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https://github.com/Z3Prover/z3
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fix up pareto callback mechanism
Signed-off-by: Nikolaj Bjorner <nbjorner@microsoft.com>
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1ea376e310
commit
03979fd580
8 changed files with 178 additions and 144 deletions
|
@ -266,6 +266,16 @@ public:
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|||
cmd_context::scoped_watch sw(ctx);
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||||
try {
|
||||
r = opt.optimize();
|
||||
if (r == l_true && opt.is_pareto()) {
|
||||
while (r == l_true) {
|
||||
display_result(ctx);
|
||||
r = opt.optimize();
|
||||
}
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||||
if (p.get_bool("print_statistics", false)) {
|
||||
display_statistics(ctx);
|
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}
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return;
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}
|
||||
}
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catch (z3_error& ex) {
|
||||
ctx.regular_stream() << "(error: " << ex.msg() << "\")" << std::endl;
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@ -180,10 +180,13 @@ namespace opt {
|
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}
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||||
lbool context::optimize() {
|
||||
if (m_pareto) {
|
||||
return execute_pareto();
|
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}
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||||
import_scoped_state();
|
||||
normalize();
|
||||
internalize();
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opt_solver& s = get_solver();
|
||||
opt_solver& s = get_solver();
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||||
solver::scoped_push _sp(s);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < m_hard_constraints.size(); ++i) {
|
||||
TRACE("opt", tout << "Hard constraint: " << mk_ismt2_pp(m_hard_constraints[i].get(), m) << std::endl;);
|
||||
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@ -210,6 +213,7 @@ namespace opt {
|
|||
opt_params optp(m_params);
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||||
symbol pri = optp.priority();
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||||
if (pri == symbol("pareto")) {
|
||||
_sp.disable_pop();
|
||||
return execute_pareto();
|
||||
}
|
||||
else if (pri == symbol("box")) {
|
||||
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@ -282,115 +286,109 @@ namespace opt {
|
|||
return r;
|
||||
}
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||||
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||||
class context::pareto : public pareto_callback {
|
||||
context& ctx;
|
||||
ast_manager& m;
|
||||
expr_ref mk_ge(expr* t, expr* s) {
|
||||
expr_ref result(m);
|
||||
if (ctx.m_bv.is_bv(t)) {
|
||||
result = ctx.m_bv.mk_ule(s, t);
|
||||
|
||||
expr_ref context::mk_le(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
objective const& obj = m_objectives[i];
|
||||
expr_ref val(m), result(m), term(m);
|
||||
mk_term_val(mdl, obj, term, val);
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr_ref context::mk_ge(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
objective const& obj = m_objectives[i];
|
||||
expr_ref val(m), result(m), term(m);
|
||||
mk_term_val(mdl, obj, term, val);
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr_ref context::mk_gt(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
expr_ref result = mk_le(i, mdl);
|
||||
result = m.mk_not(result);
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void context::mk_term_val(model_ref& mdl, objective const& obj, expr_ref& term, expr_ref& val) {
|
||||
rational r;
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
term = obj.m_term;
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT: {
|
||||
unsigned sz = obj.m_terms.size();
|
||||
expr_ref_vector sum(m);
|
||||
expr_ref zero(m);
|
||||
zero = m_arith.mk_numeral(rational(0), false);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
expr* t = obj.m_terms[i];
|
||||
rational const& w = obj.m_weights[i];
|
||||
sum.push_back(m.mk_ite(t, m_arith.mk_numeral(w, false), zero));
|
||||
}
|
||||
if (sum.empty()) {
|
||||
term = zero;
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
result = ctx.m_arith.mk_ge(t, s);
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
term = m_arith.mk_add(sum.size(), sum.c_ptr());
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
public:
|
||||
pareto(context& ctx):ctx(ctx),m(ctx.m) {}
|
||||
}
|
||||
VERIFY(mdl->eval(term, val) && is_numeral(val, r));
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
virtual void yield(model_ref& mdl) {
|
||||
ctx.m_model = mdl;
|
||||
ctx.update_lower(true);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < ctx.m_objectives.size(); ++i) {
|
||||
objective const& obj = ctx.m_objectives[i];
|
||||
switch(obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
ctx.m_optsmt.update_upper(obj.m_index, ctx.m_optsmt.get_lower(obj.m_index), true);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT: {
|
||||
rational r = ctx.m_maxsmts.find(obj.m_id)->get_lower();
|
||||
ctx.m_maxsmts.find(obj.m_id)->update_upper(r, true);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
expr_ref context::mk_ge(expr* t, expr* s) {
|
||||
expr_ref result(m);
|
||||
if (m_bv.is_bv(t)) {
|
||||
result = m_bv.mk_ule(s, t);
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
result = m_arith.mk_ge(t, s);
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
IF_VERBOSE(1, ctx.display_assignment(verbose_stream()););
|
||||
}
|
||||
virtual unsigned num_objectives() {
|
||||
return ctx.m_objectives.size();
|
||||
}
|
||||
virtual expr_ref mk_le(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
objective const& obj = ctx.m_objectives[i];
|
||||
expr_ref val(m), result(m), term(m);
|
||||
mk_term_val(mdl, obj, term, val);
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
virtual expr_ref mk_ge(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
objective const& obj = ctx.m_objectives[i];
|
||||
expr_ref val(m), result(m), term(m);
|
||||
mk_term_val(mdl, obj, term, val);
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT:
|
||||
result = mk_ge(val, term);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
result = mk_ge(term, val);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
virtual expr_ref mk_gt(unsigned i, model_ref& mdl) {
|
||||
expr_ref result = mk_le(i, mdl);
|
||||
result = m.mk_not(result);
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
private:
|
||||
void mk_term_val(model_ref& mdl, objective const& obj, expr_ref& term, expr_ref& val) {
|
||||
rational r;
|
||||
switch (obj.m_type) {
|
||||
void context::yield() {
|
||||
m_pareto->get_model(m_model);
|
||||
update_lower(true);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < m_objectives.size(); ++i) {
|
||||
objective const& obj = m_objectives[i];
|
||||
switch(obj.m_type) {
|
||||
case O_MINIMIZE:
|
||||
case O_MAXIMIZE:
|
||||
term = obj.m_term;
|
||||
m_optsmt.update_upper(obj.m_index, m_optsmt.get_lower(obj.m_index), true);
|
||||
break;
|
||||
case O_MAXSMT: {
|
||||
unsigned sz = obj.m_terms.size();
|
||||
expr_ref_vector sum(m);
|
||||
expr_ref zero(m);
|
||||
zero = ctx.m_arith.mk_numeral(rational(0), false);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
expr* t = obj.m_terms[i];
|
||||
rational const& w = obj.m_weights[i];
|
||||
sum.push_back(m.mk_ite(t, ctx.m_arith.mk_numeral(w, false), zero));
|
||||
}
|
||||
if (sum.empty()) {
|
||||
term = zero;
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
term = ctx.m_arith.mk_add(sum.size(), sum.c_ptr());
|
||||
}
|
||||
rational r = m_maxsmts.find(obj.m_id)->get_lower();
|
||||
m_maxsmts.find(obj.m_id)->update_upper(r, true);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
VERIFY(mdl->eval(term, val) && ctx.is_numeral(val, r));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
#if 0
|
||||
// use PB
|
||||
|
@ -415,13 +413,22 @@ namespace opt {
|
|||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
};
|
||||
|
||||
lbool context::execute_pareto() {
|
||||
pareto cb(*this);
|
||||
m_pareto = alloc(gia_pareto, m, cb, m_solver.get(), m_params);
|
||||
return (*(m_pareto.get()))();
|
||||
// NB. stack reference cb is out of scope after return.
|
||||
if (!m_pareto) {
|
||||
m_pareto = alloc(gia_pareto, m, *this, m_solver.get(), m_params);
|
||||
}
|
||||
lbool is_sat = (*(m_pareto.get()))();
|
||||
if (is_sat != l_true) {
|
||||
m_pareto = 0;
|
||||
}
|
||||
if (is_sat == l_true) {
|
||||
yield();
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
m_solver->pop(1);
|
||||
}
|
||||
return is_sat;
|
||||
// NB. fix race condition for set_cancel
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
|
|
@ -34,7 +34,7 @@ namespace opt {
|
|||
|
||||
class opt_solver;
|
||||
|
||||
class context : public opt_wrapper {
|
||||
class context : public opt_wrapper, public pareto_callback {
|
||||
struct free_func_visitor;
|
||||
typedef map<symbol, maxsmt*, symbol_hash_proc, symbol_eq_proc> map_t;
|
||||
typedef map<symbol, unsigned, symbol_hash_proc, symbol_eq_proc> map_id;
|
||||
|
@ -145,6 +145,8 @@ namespace opt {
|
|||
virtual std::string reason_unknown() const { return std::string("unknown"); }
|
||||
|
||||
virtual void display_assignment(std::ostream& out);
|
||||
virtual bool is_pareto() { return m_pareto.get() != 0; }
|
||||
|
||||
void display(std::ostream& out);
|
||||
static void collect_param_descrs(param_descrs & r);
|
||||
void updt_params(params_ref& p);
|
||||
|
@ -155,6 +157,13 @@ namespace opt {
|
|||
|
||||
std::string to_string() const;
|
||||
|
||||
|
||||
virtual unsigned num_objectives() { return m_objectives.size(); }
|
||||
virtual expr_ref mk_gt(unsigned i, model_ref& model);
|
||||
virtual expr_ref mk_ge(unsigned i, model_ref& model);
|
||||
virtual expr_ref mk_le(unsigned i, model_ref& model);
|
||||
|
||||
|
||||
private:
|
||||
void validate_feasibility(maxsmt& ms);
|
||||
|
||||
|
@ -199,7 +208,11 @@ namespace opt {
|
|||
|
||||
void validate_lex();
|
||||
|
||||
class pareto;
|
||||
|
||||
// pareto
|
||||
void yield();
|
||||
expr_ref mk_ge(expr* t, expr* s);
|
||||
void mk_term_val(model_ref& mdl, objective const& obj, expr_ref& term, expr_ref& val);
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
|
|
@ -20,6 +20,7 @@ Notes:
|
|||
|
||||
#include "opt_pareto.h"
|
||||
#include "ast_pp.h"
|
||||
#include "model_smt2_pp.h"
|
||||
|
||||
namespace opt {
|
||||
|
||||
|
@ -27,43 +28,39 @@ namespace opt {
|
|||
// GIA pareto algorithm
|
||||
|
||||
lbool gia_pareto::operator()() {
|
||||
model_ref model;
|
||||
expr_ref fml(m);
|
||||
lbool is_sat = m_solver->check_sat(0, 0);
|
||||
while (is_sat == l_true) {
|
||||
if (is_sat == l_true) {
|
||||
{
|
||||
solver::scoped_push _s(*m_solver.get());
|
||||
while (is_sat == l_true) {
|
||||
if (m_cancel) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
}
|
||||
m_solver->get_model(model);
|
||||
m_solver->get_model(m_model);
|
||||
IF_VERBOSE(1, model_smt2_pp(verbose_stream() << "new model:\n", m, *m_model, 0););
|
||||
// TBD: we can also use local search to tune solution coordinate-wise.
|
||||
mk_dominates(model);
|
||||
mk_dominates();
|
||||
is_sat = m_solver->check_sat(0, 0);
|
||||
}
|
||||
if (is_sat == l_undef) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
}
|
||||
is_sat = l_true;
|
||||
}
|
||||
cb.yield(model);
|
||||
mk_not_dominated_by(model);
|
||||
is_sat = m_solver->check_sat(0, 0);
|
||||
if (is_sat == l_undef) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
}
|
||||
SASSERT(is_sat == l_false);
|
||||
is_sat = l_true;
|
||||
mk_not_dominated_by();
|
||||
}
|
||||
if (is_sat == l_undef) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
}
|
||||
return l_true;
|
||||
return is_sat;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void pareto_base::mk_dominates(model_ref& model) {
|
||||
void pareto_base::mk_dominates() {
|
||||
unsigned sz = cb.num_objectives();
|
||||
expr_ref fml(m);
|
||||
expr_ref_vector gt(m), fmls(m);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
fmls.push_back(cb.mk_ge(i, model));
|
||||
gt.push_back(cb.mk_gt(i, model));
|
||||
fmls.push_back(cb.mk_ge(i, m_model));
|
||||
gt.push_back(cb.mk_gt(i, m_model));
|
||||
}
|
||||
fmls.push_back(m.mk_or(gt.size(), gt.c_ptr()));
|
||||
fml = m.mk_and(fmls.size(), fmls.c_ptr());
|
||||
|
@ -71,12 +68,12 @@ namespace opt {
|
|||
m_solver->assert_expr(fml);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void pareto_base::mk_not_dominated_by(model_ref& model) {
|
||||
void pareto_base::mk_not_dominated_by() {
|
||||
unsigned sz = cb.num_objectives();
|
||||
expr_ref fml(m);
|
||||
expr_ref_vector le(m);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
le.push_back(cb.mk_le(i, model));
|
||||
le.push_back(cb.mk_le(i, m_model));
|
||||
}
|
||||
fml = m.mk_not(m.mk_and(le.size(), le.c_ptr()));
|
||||
IF_VERBOSE(10, verbose_stream() << "not dominated by: " << fml << "\n";);
|
||||
|
@ -87,25 +84,16 @@ namespace opt {
|
|||
// OIA algorithm (without filtering)
|
||||
|
||||
lbool oia_pareto::operator()() {
|
||||
model_ref model;
|
||||
solver::scoped_push _s(*m_solver.get());
|
||||
lbool is_sat = m_solver->check_sat(0, 0);
|
||||
if (is_sat != l_true) {
|
||||
return is_sat;
|
||||
}
|
||||
while (is_sat == l_true) {
|
||||
if (m_cancel) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
}
|
||||
m_solver->get_model(model);
|
||||
cb.yield(model);
|
||||
mk_not_dominated_by(model);
|
||||
is_sat = m_solver->check_sat(0, 0);
|
||||
}
|
||||
if (m_cancel) {
|
||||
return l_undef;
|
||||
is_sat = l_undef;
|
||||
}
|
||||
return l_true;
|
||||
if (is_sat == l_true) {
|
||||
m_solver->get_model(m_model);
|
||||
mk_not_dominated_by();
|
||||
}
|
||||
return is_sat;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
|
|
@ -27,7 +27,6 @@ namespace opt {
|
|||
|
||||
class pareto_callback {
|
||||
public:
|
||||
virtual void yield(model_ref& model) = 0;
|
||||
virtual unsigned num_objectives() = 0;
|
||||
virtual expr_ref mk_gt(unsigned i, model_ref& model) = 0;
|
||||
virtual expr_ref mk_ge(unsigned i, model_ref& model) = 0;
|
||||
|
@ -40,6 +39,7 @@ namespace opt {
|
|||
volatile bool m_cancel;
|
||||
ref<solver> m_solver;
|
||||
params_ref m_params;
|
||||
model_ref m_model;
|
||||
public:
|
||||
pareto_base(
|
||||
ast_manager & m,
|
||||
|
@ -72,11 +72,15 @@ namespace opt {
|
|||
}
|
||||
virtual lbool operator()() = 0;
|
||||
|
||||
virtual void get_model(model_ref& mdl) {
|
||||
mdl = m_model;
|
||||
}
|
||||
|
||||
protected:
|
||||
|
||||
void mk_dominates(model_ref& model);
|
||||
void mk_dominates();
|
||||
|
||||
void mk_not_dominated_by(model_ref& model);
|
||||
void mk_not_dominated_by();
|
||||
};
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class gia_pareto : public pareto_base {
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public:
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