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200
src/sat/smt/q_mbi.cpp
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200
src/sat/smt/q_mbi.cpp
Normal file
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@ -0,0 +1,200 @@
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/*++
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Copyright (c) 2020 Microsoft Corporation
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Module Name:
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q_mbi.cpp
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Abstract:
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Model-based quantifier instantiation plugin
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Author:
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Nikolaj Bjorner (nbjorner) 2020-09-29
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--*/
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#pragma once
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#include "ast/ast_trail.h"
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#include "ast/rewriter/var_subst.h"
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||||
#include "sat/smt/sat_th.h"
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||||
#include "sat/smt/q_mbi.h"
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||||
#include "sat/smt/q_solver.h"
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||||
#include "sat/smt/euf_solver.h"
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||||
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namespace q {
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||||
mbqi::mbqi(euf::solver& ctx, solver& s):
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||||
ctx(ctx), qs(s), m(s.get_manager()) {}
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||||
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||||
void mbqi::restrict_to_universe(expr * sk, ptr_vector<expr> const & universe) {
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||||
SASSERT(!universe.empty());
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||||
expr_ref_vector eqs(m);
|
||||
for (expr * e : universe) {
|
||||
eqs.push_back(m.mk_eq(sk, e));
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||||
}
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||||
expr_ref fml(m.mk_or(eqs), m);
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||||
m_solver->assert_expr(fml);
|
||||
}
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||||
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||||
void mbqi::register_value(expr* e) {
|
||||
sort* s = m.get_sort(e);
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||||
obj_hashtable<expr>* values = nullptr;
|
||||
if (!m_fresh.find(s, values)) {
|
||||
values = alloc(obj_hashtable<expr>);
|
||||
m_fresh.insert(s, values);
|
||||
m_values.push_back(values);
|
||||
}
|
||||
if (!values->contains(e)) {
|
||||
NOT_IMPLEMENTED_YET();
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||||
#if 0
|
||||
for (expr* b : *values) {
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||||
m_context.add(m.mk_not(m.mk_eq(e, b)), __FUNCTION__);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
values->insert(e);
|
||||
#if 0
|
||||
m_fresh_trail.push_back(e);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
// sort -> [ value -> expr ]
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||||
// for fixed value return expr
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||||
// new fixed value is distinct from other expr
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||||
expr_ref mbqi::replace_model_value(expr* e) {
|
||||
if (m.is_model_value(e)) {
|
||||
register_value(e);
|
||||
expr_ref r(e, m);
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
if (is_app(e) && to_app(e)->get_num_args() > 0) {
|
||||
expr_ref_vector args(m);
|
||||
for (expr* arg : *to_app(e)) {
|
||||
args.push_back(replace_model_value(arg));
|
||||
}
|
||||
return expr_ref(m.mk_app(to_app(e)->get_decl(), args.size(), args.c_ptr()), m);
|
||||
}
|
||||
return expr_ref(e, m);
|
||||
}
|
||||
|
||||
lbool mbqi::check_forall(quantifier* q) {
|
||||
expr_ref_vector vars(m);
|
||||
expr_ref body = specialize(q, vars);
|
||||
init_solver();
|
||||
::solver::scoped_push _sp(*m_solver);
|
||||
m_solver->assert_expr(body);
|
||||
lbool r = m_solver->check_sat(0, nullptr);
|
||||
if (r == l_undef)
|
||||
return r;
|
||||
if (r == l_false)
|
||||
return l_true;
|
||||
model_ref mdl;
|
||||
m_solver->get_model(mdl);
|
||||
expr_ref proj = project(*mdl, q, vars);
|
||||
if (!proj)
|
||||
return l_undef;
|
||||
if (is_forall(q))
|
||||
qs.add_clause(~ctx.expr2literal(q), ctx.b_internalize(proj));
|
||||
else
|
||||
qs.add_clause(ctx.expr2literal(q), ~ctx.b_internalize(proj));
|
||||
return l_true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr_ref mbqi::specialize(quantifier* q, expr_ref_vector& vars) {
|
||||
expr_ref tmp(m);
|
||||
unsigned sz = q->get_num_decls();
|
||||
if (!m_model->eval_expr(q->get_expr(), tmp, true))
|
||||
return expr_ref(m);
|
||||
vars.resize(sz, nullptr);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
sort* s = q->get_decl_sort(i);
|
||||
vars[i] = m.mk_fresh_const(q->get_decl_name(i), s, false);
|
||||
if (m_model->has_uninterpreted_sort(s))
|
||||
restrict_to_universe(vars.get(i), m_model->get_universe(s));
|
||||
}
|
||||
var_subst subst(m);
|
||||
expr_ref body = subst(tmp, vars.size(), vars.c_ptr());
|
||||
if (is_forall(q))
|
||||
body = m.mk_not(body);
|
||||
return body;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr_ref mbqi::project(model& mdl, quantifier* q, expr_ref_vector& vars) {
|
||||
return basic_project(mdl, q, vars);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* A most rudimentary projection operator that only tries to find proxy terms from the set of existing terms.
|
||||
* Refinements:
|
||||
* - grammar based from MBQI paper
|
||||
* - quantifier elimination based on projection operators defined in qe.
|
||||
*/
|
||||
expr_ref mbqi::basic_project(model& mdl, quantifier* q, expr_ref_vector& vars) {
|
||||
unsigned sz = q->get_num_decls();
|
||||
expr_ref_vector vals(m);
|
||||
vals.resize(sz, nullptr);
|
||||
for (unsigned i = 0; i < sz; ++i) {
|
||||
app* v = to_app(vars.get(i));
|
||||
func_decl* f = v->get_decl();
|
||||
expr_ref val(mdl.get_some_const_interp(f), m);
|
||||
if (!val)
|
||||
return expr_ref(m);
|
||||
expr* t = nullptr;
|
||||
NOT_IMPLEMENTED_YET();
|
||||
#if 0
|
||||
if (m_val2term.find(val, m.get_sort(v), t)) {
|
||||
val = t;
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
val = replace_model_value(val);
|
||||
}
|
||||
vals[i] = val;
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
var_subst subst(m);
|
||||
expr_ref body = subst(q->get_expr(), vals.size(), vals.c_ptr());
|
||||
return body;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
lbool mbqi::operator()() {
|
||||
lbool result = l_true;
|
||||
m_model = nullptr;
|
||||
for (sat::literal lit : qs.m_universal) {
|
||||
quantifier* q = to_quantifier(ctx.bool_var2expr(lit.var()));
|
||||
if (!ctx.is_relevant(q))
|
||||
continue;
|
||||
init_model();
|
||||
switch (check_forall(q)) {
|
||||
case l_false:
|
||||
result = l_false;
|
||||
break;
|
||||
case l_undef:
|
||||
if (result == l_true)
|
||||
result = l_undef;
|
||||
break;
|
||||
default:
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void mbqi::init_model() {
|
||||
if (m_model)
|
||||
return;
|
||||
m_model = alloc(model, m);
|
||||
ctx.update_model(m_model);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void mbqi::init_solver() {
|
||||
if (m_solver)
|
||||
return;
|
||||
NOT_IMPLEMENTED_YET();
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
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