mirror of
https://github.com/Z3Prover/z3
synced 2025-06-27 00:18:45 +00:00
add new file for eq_constraint
Signed-off-by: Nikolaj Bjorner <nbjorner@microsoft.com>
This commit is contained in:
parent
c733789467
commit
2eadcd586a
6 changed files with 161 additions and 149 deletions
|
@ -1,9 +1,10 @@
|
||||||
z3_add_component(polysat
|
z3_add_component(polysat
|
||||||
SOURCES
|
SOURCES
|
||||||
solver.cpp
|
|
||||||
constraint.cpp
|
constraint.cpp
|
||||||
|
eq_constraint.cpp
|
||||||
justification.cpp
|
justification.cpp
|
||||||
log.cpp
|
log.cpp
|
||||||
|
solver.cpp
|
||||||
COMPONENT_DEPENDENCIES
|
COMPONENT_DEPENDENCIES
|
||||||
util
|
util
|
||||||
dd
|
dd
|
||||||
|
|
|
@ -29,127 +29,4 @@ namespace polysat {
|
||||||
return alloc(eq_constraint, lvl, p, d);
|
return alloc(eq_constraint, lvl, p, d);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
std::ostream& eq_constraint::display(std::ostream& out) const {
|
|
||||||
return out << p() << " == 0";
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
bool eq_constraint::propagate(solver& s, pvar v) {
|
|
||||||
LOG_H3("Propagate " << s.m_vars[v] << " in " << *this);
|
|
||||||
SASSERT(!vars().empty());
|
|
||||||
auto var = s.m_vars[v].var();
|
|
||||||
unsigned idx = 0;
|
|
||||||
if (vars()[idx] != v)
|
|
||||||
idx = 1;
|
|
||||||
SASSERT(v == vars()[idx]);
|
|
||||||
// find other watch variable.
|
|
||||||
for (unsigned i = vars().size(); i-- > 2; ) {
|
|
||||||
if (!s.is_assigned(vars()[i])) {
|
|
||||||
std::swap(vars()[idx], vars()[i]);
|
|
||||||
return true;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
LOG("Assignments: " << s.m_search);
|
|
||||||
auto q = p().subst_val(s.m_search);
|
|
||||||
LOG("Substituted: " << p() << " := " << q);
|
|
||||||
TRACE("polysat", tout << p() << " := " << q << "\n";);
|
|
||||||
if (q.is_zero())
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
if (q.is_never_zero()) {
|
|
||||||
LOG("Conflict (never zero under current assignment)");
|
|
||||||
// we could tag constraint to allow early substitution before
|
|
||||||
// swapping watch variable in case we can detect conflict earlier.
|
|
||||||
s.set_conflict(*this);
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// at most one variable remains unassigned.
|
|
||||||
auto other_var = vars()[1 - idx];
|
|
||||||
|
|
||||||
// Detect and apply unit propagation.
|
|
||||||
|
|
||||||
if (!q.is_linear())
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
|
|
||||||
// a*x + b == 0
|
|
||||||
rational a = q.hi().val();
|
|
||||||
rational b = q.lo().val();
|
|
||||||
rational inv_a;
|
|
||||||
if (a.is_odd()) {
|
|
||||||
// v1 = -b * inverse(a)
|
|
||||||
unsigned sz = q.power_of_2();
|
|
||||||
VERIFY(a.mult_inverse(sz, inv_a));
|
|
||||||
rational val = mod(inv_a * -b, rational::power_of_two(sz));
|
|
||||||
s.m_cjust[other_var].push_back(this);
|
|
||||||
s.propagate(other_var, val, *this);
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
SASSERT(!b.is_odd()); // otherwise p.is_never_zero() would have been true above
|
|
||||||
|
|
||||||
// TBD
|
|
||||||
// constrain viable using condition on x
|
|
||||||
// 2*x + 2 == 0 mod 4 => x is odd
|
|
||||||
//
|
|
||||||
// We have:
|
|
||||||
// 2^j*a'*x + 2^j*b' == 0 mod m, where a' is odd (but not necessarily b')
|
|
||||||
// <=> 2^j*(a'*x + b') == 0 mod m
|
|
||||||
// <=> a'*x + b' == 0 mod (m-j)
|
|
||||||
// <=> x == -b' * inverse_{m-j}(a') mod (m-j)
|
|
||||||
// ( <=> 2^j*x == 2^j * -b' * inverse_{m-j}(a') mod m )
|
|
||||||
//
|
|
||||||
// x == c mod (m-j)
|
|
||||||
// Which x in 2^m satisfy this?
|
|
||||||
// => x \in { c + k * 2^(m-j) | k = 0, ..., 2^j - 1 }
|
|
||||||
unsigned rank_a = a.trailing_zeros(); // j
|
|
||||||
SASSERT(b == 0 || rank_a <= b.trailing_zeros());
|
|
||||||
rational aa = a / rational::power_of_two(rank_a); // a'
|
|
||||||
rational bb = b / rational::power_of_two(rank_a); // b'
|
|
||||||
rational inv_aa;
|
|
||||||
unsigned small_sz = q.power_of_2() - rank_a; // m - j
|
|
||||||
VERIFY(aa.mult_inverse(small_sz, inv_aa));
|
|
||||||
rational cc = mod(inv_aa * -bb, rational::power_of_two(small_sz));
|
|
||||||
LOG(m_vars[other_var] << " = " << cc << " + k * 2^" << small_sz);
|
|
||||||
// TODO: better way to update the BDD, e.g. construct new one (only if rank_a is small?)
|
|
||||||
vector<rational> viable;
|
|
||||||
for (rational k = rational::zero(); k < rational::power_of_two(rank_a); k += 1) {
|
|
||||||
rational val = cc + k * rational::power_of_two(small_sz);
|
|
||||||
viable.push_back(val);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
LOG_V("still viable: " << viable);
|
|
||||||
unsigned i = 0;
|
|
||||||
for (rational r = rational::zero(); r < rational::power_of_two(q.power_of_2()); r += 1) {
|
|
||||||
while (i < viable.size() && viable[i] < r)
|
|
||||||
++i;
|
|
||||||
if (i < viable.size() && viable[i] == r)
|
|
||||||
continue;
|
|
||||||
if (s.is_viable(other_var, r)) {
|
|
||||||
s.add_non_viable(other_var, r);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
LOG("TODO");
|
|
||||||
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
constraint* eq_constraint::resolve(solver& s, pvar v) {
|
|
||||||
if (s.m_conflict.size() != 1)
|
|
||||||
return nullptr;
|
|
||||||
constraint* c = s.m_conflict[0];
|
|
||||||
if (c->is_eq()) {
|
|
||||||
pdd a = c->to_eq().p();
|
|
||||||
pdd b = p();
|
|
||||||
pdd r = a;
|
|
||||||
if (!a.resolve(v, b, r))
|
|
||||||
return nullptr;
|
|
||||||
p_dependency_ref d(s.m_dm.mk_join(c->dep(), dep()), s.m_dm);
|
|
||||||
// d = ;
|
|
||||||
unsigned lvl = std::max(c->level(), level());
|
|
||||||
return constraint::eq(lvl, r, d);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return nullptr;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
|
@ -43,6 +43,8 @@ namespace polysat {
|
||||||
virtual std::ostream& display(std::ostream& out) const = 0;
|
virtual std::ostream& display(std::ostream& out) const = 0;
|
||||||
virtual bool propagate(solver& s, pvar v) = 0;
|
virtual bool propagate(solver& s, pvar v) = 0;
|
||||||
virtual constraint* resolve(solver& s, pvar v) = 0;
|
virtual constraint* resolve(solver& s, pvar v) = 0;
|
||||||
|
virtual bool is_always_false() = 0;
|
||||||
|
virtual bool is_currently_false(solver& s) = 0;
|
||||||
eq_constraint& to_eq();
|
eq_constraint& to_eq();
|
||||||
eq_constraint const& to_eq() const;
|
eq_constraint const& to_eq() const;
|
||||||
p_dependency* dep() const { return m_dep; }
|
p_dependency* dep() const { return m_dep; }
|
||||||
|
@ -61,6 +63,8 @@ namespace polysat {
|
||||||
std::ostream& display(std::ostream& out) const override;
|
std::ostream& display(std::ostream& out) const override;
|
||||||
bool propagate(solver& s, pvar v) override;
|
bool propagate(solver& s, pvar v) override;
|
||||||
constraint* resolve(solver& s, pvar v) override;
|
constraint* resolve(solver& s, pvar v) override;
|
||||||
|
bool is_always_false() override;
|
||||||
|
bool is_currently_false(solver& s) override;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
inline std::ostream& operator<<(std::ostream& out, constraint const& c) { return c.display(out); }
|
inline std::ostream& operator<<(std::ostream& out, constraint const& c) { return c.display(out); }
|
||||||
|
|
152
src/math/polysat/eq_constraint.cpp
Normal file
152
src/math/polysat/eq_constraint.cpp
Normal file
|
@ -0,0 +1,152 @@
|
||||||
|
/*++
|
||||||
|
Copyright (c) 2021 Microsoft Corporation
|
||||||
|
|
||||||
|
Module Name:
|
||||||
|
|
||||||
|
polysat eq_constraints
|
||||||
|
|
||||||
|
Author:
|
||||||
|
|
||||||
|
Nikolaj Bjorner (nbjorner) 2021-03-19
|
||||||
|
|
||||||
|
--*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "math/polysat/constraint.h"
|
||||||
|
#include "math/polysat/solver.h"
|
||||||
|
#include "math/polysat/log.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace polysat {
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ostream& eq_constraint::display(std::ostream& out) const {
|
||||||
|
return out << p() << " == 0";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool eq_constraint::propagate(solver& s, pvar v) {
|
||||||
|
LOG_H3("Propagate " << s.m_vars[v] << " in " << *this);
|
||||||
|
SASSERT(!vars().empty());
|
||||||
|
auto var = s.m_vars[v].var();
|
||||||
|
unsigned idx = 0;
|
||||||
|
if (vars()[idx] != v)
|
||||||
|
idx = 1;
|
||||||
|
SASSERT(v == vars()[idx]);
|
||||||
|
// find other watch variable.
|
||||||
|
for (unsigned i = vars().size(); i-- > 2; ) {
|
||||||
|
if (!s.is_assigned(vars()[i])) {
|
||||||
|
std::swap(vars()[idx], vars()[i]);
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
LOG("Assignments: " << s.m_search);
|
||||||
|
auto q = p().subst_val(s.m_search);
|
||||||
|
LOG("Substituted: " << p() << " := " << q);
|
||||||
|
TRACE("polysat", tout << p() << " := " << q << "\n";);
|
||||||
|
if (q.is_zero())
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
if (q.is_never_zero()) {
|
||||||
|
LOG("Conflict (never zero under current assignment)");
|
||||||
|
// we could tag constraint to allow early substitution before
|
||||||
|
// swapping watch variable in case we can detect conflict earlier.
|
||||||
|
s.set_conflict(*this);
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// at most one variable remains unassigned.
|
||||||
|
auto other_var = vars()[1 - idx];
|
||||||
|
|
||||||
|
// Detect and apply unit propagation.
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!q.is_linear())
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
|
||||||
|
// a*x + b == 0
|
||||||
|
rational a = q.hi().val();
|
||||||
|
rational b = q.lo().val();
|
||||||
|
rational inv_a;
|
||||||
|
if (a.is_odd()) {
|
||||||
|
// v1 = -b * inverse(a)
|
||||||
|
unsigned sz = q.power_of_2();
|
||||||
|
VERIFY(a.mult_inverse(sz, inv_a));
|
||||||
|
rational val = mod(inv_a * -b, rational::power_of_two(sz));
|
||||||
|
s.m_cjust[other_var].push_back(this);
|
||||||
|
s.propagate(other_var, val, *this);
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SASSERT(!b.is_odd()); // otherwise p.is_never_zero() would have been true above
|
||||||
|
|
||||||
|
// TBD
|
||||||
|
// constrain viable using condition on x
|
||||||
|
// 2*x + 2 == 0 mod 4 => x is odd
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// We have:
|
||||||
|
// 2^j*a'*x + 2^j*b' == 0 mod m, where a' is odd (but not necessarily b')
|
||||||
|
// <=> 2^j*(a'*x + b') == 0 mod m
|
||||||
|
// <=> a'*x + b' == 0 mod (m-j)
|
||||||
|
// <=> x == -b' * inverse_{m-j}(a') mod (m-j)
|
||||||
|
// ( <=> 2^j*x == 2^j * -b' * inverse_{m-j}(a') mod m )
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// x == c mod (m-j)
|
||||||
|
// Which x in 2^m satisfy this?
|
||||||
|
// => x \in { c + k * 2^(m-j) | k = 0, ..., 2^j - 1 }
|
||||||
|
unsigned rank_a = a.trailing_zeros(); // j
|
||||||
|
SASSERT(b == 0 || rank_a <= b.trailing_zeros());
|
||||||
|
rational aa = a / rational::power_of_two(rank_a); // a'
|
||||||
|
rational bb = b / rational::power_of_two(rank_a); // b'
|
||||||
|
rational inv_aa;
|
||||||
|
unsigned small_sz = q.power_of_2() - rank_a; // m - j
|
||||||
|
VERIFY(aa.mult_inverse(small_sz, inv_aa));
|
||||||
|
rational cc = mod(inv_aa * -bb, rational::power_of_two(small_sz));
|
||||||
|
LOG(m_vars[other_var] << " = " << cc << " + k * 2^" << small_sz);
|
||||||
|
// TODO: better way to update the BDD, e.g. construct new one (only if rank_a is small?)
|
||||||
|
vector<rational> viable;
|
||||||
|
for (rational k = rational::zero(); k < rational::power_of_two(rank_a); k += 1) {
|
||||||
|
rational val = cc + k * rational::power_of_two(small_sz);
|
||||||
|
viable.push_back(val);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
LOG_V("still viable: " << viable);
|
||||||
|
unsigned i = 0;
|
||||||
|
for (rational r = rational::zero(); r < rational::power_of_two(q.power_of_2()); r += 1) {
|
||||||
|
while (i < viable.size() && viable[i] < r)
|
||||||
|
++i;
|
||||||
|
if (i < viable.size() && viable[i] == r)
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
if (s.is_viable(other_var, r)) {
|
||||||
|
s.add_non_viable(other_var, r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
LOG("TODO");
|
||||||
|
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
constraint* eq_constraint::resolve(solver& s, pvar v) {
|
||||||
|
if (s.m_conflict.size() != 1)
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
constraint* c = s.m_conflict[0];
|
||||||
|
if (c->is_eq()) {
|
||||||
|
pdd a = c->to_eq().p();
|
||||||
|
pdd b = p();
|
||||||
|
pdd r = a;
|
||||||
|
if (!a.resolve(v, b, r))
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
p_dependency_ref d(s.m_dm.mk_join(c->dep(), dep()), s.m_dm);
|
||||||
|
// d = ;
|
||||||
|
unsigned lvl = std::max(c->level(), level());
|
||||||
|
return constraint::eq(lvl, r, d);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool eq_constraint::is_always_false() {
|
||||||
|
return p().is_never_zero();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool eq_constraint::is_currently_false(solver& s) {
|
||||||
|
pdd r = p().subst_val(s.m_search);
|
||||||
|
return r.is_never_zero();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
|
@ -376,12 +376,9 @@ namespace polysat {
|
||||||
|
|
||||||
scoped_ptr<constraint> lemma;
|
scoped_ptr<constraint> lemma;
|
||||||
reset_marks();
|
reset_marks();
|
||||||
for (constraint* c : m_conflict) {
|
for (constraint* c : m_conflict)
|
||||||
SASSERT(c);
|
|
||||||
LOG("Conflicting: " << *c);
|
|
||||||
for (auto v : c->vars())
|
for (auto v : c->vars())
|
||||||
set_mark(v);
|
set_mark(v);
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
for (unsigned i = m_search.size(); i-- > 0; ) {
|
for (unsigned i = m_search.size(); i-- > 0; ) {
|
||||||
pvar v = m_search[i].first;
|
pvar v = m_search[i].first;
|
||||||
|
@ -403,14 +400,14 @@ namespace polysat {
|
||||||
backtrack(i, lemma);
|
backtrack(i, lemma);
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if (is_always_false(*new_lemma)) {
|
if (new_lemma->is_always_false()) {
|
||||||
learn_lemma(v, new_lemma.get());
|
learn_lemma(v, new_lemma.get());
|
||||||
m_conflict.reset();
|
m_conflict.reset();
|
||||||
m_conflict.push_back(new_lemma.detach());
|
m_conflict.push_back(new_lemma.detach());
|
||||||
report_unsat();
|
report_unsat();
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if (!eval_to_false(*new_lemma)) {
|
if (!new_lemma->is_currently_false(*this)) {
|
||||||
backtrack(i, lemma);
|
backtrack(i, lemma);
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -531,21 +528,6 @@ namespace polysat {
|
||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
bool solver::is_always_false(constraint& c) {
|
|
||||||
if (c.is_eq())
|
|
||||||
return c.to_eq().p().is_never_zero();
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
bool solver::eval_to_false(constraint& c) {
|
|
||||||
if (c.is_eq()) {
|
|
||||||
pdd r = c.to_eq().p().subst_val(m_search);
|
|
||||||
return r.is_never_zero();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return false;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void solver::add_lemma(constraint* c) {
|
void solver::add_lemma(constraint* c) {
|
||||||
if (!c)
|
if (!c)
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
|
|
|
@ -159,10 +159,6 @@ namespace polysat {
|
||||||
void backjump(unsigned new_level);
|
void backjump(unsigned new_level);
|
||||||
void undo_var(pvar v);
|
void undo_var(pvar v);
|
||||||
void add_lemma(constraint* c);
|
void add_lemma(constraint* c);
|
||||||
bool is_always_false(constraint& c);
|
|
||||||
bool eval_to_false(constraint& c);
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
bool invariant();
|
bool invariant();
|
||||||
bool invariant(scoped_ptr_vector<constraint> const& cs);
|
bool invariant(scoped_ptr_vector<constraint> const& cs);
|
||||||
|
|
Loading…
Add table
Add a link
Reference in a new issue