mirror of
https://github.com/Z3Prover/z3
synced 2025-04-26 18:45:33 +00:00
optimization example that parses obp and wcnf formats natively
Signed-off-by: Nikolaj Bjorner <nbjorner@microsoft.com>
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Nikolaj Bjorner
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e1e27f2c26
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d1a2e61220
2 changed files with 398 additions and 0 deletions
397
examples/opt/opt.cpp
Normal file
397
examples/opt/opt.cpp
Normal file
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@ -0,0 +1,397 @@
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#include<vector>
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#include<fstream>
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||||
#include<signal.h>
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#include<time.h>
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||||
#include"z3++.h"
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||||
using namespace z3;
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static char const* g_input_file = 0;
|
||||
static bool g_display_statistics = false;
|
||||
static bool g_first_interrupt = true;
|
||||
static int g_timeout = 0;
|
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static bool g_display_model = false;
|
||||
static context* g_context = 0;
|
||||
static optimize* g_opt = 0;
|
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static double g_start_time = 0;
|
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static std::vector<optimize::handle> g_handles;
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class stream_buffer {
|
||||
std::istream & m_stream;
|
||||
int m_val;
|
||||
public:
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||||
stream_buffer(std::istream & s):
|
||||
m_stream(s) {
|
||||
m_val = m_stream.get();
|
||||
}
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||||
int operator *() const { return m_val;}
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void operator ++() { m_val = m_stream.get(); }
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||||
int ch() const { return m_val; }
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||||
void next() { m_val = m_stream.get(); }
|
||||
bool eof() const { return ch() == EOF; }
|
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void skip_whitespace() {
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while ((ch() >= 9 && ch() <= 13) || ch() == 32) {
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||||
next();
|
||||
}
|
||||
}
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||||
void skip_line() {
|
||||
while(true) {
|
||||
if (eof()) {
|
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return;
|
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}
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if (ch() == '\n') {
|
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next();
|
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return;
|
||||
}
|
||||
next();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool parse_token(char const* token) {
|
||||
skip_whitespace();
|
||||
char const* t = token;
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||||
while (ch() == *t) {
|
||||
next();
|
||||
++t;
|
||||
}
|
||||
return 0 == *t;
|
||||
}
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int parse_int() {
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int val = 0;
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bool neg = false;
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skip_whitespace();
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||||
if (ch() == '-') {
|
||||
neg = true;
|
||||
next();
|
||||
}
|
||||
else if (ch() == '+') {
|
||||
next();
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (ch() < '0' || ch() > '9') {
|
||||
std::cerr << "(error, \"unexpected char: " << ((char)ch()) << "\")\n";
|
||||
exit(3);
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (ch() >= '0' && ch() <= '9') {
|
||||
val = val*10 + (ch() - '0');
|
||||
next();
|
||||
}
|
||||
|
||||
return neg ? -val : val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
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|
||||
};
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||||
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||||
typedef stream_buffer Buffer;
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class wcnf {
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||||
context& ctx;
|
||||
optimize& opt;
|
||||
stream_buffer& in;
|
||||
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||||
z3::expr read_clause(unsigned& weight) {
|
||||
int parsed_lit;
|
||||
int var;
|
||||
parsed_lit = in.parse_int();
|
||||
weight = static_cast<unsigned>(parsed_lit);
|
||||
expr result = ctx.bool_val(false);
|
||||
bool has_result = false;
|
||||
|
||||
while (true) {
|
||||
parsed_lit = in.parse_int();
|
||||
if (parsed_lit == 0)
|
||||
break;
|
||||
var = abs(parsed_lit);
|
||||
expr p = ctx.constant(ctx.int_symbol(var), ctx.bool_sort());
|
||||
if (parsed_lit < 0) p = !p;
|
||||
if (has_result) {
|
||||
result = result || p;
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
result = p;
|
||||
has_result = true;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void parse_spec(int& num_vars, int& num_clauses, int& max_weight) {
|
||||
in.parse_token("wcnf");
|
||||
num_vars = in.parse_int();
|
||||
num_clauses = in.parse_int();
|
||||
max_weight = in.parse_int();
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
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||||
|
||||
wcnf(context& ctx, optimize& opt, stream_buffer& in): ctx(ctx), opt(opt), in(in) {}
|
||||
|
||||
void parse() {
|
||||
int num_vars = 0, num_clauses = 0, max_weight = 0;
|
||||
while (true) {
|
||||
in.skip_whitespace();
|
||||
if (in.eof()) {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
else if (*in == 'c') {
|
||||
in.skip_line();
|
||||
}
|
||||
else if (*in == 'p') {
|
||||
++in;
|
||||
parse_spec(num_vars, num_clauses, max_weight);
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
unsigned weight = 0;
|
||||
expr cls = read_clause(weight);
|
||||
if (weight == max_weight) {
|
||||
opt.add(cls);
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
optimize::handle h = opt.add(cls, weight);
|
||||
if (g_handles.empty()) g_handles.push_back(h);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
||||
class opb {
|
||||
context& ctx;
|
||||
optimize& opt;
|
||||
stream_buffer& in;
|
||||
|
||||
expr parse_id() {
|
||||
bool negated = in.parse_token("~");
|
||||
if (!in.parse_token("x")) {
|
||||
std::cerr << "expecting x, got: " << ((char)(*in)) << "\n";
|
||||
exit(3);
|
||||
}
|
||||
int id = in.parse_int();
|
||||
expr p = ctx.constant(ctx.int_symbol(id), ctx.bool_sort());
|
||||
if (negated) p = !p;
|
||||
return p;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr parse_ids() {
|
||||
expr result = parse_id();
|
||||
while (*in == '~' || *in == 'x') {
|
||||
result = result && parse_id();
|
||||
}
|
||||
return result;
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr parse_coeff() {
|
||||
in.skip_whitespace();
|
||||
std::vector<char> num;
|
||||
bool pos = true;
|
||||
if (*in == '-') pos = false, ++in;
|
||||
if (*in == '+') ++in;
|
||||
if (!pos) num.push_back('-');
|
||||
in.skip_whitespace();
|
||||
while (*in >= '0' && *in <='9') num.push_back(*in), ++in;
|
||||
num.push_back(0);
|
||||
return ctx.int_val(&num[0]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
expr parse_term() {
|
||||
expr c = parse_coeff();
|
||||
expr e = parse_ids();
|
||||
return ite(e, c, ctx.int_val(0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
void parse_objective() {
|
||||
expr t = parse_term();
|
||||
while (!in.parse_token(";") && !in.eof()) {
|
||||
t = t + parse_term();
|
||||
}
|
||||
g_handles.push_back(opt.minimize(t));
|
||||
}
|
||||
|
||||
void parse_constraint() {
|
||||
expr t = parse_term();
|
||||
while (!in.eof()) {
|
||||
if (in.parse_token(">=")) {
|
||||
expr c = parse_coeff();
|
||||
in.parse_token(";");
|
||||
t = t >= c;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
if (in.parse_token("=")) {
|
||||
expr c = parse_coeff();
|
||||
in.parse_token(";");
|
||||
t = (t == c);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
t = t + parse_term();
|
||||
}
|
||||
opt.add(t);
|
||||
}
|
||||
public:
|
||||
opb(context& ctx, optimize& opt, stream_buffer& in): ctx(ctx), opt(opt), in(in) {}
|
||||
|
||||
void parse() {
|
||||
|
||||
while (true) {
|
||||
in.skip_whitespace();
|
||||
if (in.eof()) {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
else if (*in == '*') {
|
||||
in.skip_line();
|
||||
}
|
||||
else if (in.parse_token("min:")) {
|
||||
parse_objective();
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
parse_constraint();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
void display_statistics() {
|
||||
if (g_display_statistics && g_opt) {
|
||||
std::cout << g_opt->statistics() << "\n";
|
||||
double end_time = static_cast<double>(clock());
|
||||
std::cout << "time: " << (end_time - g_start_time)/CLOCKS_PER_SEC << " secs\n";
|
||||
for (size_t i = 0; i < g_handles.size(); ++i) {
|
||||
std::cout << " [" << g_opt->lower(g_handles[i]) << ":" << g_opt->upper(g_handles[i]) << "]\n";
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void display_usage() {
|
||||
unsigned major, minor, build_number, revision_number;
|
||||
Z3_get_version(&major, &minor, &build_number, &revision_number);
|
||||
std::cout << "z3_opt [" << major << "." << minor << "." << build_number << "." << revision_number << "] (c) 2006-20**. Microsoft Corp.\n";
|
||||
std::cout << "Usage: z3_opt [options] [-file:]file\n";
|
||||
std::cout << " -h, -? prints this message.\n";
|
||||
std::cout << " -st, -statistics display statistics.\n";
|
||||
std::cout << " -t:timeout set timeout (in second).\n";
|
||||
std::cout << " -<param>:<value> configuration parameter and value.\n";
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void parse_cmd_line_args(int argc, char ** argv) {
|
||||
g_input_file = 0;
|
||||
int i = 1;
|
||||
while (i < argc) {
|
||||
char* arg = argv[i];
|
||||
char * eq = 0;
|
||||
char * opt_arg = 0;
|
||||
if (arg[0] == '-' || arg[0] == '/') {
|
||||
++arg;
|
||||
while (*arg == '-') {
|
||||
++arg;
|
||||
}
|
||||
char * colon = strchr(arg, ':');
|
||||
if (colon) {
|
||||
opt_arg = colon + 1;
|
||||
*colon = 0;
|
||||
}
|
||||
if (!strcmp(arg,"h") || !strcmp(arg,"help") || !strcmp(arg,"?")) {
|
||||
display_usage();
|
||||
exit(0);
|
||||
}
|
||||
else if (!strcmp(arg,"st") || !strcmp(arg,"statistics")) {
|
||||
g_display_statistics = true;
|
||||
}
|
||||
else if (!strcmp(arg,"t") || !strcmp(arg,"timeout")) {
|
||||
if (!opt_arg) {
|
||||
display_usage();
|
||||
exit(0);
|
||||
}
|
||||
g_timeout = atoi(opt_arg);
|
||||
}
|
||||
else if (!strcmp(arg, "file")) {
|
||||
g_input_file = opt_arg;
|
||||
}
|
||||
else if (opt_arg && arg[0] != '"') {
|
||||
Z3_global_param_set(arg, opt_arg);
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
std::cerr << "parameter " << arg << " was not recognized\n";
|
||||
display_usage();
|
||||
exit(0);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
g_input_file = arg;
|
||||
}
|
||||
++i;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (!g_input_file) {
|
||||
display_usage();
|
||||
exit(0);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
static void on_ctrl_c(int) {
|
||||
if (g_context && g_first_interrupt) {
|
||||
Z3_interrupt(*g_context);
|
||||
g_first_interrupt = false;
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
signal (SIGINT, SIG_DFL);
|
||||
display_statistics();
|
||||
raise(SIGINT);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool ends_with(char const* filename, char const* suffix) {
|
||||
size_t l1 = strlen(filename);
|
||||
size_t l2 = strlen(suffix);
|
||||
if (l1 < l2) return false;
|
||||
filename += (l1 - l2);
|
||||
for (; *filename; ++filename, ++suffix) {
|
||||
if (*filename != *suffix) return false;
|
||||
}
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void main(int argc, char ** argv) {
|
||||
g_start_time = static_cast<double>(clock());
|
||||
signal(SIGINT, on_ctrl_c);
|
||||
|
||||
parse_cmd_line_args(argc, argv);
|
||||
context ctx;
|
||||
optimize opt(ctx);
|
||||
g_context = &ctx;
|
||||
g_opt = &opt;
|
||||
|
||||
std::ifstream in(g_input_file);
|
||||
if (!in.bad() && !in.fail()) {
|
||||
stream_buffer _in(in);
|
||||
if (ends_with(g_input_file, "wcnf")) {
|
||||
wcnf wcnf(ctx, opt, _in);
|
||||
wcnf.parse();
|
||||
}
|
||||
else if (ends_with(g_input_file, "opb")) {
|
||||
opb opb(ctx, opt, _in);
|
||||
opb.parse();
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
std::cout << "Suffix is not recognized: " << g_input_file << "\n";
|
||||
exit(3);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
else {
|
||||
std::cout << "Parsing file " << g_input_file << " failed\n";
|
||||
}
|
||||
|
||||
check_result r = opt.check();
|
||||
std::cout << r << "\n";
|
||||
display_statistics();
|
||||
g_opt = 0;
|
||||
g_context = 0;
|
||||
}
|
||||
|
|
@ -92,6 +92,7 @@ def init_project_def():
|
|||
add_cpp_example('cpp_example', 'c++')
|
||||
add_cpp_example('iz3', 'interp')
|
||||
add_cpp_example('z3_tptp', 'tptp')
|
||||
add_cpp_example('z3_opt', 'opt')
|
||||
add_c_example('c_example', 'c')
|
||||
add_c_example('maxsat')
|
||||
add_dotnet_example('dotnet_example', 'dotnet')
|
||||
|
|
|
|||
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