00001
00002
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00030
00031
00032
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00034
00035
00036
00037
00038
00039
00040
00041
00042 #include <gecode/minimodel.hh>
00043
00044 namespace Gecode {
00045
00047 class BoolExpr::Node {
00048 public:
00050 unsigned int use;
00052 int same;
00054 NodeType t;
00056 Node *l, *r;
00058 BoolVar x;
00060 LinIntRel rl;
00061 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00062
00063 LinFloatRel rfl;
00064 #endif
00065 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00066
00067 SetRel rs;
00068 #endif
00069
00070 MiscExpr* m;
00071
00073 Node(void);
00075 ~Node(void);
00077 GECODE_MINIMODEL_EXPORT
00078 bool decrement(void);
00080 static void* operator new(size_t size);
00082 static void operator delete(void* p, size_t size);
00083 };
00084
00085
00086
00087
00088
00089
00090 BoolExpr::Node::Node(void)
00091 : use(1), l(NULL), r(NULL), m(NULL) {}
00092
00093 BoolExpr::Node::~Node(void) {
00094 delete m;
00095 }
00096
00097 void*
00098 BoolExpr::Node::operator new(size_t size) {
00099 return heap.ralloc(size);
00100 }
00101 void
00102 BoolExpr::Node::operator delete(void* p, size_t) {
00103 heap.rfree(p);
00104 }
00105
00106 bool
00107 BoolExpr::Node::decrement(void) {
00108 if (--use == 0) {
00109 if ((l != NULL) && l->decrement())
00110 delete l;
00111 if ((r != NULL) && r->decrement())
00112 delete r;
00113 return true;
00114 }
00115 return false;
00116 }
00117
00118 BoolExpr::BoolExpr(void) : n(new Node) {}
00119
00120 BoolExpr::BoolExpr(const BoolExpr& e) : n(e.n) {
00121 n->use++;
00122 }
00123
00124 BoolExpr::BoolExpr(const BoolVar& x) : n(new Node) {
00125 n->same = 1;
00126 n->t = NT_VAR;
00127 n->l = NULL;
00128 n->r = NULL;
00129 n->x = x;
00130 }
00131
00132 BoolExpr::BoolExpr(const BoolExpr& l, NodeType t, const BoolExpr& r)
00133 : n(new Node) {
00134 int ls = ((l.n->t == t) || (l.n->t == NT_VAR)) ? l.n->same : 1;
00135 int rs = ((r.n->t == t) || (r.n->t == NT_VAR)) ? r.n->same : 1;
00136 n->same = ls+rs;
00137 n->t = t;
00138 n->l = l.n;
00139 n->l->use++;
00140 n->r = r.n;
00141 n->r->use++;
00142 }
00143
00144 BoolExpr::BoolExpr(const BoolExpr& l, NodeType t) {
00145 (void) t;
00146 assert(t == NT_NOT);
00147 if (l.n->t == NT_NOT) {
00148 n = l.n->l;
00149 n->use++;
00150 } else {
00151 n = new Node;
00152 n->same = 1;
00153 n->t = NT_NOT;
00154 n->l = l.n;
00155 n->l->use++;
00156 n->r = NULL;
00157 }
00158 }
00159
00160 BoolExpr::BoolExpr(const LinIntRel& rl)
00161 : n(new Node) {
00162 n->same = 1;
00163 n->t = NT_RLIN;
00164 n->l = NULL;
00165 n->r = NULL;
00166 n->rl = rl;
00167 }
00168
00169 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00170 BoolExpr::BoolExpr(const LinFloatRel& rfl)
00171 : n(new Node) {
00172 n->same = 1;
00173 n->t = NT_RLINFLOAT;
00174 n->l = NULL;
00175 n->r = NULL;
00176 n->rfl = rfl;
00177 }
00178 #endif
00179
00180 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00181 BoolExpr::BoolExpr(const SetRel& rs)
00182 : n(new Node) {
00183 n->same = 1;
00184 n->t = NT_RSET;
00185 n->l = NULL;
00186 n->r = NULL;
00187 n->rs = rs;
00188 }
00189
00190 BoolExpr::BoolExpr(const SetCmpRel& rs)
00191 : n(new Node) {
00192 n->same = 1;
00193 n->t = NT_RSET;
00194 n->l = NULL;
00195 n->r = NULL;
00196 n->rs = rs;
00197 }
00198 #endif
00199
00200 BoolExpr::BoolExpr(BoolExpr::MiscExpr* m)
00201 : n(new Node) {
00202 n->same = 1;
00203 n->t = NT_MISC;
00204 n->l = NULL;
00205 n->r = NULL;
00206 n->m = m;
00207 }
00208
00209 const BoolExpr&
00210 BoolExpr::operator =(const BoolExpr& e) {
00211 if (this != &e) {
00212 if (n->decrement())
00213 delete n;
00214 n = e.n;
00215 n->use++;
00216 }
00217 return *this;
00218 }
00219
00220 BoolExpr::MiscExpr::~MiscExpr(void) {}
00221
00222 BoolExpr::~BoolExpr(void) {
00223 if (n->decrement())
00224 delete n;
00225 }
00226
00227 namespace {
00229 class NNF {
00230 public:
00231 typedef BoolExpr::NodeType NodeType;
00232 typedef BoolExpr::Node Node;
00234 NodeType t;
00236 int p;
00238 int n;
00240 union {
00242 struct {
00244 NNF* l;
00246 NNF* r;
00247 } b;
00249 struct {
00251 bool neg;
00253 Node* x;
00254 } a;
00255 } u;
00257 GECODE_MINIMODEL_EXPORT
00258 static NNF* nnf(Region& r, Node* n, bool neg);
00260 GECODE_MINIMODEL_EXPORT
00261 void post(Home home, NodeType t,
00262 BoolVarArgs& bp, BoolVarArgs& bn,
00263 int& ip, int& in,
00264 IntConLevel icl) const;
00266 GECODE_MINIMODEL_EXPORT
00267 BoolVar expr(Home home, IntConLevel icl) const;
00269 GECODE_MINIMODEL_EXPORT
00270 void rel(Home home, IntConLevel icl) const;
00272 static void* operator new(size_t s, Region& r);
00274 static void operator delete(void*);
00276 static void operator delete(void*, Region&);
00277 };
00278
00279
00280
00281
00282
00283 forceinline void
00284 NNF::operator delete(void*) {}
00285
00286 forceinline void
00287 NNF::operator delete(void*, Region&) {}
00288
00289 forceinline void*
00290 NNF::operator new(size_t s, Region& r) {
00291 return r.ralloc(s);
00292 }
00293
00294 BoolVar
00295 NNF::expr(Home home, IntConLevel icl) const {
00296 if ((t == BoolExpr::NT_VAR) && !u.a.neg)
00297 return u.a.x->x;
00298 BoolVar b(home,0,1);
00299 switch (t) {
00300 case BoolExpr::NT_VAR:
00301 assert(u.a.neg);
00302 Gecode::rel(home, u.a.x->x, IRT_NQ, b);
00303 break;
00304 case BoolExpr::NT_RLIN:
00305 u.a.x->rl.post(home, b, !u.a.neg, icl);
00306 break;
00307 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00308 case BoolExpr::NT_RLINFLOAT:
00309 u.a.x->rfl.post(home, b, !u.a.neg);
00310 break;
00311 #endif
00312 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00313 case BoolExpr::NT_RSET:
00314 u.a.x->rs.post(home, b, !u.a.neg);
00315 break;
00316 #endif
00317 case BoolExpr::NT_MISC:
00318 u.a.x->m->post(home, b, !u.a.neg, icl);
00319 break;
00320 case BoolExpr::NT_AND:
00321 {
00322 BoolVarArgs bp(p), bn(n);
00323 int ip=0, in=0;
00324 post(home, BoolExpr::NT_AND, bp, bn, ip, in, icl);
00325 clause(home, BOT_AND, bp, bn, b);
00326 }
00327 break;
00328 case BoolExpr::NT_OR:
00329 {
00330 BoolVarArgs bp(p), bn(n);
00331 int ip=0, in=0;
00332 post(home, BoolExpr::NT_OR, bp, bn, ip, in, icl);
00333 clause(home, BOT_OR, bp, bn, b);
00334 }
00335 break;
00336 case BoolExpr::NT_EQV:
00337 {
00338 bool n = false;
00339 BoolVar l;
00340 if (u.b.l->t == BoolExpr::NT_VAR) {
00341 l = u.b.l->u.a.x->x;
00342 if (u.b.l->u.a.neg) n = !n;
00343 } else {
00344 l = u.b.l->expr(home,icl);
00345 }
00346 BoolVar r;
00347 if (u.b.r->t == BoolExpr::NT_VAR) {
00348 r = u.b.r->u.a.x->x;
00349 if (u.b.r->u.a.neg) n = !n;
00350 } else {
00351 r = u.b.r->expr(home,icl);
00352 }
00353 Gecode::rel(home, l, n ? BOT_XOR : BOT_EQV, r, b, icl);
00354 }
00355 break;
00356 default:
00357 GECODE_NEVER;
00358 }
00359 return b;
00360 }
00361
00362 void
00363 NNF::post(Home home, NodeType t,
00364 BoolVarArgs& bp, BoolVarArgs& bn,
00365 int& ip, int& in,
00366 IntConLevel icl) const {
00367 if (this->t != t) {
00368 switch (this->t) {
00369 case BoolExpr::NT_VAR:
00370 if (u.a.neg) {
00371 bn[in++]=u.a.x->x;
00372 } else {
00373 bp[ip++]=u.a.x->x;
00374 }
00375 break;
00376 case BoolExpr::NT_RLIN:
00377 {
00378 BoolVar b(home,0,1);
00379 u.a.x->rl.post(home, b, !u.a.neg, icl);
00380 bp[ip++]=b;
00381 }
00382 break;
00383 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00384 case BoolExpr::NT_RLINFLOAT:
00385 {
00386 BoolVar b(home,0,1);
00387 u.a.x->rfl.post(home, b, !u.a.neg);
00388 bp[ip++]=b;
00389 }
00390 break;
00391 #endif
00392 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00393 case BoolExpr::NT_RSET:
00394 {
00395 BoolVar b(home,0,1);
00396 u.a.x->rs.post(home, b, !u.a.neg);
00397 bp[ip++]=b;
00398 }
00399 break;
00400 #endif
00401 case BoolExpr::NT_MISC:
00402 {
00403 BoolVar b(home,0,1);
00404 u.a.x->m->post(home, b, !u.a.neg, icl);
00405 bp[ip++]=b;
00406 }
00407 break;
00408 default:
00409 bp[ip++] = expr(home, icl);
00410 break;
00411 }
00412 } else {
00413 u.b.l->post(home, t, bp, bn, ip, in, icl);
00414 u.b.r->post(home, t, bp, bn, ip, in, icl);
00415 }
00416 }
00417
00418 void
00419 NNF::rel(Home home, IntConLevel icl) const {
00420 switch (t) {
00421 case BoolExpr::NT_VAR:
00422 Gecode::rel(home, u.a.x->x, IRT_EQ, u.a.neg ? 0 : 1);
00423 break;
00424 case BoolExpr::NT_RLIN:
00425 u.a.x->rl.post(home, !u.a.neg, icl);
00426 break;
00427 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00428 case BoolExpr::NT_RLINFLOAT:
00429 u.a.x->rfl.post(home, !u.a.neg);
00430 break;
00431 #endif
00432 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00433 case BoolExpr::NT_RSET:
00434 u.a.x->rs.post(home, !u.a.neg);
00435 break;
00436 #endif
00437 case BoolExpr::NT_MISC:
00438 {
00439 BoolVar b(home,!u.a.neg,!u.a.neg);
00440 u.a.x->m->post(home, b, false, icl);
00441 }
00442 break;
00443 case BoolExpr::NT_AND:
00444 u.b.l->rel(home, icl);
00445 u.b.r->rel(home, icl);
00446 break;
00447 case BoolExpr::NT_OR:
00448 {
00449 BoolVarArgs bp(p), bn(n);
00450 int ip=0, in=0;
00451 post(home, BoolExpr::NT_OR, bp, bn, ip, in, icl);
00452 clause(home, BOT_OR, bp, bn, 1);
00453 }
00454 break;
00455 case BoolExpr::NT_EQV:
00456 if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00457 u.b.r->t==BoolExpr::NT_RLIN) {
00458 u.b.r->u.a.x->rl.post(home, u.b.l->u.a.x->x,
00459 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg, icl);
00460 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00461 u.b.l->t==BoolExpr::NT_RLIN) {
00462 u.b.l->u.a.x->rl.post(home, u.b.r->u.a.x->x,
00463 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg, icl);
00464 } else if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_RLIN) {
00465 u.b.l->u.a.x->rl.post(home, u.b.r->expr(home,icl),
00466 !u.b.l->u.a.neg,icl);
00467 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_RLIN) {
00468 u.b.r->u.a.x->rl.post(home, u.b.l->expr(home,icl),
00469 !u.b.r->u.a.neg,icl);
00470 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00471 } else if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00472 u.b.r->t==BoolExpr::NT_RLINFLOAT) {
00473 u.b.r->u.a.x->rfl.post(home, u.b.l->u.a.x->x,
00474 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg);
00475 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00476 u.b.l->t==BoolExpr::NT_RLINFLOAT) {
00477 u.b.l->u.a.x->rfl.post(home, u.b.r->u.a.x->x,
00478 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg);
00479 } else if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_RLINFLOAT) {
00480 u.b.l->u.a.x->rfl.post(home, u.b.r->expr(home,icl),
00481 !u.b.l->u.a.neg);
00482 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_RLINFLOAT) {
00483 u.b.r->u.a.x->rfl.post(home, u.b.l->expr(home,icl),
00484 !u.b.r->u.a.neg);
00485 #endif
00486 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00487 } else if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00488 u.b.r->t==BoolExpr::NT_RSET) {
00489 u.b.r->u.a.x->rs.post(home, u.b.l->u.a.x->x,
00490 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg);
00491 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_VAR &&
00492 u.b.l->t==BoolExpr::NT_RSET) {
00493 u.b.l->u.a.x->rs.post(home, u.b.r->u.a.x->x,
00494 u.b.l->u.a.neg==u.b.r->u.a.neg);
00495 } else if (u.b.l->t==BoolExpr::NT_RSET) {
00496 u.b.l->u.a.x->rs.post(home, u.b.r->expr(home,icl),
00497 !u.b.l->u.a.neg);
00498 } else if (u.b.r->t==BoolExpr::NT_RSET) {
00499 u.b.r->u.a.x->rs.post(home, u.b.l->expr(home,icl),
00500 !u.b.r->u.a.neg);
00501 #endif
00502 } else {
00503 Gecode::rel(home, expr(home, icl), IRT_EQ, 1);
00504 }
00505 break;
00506 default:
00507 GECODE_NEVER;
00508 }
00509 }
00510
00511 NNF*
00512 NNF::nnf(Region& r, Node* n, bool neg) {
00513 switch (n->t) {
00514 case BoolExpr::NT_VAR:
00515 case BoolExpr::NT_RLIN:
00516 case BoolExpr::NT_MISC:
00517 #ifdef GECODE_HAS_FLOAT_VARS
00518 case BoolExpr::NT_RLINFLOAT:
00519 #endif
00520 #ifdef GECODE_HAS_SET_VARS
00521 case BoolExpr::NT_RSET:
00522 #endif
00523 {
00524 NNF* x = new (r) NNF;
00525 x->t = n->t; x->u.a.neg = neg; x->u.a.x = n;
00526 if (neg) {
00527 x->p = 0; x->n = 1;
00528 } else {
00529 x->p = 1; x->n = 0;
00530 }
00531 return x;
00532 }
00533 case BoolExpr::NT_NOT:
00534 return nnf(r,n->l,!neg);
00535 case BoolExpr::NT_AND: case BoolExpr::NT_OR:
00536 {
00537 NodeType t = ((n->t == BoolExpr::NT_AND) == neg) ?
00538 BoolExpr::NT_OR : BoolExpr::NT_AND;
00539 NNF* x = new (r) NNF;
00540 x->t = t;
00541 x->u.b.l = nnf(r,n->l,neg);
00542 x->u.b.r = nnf(r,n->r,neg);
00543 int p_l, n_l;
00544 if ((x->u.b.l->t == t) ||
00545 (x->u.b.l->t == BoolExpr::NT_VAR)) {
00546 p_l=x->u.b.l->p; n_l=x->u.b.l->n;
00547 } else {
00548 p_l=1; n_l=0;
00549 }
00550 int p_r, n_r;
00551 if ((x->u.b.r->t == t) ||
00552 (x->u.b.r->t == BoolExpr::NT_VAR)) {
00553 p_r=x->u.b.r->p; n_r=x->u.b.r->n;
00554 } else {
00555 p_r=1; n_r=0;
00556 }
00557 x->p = p_l+p_r;
00558 x->n = n_l+n_r;
00559 return x;
00560 }
00561 case BoolExpr::NT_EQV:
00562 {
00563 NNF* x = new (r) NNF;
00564 x->t = BoolExpr::NT_EQV;
00565 x->u.b.l = nnf(r,n->l,neg);
00566 x->u.b.r = nnf(r,n->r,false);
00567 x->p = 2; x->n = 0;
00568 return x;
00569 }
00570 default:
00571 GECODE_NEVER;
00572 }
00573 GECODE_NEVER;
00574 return NULL;
00575 }
00576 }
00577
00578 BoolVar
00579 BoolExpr::expr(Home home, IntConLevel icl) const {
00580 Region r(home);
00581 return NNF::nnf(r,n,false)->expr(home,icl);
00582 }
00583
00584 void
00585 BoolExpr::rel(Home home, IntConLevel icl) const {
00586 Region r(home);
00587 return NNF::nnf(r,n,false)->rel(home,icl);
00588 }
00589
00590
00591 BoolExpr
00592 operator &&(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00593 return BoolExpr(l,BoolExpr::NT_AND,r);
00594 }
00595 BoolExpr
00596 operator ||(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00597 return BoolExpr(l,BoolExpr::NT_OR,r);
00598 }
00599 BoolExpr
00600 operator ^(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00601 return BoolExpr(BoolExpr(l,BoolExpr::NT_EQV,r),BoolExpr::NT_NOT);
00602 }
00603
00604 BoolExpr
00605 operator !(const BoolExpr& e) {
00606 return BoolExpr(e,BoolExpr::NT_NOT);
00607 }
00608
00609 BoolExpr
00610 operator !=(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00611 return !BoolExpr(l, BoolExpr::NT_EQV, r);
00612 }
00613 BoolExpr
00614 operator ==(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00615 return BoolExpr(l, BoolExpr::NT_EQV, r);
00616 }
00617 BoolExpr
00618 operator >>(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00619 return BoolExpr(BoolExpr(l,BoolExpr::NT_NOT),
00620 BoolExpr::NT_OR,r);
00621 }
00622 BoolExpr
00623 operator <<(const BoolExpr& l, const BoolExpr& r) {
00624 return BoolExpr(BoolExpr(r,BoolExpr::NT_NOT),
00625 BoolExpr::NT_OR,l);
00626 }
00627
00628
00629
00630
00631 BoolVar
00632 expr(Home home, const BoolExpr& e, IntConLevel icl) {
00633 if (!home.failed())
00634 return e.expr(home,icl);
00635 BoolVar x(home,0,1);
00636 return x;
00637 }
00638
00639 void
00640 rel(Home home, const BoolExpr& e, IntConLevel icl) {
00641 if (home.failed()) return;
00642 e.rel(home,icl);
00643 }
00644
00645
00646
00647
00648
00649
00651 class BElementExpr : public BoolExpr::MiscExpr {
00652 public:
00654 BoolExpr* a;
00656 int n;
00658 LinIntExpr idx;
00660 BElementExpr(int size);
00662 virtual ~BElementExpr(void);
00664 virtual void post(Space& home, BoolVar b, bool neg, IntConLevel icl);
00665 };
00666
00667 BElementExpr::BElementExpr(int size)
00668 : a(heap.alloc<BoolExpr>(size)), n(size) {}
00669
00670 BElementExpr::~BElementExpr(void) {
00671 heap.free<BoolExpr>(a,n);
00672 }
00673
00674 void
00675 BElementExpr::post(Space& home, BoolVar b, bool pos, IntConLevel icl) {
00676 IntVar z = idx.post(home, icl);
00677 if (z.assigned() && z.val() >= 0 && z.val() < n) {
00678 BoolExpr be = pos ? (a[z.val()] == b) : (a[z.val()] == !b);
00679 be.rel(home,icl);
00680 } else {
00681 BoolVarArgs x(n);
00682 for (int i=n; i--;)
00683 x[i] = a[i].expr(home,icl);
00684 BoolVar res = pos ? b : (!b).expr(home,icl);
00685 element(home, x, z, res, icl);
00686 }
00687 }
00688
00689 BoolExpr
00690 element(const BoolVarArgs& b, const LinIntExpr& idx) {
00691 BElementExpr* be = new BElementExpr(b.size());
00692 for (int i=b.size(); i--;)
00693 new (&be->a[i]) BoolExpr(b[i]);
00694 be->idx = idx;
00695 return BoolExpr(be);
00696 }
00697
00698 }
00699
00700