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 256                else
 257                  backward_infer_step bag maxvar actives passives
 258                    g_actives g_passives g_current
 259         else
 260           let _ = debug ("Selected fact : " ^ Pp.pp_unit_clause current) in
 261           (*let is_orphan = Sup.orphan_murder bag (fst actives) current in*)
 262           match
 263             if noinfer then
 264               if weight > monster then bag,None
 265               else  bag, Some (current,actives)
 266             else if Sup.orphan_murder bag (fst actives) current then
 267               let _ = debug "Orphan murdered" in
 268               let bag = Terms.replace_in_bag (current,true) bag in
 269                 bag, None
 270             else Sup.keep_simplified current actives bag maxvar
 271           with
 272         (*match Sup.one_pass_simplification current actives bag maxvar with*)
 273               | bag,None -> aux_select bag passives g_passives
 274               | bag,Some (current,actives) ->
 275 (*                    if is_orphan then prerr_endline
 276                       ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause current));
 277                   List.iter (fun x ->
 278                                prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 279                     (fst actives);*)
 280
 281 (*                  List.iter (fun (id,_,_,_) -> let (cl,d) =
 282                              Terms.M.find id bag in
 283                              if d then prerr_endline
 284                                ("WRONG discarded: " ^ (Pp.pp_unit_clause cl)))
 285                     (current::fst actives);*)
 286                   if noinfer then
 287                     let actives =
 288                       current::fst actives,
 289                       IDX.index_unit_clause (snd actives) current
 290                     in
 291                     bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives
 292                   else
 293                     forward_infer_step bag maxvar actives passives
 294                       g_actives g_passives current
 295     in
 296
 297
 298       (*prerr_endline "Active table :";
 299        (List.iter (fun x -> prerr_endline (Pp.pp_unit_clause x))
 300           (fst actives)); *)
 301
 302     let bag,maxvar,actives,passives,g_actives,g_passives =
 303       aux_select bag passives g_passives
 304     in
 305       debug
 306         (Printf.sprintf "Number of active goals : %d"
 307            (List.length g_actives));
 308       debug
 309         (Printf.sprintf "Number of passive goals : %d"
 310            (passive_set_cardinal g_passives));
 311       debug
 312         (Printf.sprintf "Number of actives : %d" (List.length (fst actives)));
 313       debug
 314         (Printf.sprintf "Number of passives : %d"
 315            (passive_set_cardinal passives));
 316       given_clause ~noinfer
 317         bag maxvar iterno max_steps timeout
 318         actives passives g_actives g_passives
 319   ;;
 320
 321   let paramod ~max_steps ?timeout (bag,maxvar) ~g_passives ~passives =
 322     let initial_timestamp = Unix.gettimeofday () in
 323     let passives =
 324       add_passive_clauses ~no_weight:true passive_empty_set passives
 325     in
 326     let g_passives =
 327       add_passive_goals ~no_weight:true passive_empty_set g_passives
 328     in
 329     let g_actives = [] in
 330     let actives = [], IDX.DT.empty in
 331     try
 332      given_clause ~noinfer:false
 333       bag maxvar 0 max_steps timeout actives passives g_actives g_passives
 334     with
 335     | Sup.Success (bag, _, (i,_,_,_)) ->
 336         let l =
 337           let rec traverse ongoal (accg,acce) i =
 338             match Terms.get_from_bag i bag with
 339               | (id,_,_,Terms.Exact _),_ ->
 340                   if ongoal then [i],acce else
 341                     if (List.mem i acce) then accg,acce else accg,acce@[i]
 342               | (_,_,_,Terms.Step (_,i1,i2,_,_,_)),_ ->
 343                   if (not ongoal) && (List.mem i acce) then accg,acce
 344                   else
 345                     let accg,acce =
 346                       traverse false (traverse ongoal (accg,acce) i1) i2
 347                     in
 348                       if ongoal then i::accg,acce else accg,i::acce
 349           in
 350           let gsteps,esteps = traverse true ([],[]) i in
 351             (List.rev esteps)@gsteps
 352         in
 353 (*        List.iter (fun id -> let (cl,d) =
 354                        Terms.M.find id bag in
 355                     if d then prerr_endline (Pp.pp_unit_clause cl)) l;*)
 356         prerr_endline
 357           (Printf.sprintf "Found proof, %fs"
 358             (Unix.gettimeofday() -. initial_timestamp));
 359         (*
 360         prerr_endline "Proof:";
 361         List.iter (fun x ->
 362           prerr_endline (Pp.pp_unit_clause (fst(Terms.M.find x bag)))) l;
 363         *)
 364         Unsatisfiable [ bag, i, l ]
 365     | Stop (Unsatisfiable _) -> Error "stop bug solution found!"
 366     | Stop o -> o
 367   ;;
 368
 369 end