]> matita.cs.unibo.it Git - helm.git/blobdiff - matita/contribs/formal_topology/bin/theory_explorer.ml
branch for universe
[helm.git] / matita / contribs / formal_topology / bin / theory_explorer.ml
diff --git a/matita/contribs/formal_topology/bin/theory_explorer.ml b/matita/contribs/formal_topology/bin/theory_explorer.ml
new file mode 100644 (file)
index 0000000..39a021c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,568 @@
+(**** PROFILING ****)
+let ok_time = ref 0.0;;
+let ko_time = ref 0.0;;
+
+let profile f x =
+ let before = Unix.gettimeofday () in
+ let res = f x in
+ let after = Unix.gettimeofday () in
+ let delta = after -. before in
+  if res then
+   ok_time := !ok_time +. delta
+  else
+   ko_time := !ko_time +. delta;
+  res
+;;
+
+let _ =
+ Sys.catch_break true;
+ at_exit
+  (function () ->
+    prerr_endline
+     ("\nTIME SPENT IN CHECKING GOOD CONJECTURES: " ^ string_of_float !ok_time);
+    prerr_endline
+     ("TIME SPENT IN CHECKING BAD CONJECTURES: " ^ string_of_float !ko_time);)
+;;
+
+(**** END PROFILING ****)
+
+type rel = Equal | SubsetEqual | SupersetEqual
+
+let string_of_rel =
+ function
+    Equal -> "="
+  | SubsetEqual -> "⊆"
+  | SupersetEqual -> "⊇"
+
+(* operator *)
+type op = I | C | M
+
+let string_of_op = function I -> "i" | C -> "c" | M -> "-"
+let matita_of_op = function I -> "i" | C -> "c" | M -> "m"
+
+(* compound operator *)
+type compound_operator = op list
+
+let string_of_cop op =
+ if op = [] then "id" else String.concat "" (List.map string_of_op op)
+
+let dot_of_cop op = "\"" ^ string_of_cop op ^ "\""
+
+let matita_of_cop v =
+ let rec aux =
+  function
+   | [] -> v
+   | [op] -> matita_of_op op ^ " " ^ v
+   | op::tl -> matita_of_op op ^ " (" ^ aux tl ^ ")"
+ in
+  aux
+
+let name_of_theorem cop rel cop' =
+ let cop,rel,cop' =
+  match rel with
+     Equal -> cop,"eq",cop'
+   | SubsetEqual -> cop,"leq",cop'
+   | SupersetEqual -> cop',"leq",cop
+ in
+  rel ^ "_" ^
+   String.concat "" (List.map matita_of_op cop) ^ "_" ^
+   String.concat "" (List.map matita_of_op cop')
+;;
+
+(* representative, other elements in the equivalence class,
+   leq classes, geq classes *)
+type equivalence_class =
+ compound_operator * compound_operator list *
+  equivalence_class list ref * equivalence_class list ref
+
+let (===) (repr,_,_,_) (repr',_,_,_) = repr = repr';;
+let (<=>) (repr,_,_,_) (repr',_,_,_) = repr <> repr';;
+
+let string_of_equivalence_class (repr,others,leq,_) =
+ String.concat " = " (List.map string_of_cop (repr::others)) ^
+  (if !leq <> [] then
+    "\n" ^
+     String.concat "\n" 
+      (List.map
+        (function (repr',_,_,_) ->
+           string_of_cop repr ^ " ⊆ " ^ string_of_cop repr') !leq)
+   else
+    "")
+
+let dot_of_equivalence_class (repr,others,leq,_) =
+ (if others <> [] then
+   let eq = String.concat " = " (List.map string_of_cop (repr::others)) in
+    dot_of_cop repr ^ "[label=\"" ^ eq ^ "\"];" ^
+     if !leq = [] then "" else "\n"
+  else if !leq = [] then
+   dot_of_cop repr ^ ";"
+  else
+   "") ^
+   String.concat "\n" 
+    (List.map
+      (function (repr',_,_,_) ->
+         dot_of_cop repr' ^ " -> " ^ dot_of_cop repr ^ ";") !leq)
+
+(* set of equivalence classes, infima, suprema *)
+type set =
+ equivalence_class list * equivalence_class list * equivalence_class list
+
+let string_of_set (s,_,_) =
+ String.concat "\n" (List.map string_of_equivalence_class s)
+
+let ps_of_set (to_be_considered,under_consideration,news) ?processing (s,inf,sup) =
+ let ch = open_out "xxx.dot" in
+  output_string ch "digraph G {\n";
+  (match under_consideration with
+      None -> ()
+    | Some repr ->
+       output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [color=yellow];"));
+  List.iter
+   (function (repr,_,_,_) ->
+     if List.exists (function (repr',_,_,_) -> repr=repr') sup then
+      output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [shape=Mdiamond];")
+     else
+      output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [shape=diamond];")
+   ) inf ;
+  List.iter
+   (function (repr,_,_,_) ->
+     if not (List.exists (function (repr',_,_,_) -> repr=repr') inf) then
+      output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [shape=polygon];")
+   ) sup ;
+  List.iter
+   (function repr -> output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [color=green];")
+   ) to_be_considered ;
+  List.iter
+   (function repr -> output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [color=navy];")
+   ) news ;
+  output_string ch (String.concat "\n" (List.map dot_of_equivalence_class s));
+  output_string ch "\n";
+  (match processing with
+      None -> ()
+    | Some (repr,rel,repr') ->
+       output_string ch (dot_of_cop repr ^ " [color=red];");
+       let repr,repr' =
+        match rel with
+           SupersetEqual -> repr',repr
+         | Equal
+         | SubsetEqual -> repr,repr'
+       in
+        output_string ch
+         (dot_of_cop repr' ^ " -> " ^ dot_of_cop repr ^
+          " [" ^
+          (match rel with Equal -> "arrowhead=none " | _ -> "") ^
+          "style=dashed];\n"));
+  output_string ch "}\n";
+  close_out ch;
+  (*ignore (Unix.system "tred xxx.dot > yyy.dot && dot -Tps yyy.dot > xxx.ps")*)
+  ignore (Unix.system "cp xxx.ps xxx_old.ps && dot -Tps xxx.dot > xxx.ps");
+  (*ignore (read_line ())*)
+;;
+
+(******** communication with matitawiki ************)
+let min_ch,mout_ch = Unix.open_process "../../../matitawiki.opt 2> /dev/null";;
+
+let exec_cmd ?(undo=false) s =
+ let un = if undo then "un" else "" in
+(*prerr_endline ("<pgip><" ^ un ^ "doitem>" ^ s ^ "</" ^ un ^ "doitem></pgip>\n");*)
+ output_string mout_ch ("<pgip><" ^ un ^ "doitem>" ^ s ^ "</" ^ un ^ "doitem></pgip>\n");
+ flush mout_ch;
+ let rec aux v =
+  let l = input_line min_ch in
+  let last = String.length l - 1 in
+   assert (last > 0);
+   if l.[last] = Char.chr 249 then
+    int_of_string (String.sub l 0 last)
+   else
+    aux l
+ in
+  aux "x"
+;;
+
+let exec_cmds =
+ let rec aux undopos =
+  function
+     [] -> true
+   | he::tl ->
+      let pos = exec_cmd he in
+       if pos = -1 then
+        begin
+         match undopos with
+            None -> assert false
+          | Some undopos ->
+             assert (exec_cmd ~undo:true (string_of_int (undopos - 1)) <> -1);
+             false
+        end
+       else
+        match undopos with
+           None -> aux (Some pos) tl
+         | _ -> aux undopos tl
+ in
+  aux None
+
+let _ =
+ assert (exec_cmd "set \"baseuri\" \"cic:/matita/theory_former\"." <> -1);
+ assert (exec_cmd "include \"formal_topology.ma\"." <> -1);
+;;
+
+(********* testing a conjecture *******************)
+
+let test to_be_considered_and_now ((s,_,_) as set) rel candidate repr =
+ ps_of_set to_be_considered_and_now ~processing:(candidate,rel,repr) set;
+ print_string
+  (string_of_cop candidate ^ " " ^ string_of_rel rel ^ " " ^ string_of_cop repr ^ "? ");
+ flush stdout;
+(*
+ assert (Unix.system "cat log.ma | sed s/^theorem/axiom/g | sed 's/\\. intros.*qed\\././g' > xxx.ma" = Unix.WEXITED 0);
+ let ch = open_out_gen [Open_append] 0 "xxx.ma" in
+*)
+(*
+ let i = ref 0 in
+  List.iter
+   (function (repr,others,leq,_) ->
+     List.iter
+      (function repr' ->
+        incr i;
+        output_string ch
+         ("axiom ax" ^ string_of_int !i ^
+          ": \\forall A." ^
+           matita_of_cop "A" repr ^ " = " ^ matita_of_cop "A" repr' ^ ".\n");
+      ) others;
+     List.iter
+      (function (repr',_,_,_) ->
+        incr i;
+        output_string ch
+         ("axiom ax" ^ string_of_int !i ^
+          ": \\forall A." ^
+           matita_of_cop "A" repr ^ " ⊆ " ^ matita_of_cop "A" repr' ^ ".\n");
+      ) !leq;
+   ) s;
+*)
+  let candidate',rel',repr' =
+   match rel with
+      SupersetEqual -> repr,SubsetEqual,candidate
+    | Equal
+    | SubsetEqual -> candidate,rel,repr in
+  let query1 =
+   let name = name_of_theorem candidate' rel' repr' in
+   ("theorem " ^ name ^ ": \\forall A." ^ matita_of_cop "A" candidate' ^
+      " " ^ string_of_rel rel' ^ " " ^
+      matita_of_cop "A" repr' ^ ".") in
+  let query2 = "intros;" in
+  let query3 = "autobatch size=8 depth=3 width=2." in
+  let query4 = "qed." in
+  let query = query1 ^ query2 ^ query3 ^ query4 in
+(*
+  output_string ch (query ^ "\n");
+  close_out ch;
+*)
+  let res = profile exec_cmds [query1; query2; query3; query4] in
+(*
+  let res =
+   (*Unix.system "../../../matitac.opt xxx.ma >> log 2>&1" = Unix.WEXITED 0*)
+   profile Unix.system "../../../matitac.opt xxx.ma > /dev/null 2>&1" = Unix.WEXITED 0
+  in
+*)
+   ignore (Unix.system "echo '(*' >> log.ma && cat xxx.dot >> log.ma && echo '*)' >> log.ma");
+   let ch = open_out_gen [Open_append] 0o0600 "log.ma" in
+   if res then
+    output_string ch (query ^ "\n")
+   else
+    output_string ch ("(* " ^ query ^ "*)\n");
+   close_out ch;
+   print_endline (if res then "y" else "n");
+   res
+
+let remove node = List.filter (fun node' -> node <=> node');;
+
+let add_leq_arc ((_,_,leq,_) as node) ((_,_,_,geq') as node') =
+ leq := node' :: !leq;
+ geq' := node :: !geq'
+;;
+
+let add_geq_arc ((_,_,_,geq) as node) ((_,_,leq',_) as node') =
+ geq := node' :: !geq;
+ leq' := node :: !leq'
+;;
+
+let remove_leq_arc ((_,_,leq,_) as node) ((_,_,_,geq') as node') =
+ leq := remove node' !leq;
+ geq' := remove node !geq'
+;;
+
+let remove_geq_arc ((_,_,_,geq) as node) ((_,_,leq',_) as node') =
+ geq := remove node' !geq;
+ leq' := remove node !leq'
+;;
+
+let leq_transitive_closure node node' =
+ add_leq_arc node node';
+ let rec remove_transitive_arcs ((_,_,_,geq) as node) (_,_,leq',_) =
+  let rec remove_arcs_to_ascendents =
+   function
+      [] -> ()
+    | (_,_,leq,_) as node'::tl ->
+       remove_leq_arc node node';
+       remove_arcs_to_ascendents (!leq@tl)
+  in
+   remove_arcs_to_ascendents !leq';
+   List.iter (function son -> remove_transitive_arcs son node) !geq
+ in
+  remove_transitive_arcs node node'
+;;
+
+let geq_transitive_closure node node' =
+ add_geq_arc node node';
+ let rec remove_transitive_arcs ((_,_,leq,_) as node) (_,_,_,geq') =
+  let rec remove_arcs_to_descendents =
+   function
+      [] -> ()
+    | (_,_,_,geq) as node'::tl ->
+       remove_geq_arc node node';
+       remove_arcs_to_descendents (!geq@tl)
+  in
+   remove_arcs_to_descendents !geq';
+   List.iter (function father -> remove_transitive_arcs father node) !leq
+ in
+  remove_transitive_arcs node node'
+;;
+
+let (@@) l1 n = if List.exists (function n' -> n===n') l1 then l1 else l1@[n]
+
+let rec leq_reachable node =
+ function
+    [] -> false
+  | node'::_ when node === node' -> true
+  | (_,_,leq,_)::tl -> leq_reachable node (!leq@tl)
+;;
+
+let rec geq_reachable node =
+ function
+    [] -> false
+  | node'::_ when node === node' -> true
+  | (_,_,_,geq)::tl -> geq_reachable node (!geq@tl)
+;;
+
+exception SameEquivalenceClass of set * equivalence_class * equivalence_class;;
+
+let locate_using_leq to_be_considered_and_now ((repr,_,leq,geq) as node)
+ set start
+=
+ let rec aux ((nodes,inf,sup) as set) already_visited =
+  function
+     [] -> set
+   | (repr',_,_,geq') as node' :: tl ->
+       if List.exists (function n -> n===node') already_visited then
+        aux set already_visited tl
+       else if repr=repr' then aux set (node'::already_visited) (!geq'@tl)
+       else if leq_reachable node' !leq then
+        aux set (node'::already_visited) (!geq'@tl)
+       else if (List.exists (function n -> not (geq_reachable n [node'])) !geq)
+        then
+         aux set (node'::already_visited) tl
+       else if test to_be_considered_and_now set SubsetEqual repr repr' then
+        begin
+         if List.exists (function n -> n===node') !geq then
+          (* We have found two equal nodes! *)
+          raise (SameEquivalenceClass (set,node,node'))
+         else
+          begin
+           let sup = remove node sup in
+           let inf =
+            if !geq' = [] then
+             let inf = remove node' inf in
+              if !geq = [] then
+               inf@@node
+              else
+               inf
+            else
+             inf
+            in
+             leq_transitive_closure node node';
+             aux (nodes,inf,sup) (node'::already_visited) (!geq'@tl)
+          end
+        end
+       else
+        aux set (node'::already_visited) tl
+ in
+  aux set [] start
+;;
+
+let locate_using_geq to_be_considered_and_now ((repr,_,leq,geq) as node)
+ set start
+=
+ let rec aux ((nodes,inf,sup) as set) already_visited =
+  function
+     [] -> set
+   | (repr',_,leq',_) as node' :: tl ->
+       if List.exists (function n -> n===node') already_visited then
+        aux set already_visited tl
+       else if repr=repr' then aux set (node'::already_visited) (!leq'@tl)
+       else if geq_reachable node' !geq then
+        aux set (node'::already_visited) (!leq'@tl)
+       else if (List.exists (function n -> not (leq_reachable n [node'])) !leq)
+        then
+         aux set (node'::already_visited) tl
+       else if test to_be_considered_and_now set SupersetEqual repr repr' then
+        begin
+         if List.exists (function n -> n===node') !leq then
+          (* We have found two equal nodes! *)
+          raise (SameEquivalenceClass (set,node,node'))
+         else
+          begin
+           let inf = remove node inf in
+           let sup =
+            if !leq' = [] then
+             let sup = remove node' sup in
+             if !leq = [] then
+              sup@@node
+             else
+              sup
+            else
+             sup
+           in
+            geq_transitive_closure node node';
+            aux (nodes,inf,sup) (node'::already_visited) (!leq'@tl)
+          end
+        end
+       else
+        aux set (node'::already_visited) tl
+ in
+  aux set [] start
+;;
+
+let analyze_one to_be_considered repr hecandidate (news,((nodes,inf,sup) as set)) =
+if not (List.for_all (fun ((_,_,_,geq) as node) -> !geq = [] && let rec check_sups = function [] -> true | (_,_,leq,_) as node::tl -> if !leq = [] then List.exists (fun n -> n===node) sup && check_sups tl else check_sups (!leq@tl) in check_sups [node]) inf) then ((*ps_of_set ([],None,[]) set;*) assert false);
+if not (List.for_all (fun ((_,_,leq,_) as node) -> !leq = [] && let rec check_infs = function [] -> true | (_,_,_,geq) as node::tl -> if !geq = [] then List.exists (fun n -> n===node) inf && check_infs tl else check_infs (!geq@tl) in check_infs [node]) sup) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+ let candidate = hecandidate::repr in
+  if List.length (List.filter ((=) M) candidate) > 1 then
+   news,set
+  else
+   try
+    let leq = ref [] in
+    let geq = ref [] in
+    let node = candidate,[],leq,geq in
+    let nodes = nodes@[node] in
+    let set = nodes,inf@[node],sup@[node] in
+    let set,start_inf,start_sup =
+     let repr_node =
+      match List.filter (fun (repr',_,_,_) -> repr=repr') nodes with
+         [node] -> node
+       | _ -> assert false
+     in
+      match hecandidate,repr with
+         I, I::_ -> raise (SameEquivalenceClass (set,node,repr_node))
+       | I, _ ->
+          add_leq_arc node repr_node;
+          (nodes,remove repr_node inf@[node],sup),inf,sup
+       | C, C::_ -> raise (SameEquivalenceClass (set,node,repr_node))
+       | C, _ ->
+          add_geq_arc node repr_node;
+          (nodes,inf,remove repr_node sup@[node]),inf,sup
+       | M, M::M::_ -> raise (SameEquivalenceClass (set,node,repr_node))
+       | M, _ -> set,inf,sup
+    in
+    let set =
+     locate_using_leq (to_be_considered,Some repr,news) node set start_sup in
+(
+let _,inf,sup = set in
+if not (List.for_all (fun ((_,_,_,geq) as node) -> !geq = [] && let rec check_sups = function [] -> true | (_,_,leq,_) as node::tl -> if !leq = [] then List.exists (fun n -> n===node) sup && check_sups tl else check_sups (!leq@tl) in check_sups [node]) inf) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+if not (List.for_all (fun ((_,_,leq,_) as node) -> !leq = [] && let rec check_infs = function [] -> true | (_,_,_,geq) as node::tl -> if !geq = [] then List.exists (fun n -> n===node) inf && check_infs tl else check_infs (!geq@tl) in check_infs [node]) sup) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+);
+    let set =
+     locate_using_geq (to_be_considered,Some repr,news) node set start_inf
+    in
+(
+let _,inf,sup = set in
+if not (List.for_all (fun ((_,_,_,geq) as node) -> !geq = [] && let rec check_sups = function [] -> true | (_,_,leq,_) as node::tl -> if !leq = [] then List.exists (fun n -> n===node) sup && check_sups tl else check_sups (!leq@tl) in check_sups [node]) inf) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+if not (List.for_all (fun ((_,_,leq,_) as node) -> !leq = [] && let rec check_infs = function [] -> true | (_,_,_,geq) as node::tl -> if !geq = [] then List.exists (fun n -> n===node) inf && check_infs tl else check_infs (!geq@tl) in check_infs [node]) sup) then ((*ps_of_set ([],None,[]) set;*) assert false);
+);
+     news@[candidate],set
+   with
+    SameEquivalenceClass ((nodes,inf,sup) as set,((r,_,leq_d,geq_d) as node_to_be_deleted),node')->
+(
+let _,inf,sup = set in
+if not (List.for_all (fun ((_,_,_,geq) as node) -> !geq = [] && let rec check_sups = function [] -> true | (_,_,leq,_) as node::tl -> if !leq = [] then List.exists (fun n -> n===node) sup && check_sups tl else check_sups (!leq@tl) in check_sups [node]) inf) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+if not (List.for_all (fun ((_,_,leq,_) as node) -> !leq = [] && let rec check_infs = function [] -> true | (_,_,_,geq) as node::tl -> if !geq = [] then List.exists (fun n -> n===node) inf && check_infs tl else check_infs (!geq@tl) in check_infs [node]) sup) then ((*ps_of_set ([],None,[]) set;*) assert false);
+);
+     let rec clean inf sup res =
+      function
+         [] -> inf,sup,res
+       | node::tl when node===node_to_be_deleted ->
+          clean inf sup res tl
+       | (repr',others,leq,geq) as node::tl ->
+          leq :=
+           (let rec aux res =
+             function
+                [] -> res
+              | (_,_,leq,_) as node::tl ->
+                 if node_to_be_deleted <=> node then
+                  aux (res@[node]) tl
+                 else
+                  (List.filter (fun n ->not (leq_reachable n (res@tl))) !leq)@tl
+            in
+             aux [] !leq);
+          let sup = if !leq = [] then sup@@node else sup in
+          geq :=
+           (let rec aux res =
+             function
+                [] -> res
+              | (_,_,_,geq) as node::tl ->
+                 if node_to_be_deleted <=> node then
+                  aux (res@[node]) tl
+                 else
+                  (List.filter (fun n ->not (geq_reachable n (res@tl))) !geq)@tl
+            in
+             aux [] !geq);
+          let inf = if !geq = [] then inf@@node else inf in
+          if node===node' then
+           clean inf sup ((repr',others@[candidate],leq,geq)::res) tl
+          else
+           clean inf sup (node::res) tl
+     in
+     let inf,sup,nodes = clean inf sup [] nodes in
+     let inf = remove node_to_be_deleted inf in
+     let sup = remove node_to_be_deleted sup in
+let set = nodes,inf,sup in
+(
+let _,inf,sup = set in
+if not (List.for_all (fun ((_,_,_,geq) as node) -> !geq = [] && let rec check_sups = function [] -> true | (_,_,leq,_) as node::tl -> if !leq = [] then List.exists (fun n -> n===node) sup && check_sups tl else check_sups (!leq@tl) in check_sups [node]) inf) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+if not (List.for_all (fun ((_,_,leq,_) as node) -> !leq = [] && let rec check_infs = function [] -> true | (_,_,_,geq) as node::tl -> if !geq = [] then List.exists (fun n -> n===node) inf && check_infs tl else check_infs (!geq@tl) in check_infs [node]) sup) then (ps_of_set ([],None,[]) set; assert false);
+);
+      news,(nodes,inf,sup)
+;;
+
+let rec explore i (set:set) news =
+ let rec aux news set =
+  function
+     [] -> news,set
+   | repr::tl ->
+      let news,set =
+       List.fold_right (analyze_one tl repr) [I;C;M] (news,set)
+      in
+       aux news set tl
+ in
+  let news,set = aux [] set news in
+   if news = [] then
+    begin
+     print_endline ("PUNTO FISSO RAGGIUNTO! i=" ^ string_of_int i);
+     print_endline (string_of_set set ^ "\n----------------");
+     ps_of_set ([],None,[]) set
+    end
+   else
+    begin
+     print_endline ("NUOVA ITERAZIONE, i=" ^ string_of_int i);
+     print_endline (string_of_set set ^ "\n----------------");
+     explore (i+1) set news
+    end
+in
+ let id = [] in
+ let id_node = id,[],ref [], ref [] in
+ let set = [id_node],[id_node],[id_node] in
+  print_endline ("PRIMA ITERAZIONE, i=0, j=0");
+  print_endline (string_of_set set ^ "\n----------------");
+  (*ignore (Unix.system "rm -f log");*)
+  assert (Unix.system "cp formal_topology.ma log.ma" = Unix.WEXITED 0);
+  ps_of_set ([id],None,[]) set;
+  explore 1 set [id]
+;;