renaming
[satune.git] / src / csolver.cc
1 #include "csolver.h"
2 #include "set.h"
3 #include "mutableset.h"
4 #include "element.h"
5 #include "boolean.h"
6 #include "predicate.h"
7 #include "order.h"
8 #include "table.h"
9 #include "function.h"
10 #include "satencoder.h"
11 #include "sattranslator.h"
12 #include "tunable.h"
13 #include "polarityassignment.h"
14 #include "analyzer.h"
15 #include "autotuner.h"
16
17 CSolver::CSolver() :
18         boolTrue(new BooleanConst(true)),
19         boolFalse(new BooleanConst(false)),
20         unsat(false),
21         tuner(NULL),
22         elapsedTime(0)
23 {
24         satEncoder = new SATEncoder(this);
25 }
26
27 /** This function tears down the solver and the entire AST */
28
29 CSolver::~CSolver() {
30         uint size = allBooleans.getSize();
31         for (uint i = 0; i < size; i++) {
32                 delete allBooleans.get(i);
33         }
34
35         size = allSets.getSize();
36         for (uint i = 0; i < size; i++) {
37                 delete allSets.get(i);
38         }
39
40         size = allElements.getSize();
41         for (uint i = 0; i < size; i++) {
42                 delete allElements.get(i);
43         }
44
45         size = allTables.getSize();
46         for (uint i = 0; i < size; i++) {
47                 delete allTables.get(i);
48         }
49
50         size = allPredicates.getSize();
51         for (uint i = 0; i < size; i++) {
52                 delete allPredicates.get(i);
53         }
54
55         size = allOrders.getSize();
56         for (uint i = 0; i < size; i++) {
57                 delete allOrders.get(i);
58         }
59
60         size = allFunctions.getSize();
61         for (uint i = 0; i < size; i++) {
62                 delete allFunctions.get(i);
63         }
64
65         delete boolTrue;
66         delete boolFalse;
67         delete satEncoder;
68 }
69
70 CSolver *CSolver::clone() {
71         CSolver *copy = new CSolver();
72         CloneMap map;
73         HSIteratorBoolean *it = getConstraints();
74         while (it->hasNext()) {
75                 Boolean *b = it->next();
76                 copy->addConstraint(b->clone(copy, &map));
77         }
78         delete it;
79         return copy;
80 }
81
82 Set *CSolver::createSet(VarType type, uint64_t *elements, uint numelements) {
83         Set *set = new Set(type, elements, numelements);
84         allSets.push(set);
85         return set;
86 }
87
88 Set *CSolver::createRangeSet(VarType type, uint64_t lowrange, uint64_t highrange) {
89         Set *set = new Set(type, lowrange, highrange);
90         allSets.push(set);
91         return set;
92 }
93
94 MutableSet *CSolver::createMutableSet(VarType type) {
95         MutableSet *set = new MutableSet(type);
96         allSets.push(set);
97         return set;
98 }
99
100 void CSolver::addItem(MutableSet *set, uint64_t element) {
101         set->addElementMSet(element);
102 }
103
104 uint64_t CSolver::createUniqueItem(MutableSet *set) {
105         uint64_t element = set->getNewUniqueItem();
106         set->addElementMSet(element);
107         return element;
108 }
109
110 Element *CSolver::getElementVar(Set *set) {
111         Element *element = new ElementSet(set);
112         allElements.push(element);
113         return element;
114 }
115
116 Element *CSolver::getElementConst(VarType type, uint64_t value) {
117         uint64_t array[] = {value};
118         Set *set = new Set(type, array, 1);
119         Element *element = new ElementConst(value, type, set);
120         Element *e = elemMap.get(element);
121         if (e == NULL) {
122                 allSets.push(set);
123                 allElements.push(element);
124                 elemMap.put(element, element);
125                 return element;
126         } else {
127                 delete set;
128                 delete element;
129                 return e;
130         }
131 }
132
133 Element *CSolver::applyFunction(Function *function, Element **array, uint numArrays, Boolean *overflowstatus) {
134         Element *element = new ElementFunction(function,array,numArrays,overflowstatus);
135         Element *e = elemMap.get(element);
136         if (e == NULL) {
137                 allElements.push(element);
138                 elemMap.put(element, element);
139                 return element;
140         } else {
141                 delete element;
142                 return e;
143         }
144 }
145
146 Function *CSolver::createFunctionOperator(ArithOp op, Set **domain, uint numDomain, Set *range,OverFlowBehavior overflowbehavior) {
147         Function *function = new FunctionOperator(op, domain, numDomain, range, overflowbehavior);
148         allFunctions.push(function);
149         return function;
150 }
151
152 Predicate *CSolver::createPredicateOperator(CompOp op, Set **domain, uint numDomain) {
153         Predicate *predicate = new PredicateOperator(op, domain,numDomain);
154         allPredicates.push(predicate);
155         return predicate;
156 }
157
158 Predicate *CSolver::createPredicateTable(Table *table, UndefinedBehavior behavior) {
159         Predicate *predicate = new PredicateTable(table, behavior);
160         allPredicates.push(predicate);
161         return predicate;
162 }
163
164 Table *CSolver::createTable(Set **domains, uint numDomain, Set *range) {
165         Table *table = new Table(domains,numDomain,range);
166         allTables.push(table);
167         return table;
168 }
169
170 Table *CSolver::createTableForPredicate(Set **domains, uint numDomain) {
171         return createTable(domains, numDomain, NULL);
172 }
173
174 void CSolver::addTableEntry(Table *table, uint64_t *inputs, uint inputSize, uint64_t result) {
175         table->addNewTableEntry(inputs, inputSize, result);
176 }
177
178 Function *CSolver::completeTable(Table *table, UndefinedBehavior behavior) {
179         Function *function = new FunctionTable(table, behavior);
180         allFunctions.push(function);
181         return function;
182 }
183
184 Boolean *CSolver::getBooleanVar(VarType type) {
185         Boolean *boolean = new BooleanVar(type);
186         allBooleans.push(boolean);
187         return boolean;
188 }
189
190 Boolean *CSolver::getBooleanTrue() {
191         return boolTrue;
192 }
193
194 Boolean *CSolver::getBooleanFalse() {
195         return boolFalse;
196 }
197
198 Boolean *CSolver::applyPredicate(Predicate *predicate, Element **inputs, uint numInputs) {
199         return applyPredicateTable(predicate, inputs, numInputs, NULL);
200 }
201
202 Boolean *CSolver::applyPredicateTable(Predicate *predicate, Element **inputs, uint numInputs, Boolean *undefinedStatus) {
203         BooleanPredicate *boolean = new BooleanPredicate(predicate, inputs, numInputs, undefinedStatus);
204         Boolean * b = boolMap.get(boolean);
205         if (b == NULL) {
206                 boolMap.put(boolean, boolean);
207                 allBooleans.push(boolean);
208                 return boolean;
209         } else {
210                 delete boolean;
211                 return b;
212         }
213 }
214
215 Boolean *CSolver::applyLogicalOperation(LogicOp op, Boolean **array, uint asize) {
216         Boolean * newarray[asize];
217         switch(op) {
218         case SATC_NOT: {
219                 if (array[0]->type == LOGICOP && ((BooleanLogic *)array[0])->op==SATC_NOT) {
220                         return ((BooleanLogic *) array[0])->inputs.get(0);
221                 } else if (array[0]->type == BOOLCONST) {
222                         bool isTrue = ((BooleanConst *) array[0])->isTrue;
223                         return isTrue ? boolFalse : boolTrue;
224                 }
225                 break;
226         }
227         case SATC_XOR: {
228                 for(uint i=0;i<2;i++) {
229                         if (array[i]->type == BOOLCONST) {
230                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) array[i])->isTrue;
231                                 if (isTrue) {
232                                         newarray[0]=array[1-i];
233                                         return applyLogicalOperation(SATC_NOT, newarray, 1);
234                                 } else
235                                         return array[1-i];
236                         }
237                 }
238                 break;
239         }
240         case SATC_OR: {
241                 uint newindex=0;
242                 for(uint i=0;i<asize;i++) {
243                         Boolean *b=array[i];
244                         if (b->type == BOOLCONST) {
245                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) b)->isTrue;
246                                 if (isTrue)
247                                         return b;
248                                 else
249                                         continue;
250                         } else
251                                 newarray[newindex++]=b;
252                 }
253                 if (newindex==1)
254                         return newarray[0];
255                 else if (newindex == 2) {
256                         bool isNot0 = (newarray[0]->type==BOOLCONST) && ((BooleanLogic *)newarray[0])->op == SATC_NOT;
257                         bool isNot1 = (newarray[1]->type==BOOLCONST) && ((BooleanLogic *)newarray[1])->op == SATC_NOT;
258
259                         if (isNot0 != isNot1) {
260                                 if (isNot0) {
261                                         newarray[0] = ((BooleanLogic *) newarray[0])->inputs.get(0);
262                                 } else {
263                                         Boolean *tmp =  ((BooleanLogic *) array[1])->inputs.get(0);
264                                         array[1] = array[0];
265                                         array[0] = tmp;
266                                 }
267                                 return applyLogicalOperation(SATC_IMPLIES, newarray, 2);
268                         }
269                 } else {
270                         array = newarray;
271                         asize = newindex;
272                 }
273                 break;
274         }
275         case SATC_AND: {
276                 uint newindex=0;
277                 for(uint i=0;i<asize;i++) {
278                         Boolean *b=array[i];
279                         if (b->type == BOOLCONST) {
280                                 bool isTrue = ((BooleanConst *) b)->isTrue;
281                                 if (isTrue)
282                                         continue;
283                                 else
284                                         return b;
285                         } else
286                                 newarray[newindex++]=b;
287                 }
288                 if(newindex==1) {
289                         return newarray[0];
290                 } else {
291                         array = newarray;
292                         asize = newindex;
293                 }
294                 break;
295         }
296         case SATC_IMPLIES: {
297                 if (array[0]->type == BOOLCONST) {
298                         BooleanConst *b=(BooleanConst *) array[0];
299                         if (b->isTrue) {
300                                 return array[1];
301                         } else {
302                                 return boolTrue;
303                         }
304                 } else if (array[1]->type == BOOLCONST) {
305                         BooleanConst *b=(BooleanConst *) array[0];
306                         if (b->isTrue) {
307                                 return b;
308                         } else {
309                                 return applyLogicalOperation(SATC_NOT, array, 1);
310                         }
311                 }
312                 break;
313         }
314         }
315         
316         Boolean *boolean = new BooleanLogic(this, op, array, asize);
317         Boolean *b = boolMap.get(boolean);
318         if (b == NULL) {
319                 boolMap.put(boolean, boolean);
320                 allBooleans.push(boolean);
321                 return boolean;         
322         } else {
323                 delete boolean;
324                 return b;
325         }
326 }
327
328 Boolean *CSolver::orderConstraint(Order *order, uint64_t first, uint64_t second) {
329         Boolean *constraint = new BooleanOrder(order, first, second);
330         allBooleans.push(constraint);
331         return constraint;
332 }
333
334 void CSolver::addConstraint(Boolean *constraint) {
335         if (constraint == boolTrue)
336                 return;
337         else if (constraint == boolFalse)
338                 setUnSAT();
339         else
340                 constraints.add(constraint);
341 }
342
343 Order *CSolver::createOrder(OrderType type, Set *set) {
344         Order *order = new Order(type, set);
345         allOrders.push(order);
346         return order;
347 }
348
349 int CSolver::startEncoding() {
350         bool deleteTuner = false;
351         if (tuner == NULL) {
352                 tuner = new DefaultTuner();
353                 deleteTuner = true;
354         }
355                 
356         long long startTime = getTimeNano();
357         computePolarities(this);
358         orderAnalysis(this);
359         naiveEncodingDecision(this);
360         satEncoder->encodeAllSATEncoder(this);
361         int result = unsat ? IS_UNSAT : satEncoder->solve();
362         long long finishTime = getTimeNano();
363         elapsedTime = finishTime - startTime;
364         if (deleteTuner) {
365                 delete tuner;
366                 tuner = NULL;
367         }
368         return result;
369 }
370
371 uint64_t CSolver::getElementValue(Element *element) {
372         switch (element->type) {
373         case ELEMSET:
374         case ELEMCONST:
375         case ELEMFUNCRETURN:
376                 return getElementValueSATTranslator(this, element);
377         default:
378                 ASSERT(0);
379         }
380         exit(-1);
381 }
382
383 bool CSolver::getBooleanValue(Boolean *boolean) {
384         switch (boolean->type) {
385         case BOOLEANVAR:
386                 return getBooleanVariableValueSATTranslator(this, boolean);
387         default:
388                 ASSERT(0);
389         }
390         exit(-1);
391 }
392
393 HappenedBefore CSolver::getOrderConstraintValue(Order *order, uint64_t first, uint64_t second) {
394         return getOrderConstraintValueSATTranslator(this, order, first, second);
395 }
396
397 long long CSolver::getEncodeTime() { return satEncoder->getEncodeTime(); }
398
399 long long CSolver::getSolveTime() { return satEncoder->getSolveTime(); }
400
401 void CSolver::autoTune(uint budget) {
402         AutoTuner * autotuner=new AutoTuner(budget);
403         autotuner->addProblem(this);
404         autotuner->tune();
405         delete autotuner;
406 }