Add irrelevant kinds infrastructure to TheoryModel (#4945)
authorAndrew Reynolds <andrew.j.reynolds@gmail.com>
Thu, 27 Aug 2020 04:17:57 +0000 (23:17 -0500)
committerGitHub <noreply@github.com>
Thu, 27 Aug 2020 04:17:57 +0000 (23:17 -0500)
Currently, Theory is responsible for implementing a computeRelevantTerms method collects the union of:
(1) The terms appearing in its assertions and its shared terms,
(2) The set of additional terms the theory believes are relevant.

Currently, (1) is computed by an internal Theory method computeRelevantTermsInternal, and the overall computeRelevantTerms is overridden by the theory (for datatypes and arrays only) for also including (2).

The new plan is that Theory will only need to compute (2). Computing (1) will be the job of ModelManager::collectAssertedTerms and the model manager will call Theory::computeRelevantTerms as an additional step prior to its calls to collect model info.

This will make certain optimizations possible in theory combination (e.g. tracking asserted terms incrementally).

This PR adds the ModelManager::collectAssertedTerms method and also adds infrastructure for irrelevant kinds in the model object (which have an analogous interface as when "unevaluated" kinds are marked during initialization). It does not connect the implementation yet.

FYI @barrettcw

src/theory/datatypes/theory_datatypes.cpp
src/theory/model_manager.cpp
src/theory/model_manager.h
src/theory/theory_model.cpp
src/theory/theory_model.h
src/theory/valuation.cpp
src/theory/valuation.h

index f85b79c53674478bf316dfea0975206ba9cf0bbd..c7e2c7c1bcd19956f802dc5d8945a0e9d4d14d26 100644 (file)
@@ -108,6 +108,8 @@ void TheoryDatatypes::finishInit()
     // do congruence on evaluation functions
     d_equalityEngine->addFunctionKind(kind::DT_SYGUS_EVAL);
   }
+  // testers are not relevant for model building
+  d_valuation.setIrrelevantKind(APPLY_TESTER);
 }
 
 TheoryDatatypes::EqcInfo* TheoryDatatypes::getOrMakeEqcInfo( TNode n, bool doMake ){
index 1451b6ab0ce1f06f2ec5285411d9d1fdefe66fb3..89daa922c0966e93001c0af70ce54e442845d3e2 100644 (file)
@@ -162,5 +162,64 @@ bool ModelManager::collectModelBooleanVariables()
   return true;
 }
 
+void ModelManager::collectAssertedTerms(TheoryId tid,
+                                        std::set<Node>& termSet,
+                                        bool includeShared) const
+{
+  Theory* t = d_te.theoryOf(tid);
+  // Collect all terms appearing in assertions
+  context::CDList<Assertion>::const_iterator assert_it = t->facts_begin(),
+                                             assert_it_end = t->facts_end();
+  for (; assert_it != assert_it_end; ++assert_it)
+  {
+    collectTerms(tid, *assert_it, termSet);
+  }
+
+  if (includeShared)
+  {
+    // Add terms that are shared terms
+    context::CDList<TNode>::const_iterator shared_it = t->shared_terms_begin(),
+                                           shared_it_end =
+                                               t->shared_terms_end();
+    for (; shared_it != shared_it_end; ++shared_it)
+    {
+      collectTerms(tid, *shared_it, termSet);
+    }
+  }
+}
+
+void ModelManager::collectTerms(TheoryId tid,
+                                TNode n,
+                                std::set<Node>& termSet) const
+{
+  const std::set<Kind>& irrKinds = d_model->getIrrelevantKinds();
+  std::vector<TNode> visit;
+  TNode cur;
+  visit.push_back(n);
+  do
+  {
+    cur = visit.back();
+    visit.pop_back();
+    if (termSet.find(cur) != termSet.end())
+    {
+      // already visited
+      continue;
+    }
+    Kind k = cur.getKind();
+    // only add to term set if a relevant kind
+    if (irrKinds.find(k) == irrKinds.end())
+    {
+      Assert(Theory::theoryOf(cur) == tid);
+      termSet.insert(cur);
+    }
+    // traverse owned terms, don't go under quantifiers
+    if ((k == kind::NOT || k == kind::EQUAL || Theory::theoryOf(cur) == tid)
+        && !cur.isClosure())
+    {
+      visit.insert(visit.end(), cur.begin(), cur.end());
+    }
+  } while (!visit.empty());
+}
+
 }  // namespace theory
 }  // namespace CVC4
index 12b99dc18bb2597617db5507fddef51599745df8..9fc2e11569fb450737958d52b99462666c6ee5cb 100644 (file)
@@ -91,6 +91,22 @@ class ModelManager
    * @return true if we are in conflict.
    */
   bool collectModelBooleanVariables();
+  /**
+   * Collect asserted terms for theory with the given identifier, add to
+   * termSet.
+   *
+   * @param tid The theory whose assertions we are collecting
+   * @param termSet The set to add terms to
+   * @param includeShared Whether to include the shared terms of the theory
+   */
+  void collectAssertedTerms(TheoryId tid,
+                            std::set<Node>& termSet,
+                            bool includeShared = true) const;
+  /**
+   * Helper function for collectAssertedTerms, adds all subterms
+   * belonging to theory tid to termSet.
+   */
+  void collectTerms(TheoryId tid, TNode n, std::set<Node>& termSet) const;
   /** Reference to the theory engine */
   TheoryEngine& d_te;
   /** Logic info of theory engine (cached) */
index 31b44aa703dc4528a0fe0c87ad1eb08b1886330b..869e9100eec3103bd69d1dcfe6fb6cb0c4bfd1ff 100644 (file)
@@ -72,6 +72,12 @@ void TheoryModel::finishInit()
   {
     setSemiEvaluatedKind(kind::APPLY_UF);
   }
+  // Equal and not terms are not relevant terms. In other words, asserted
+  // equalities and negations of predicates (as terms) do not need to be sent
+  // to the model. Regardless, theories should send information to the model
+  // that ensures that all assertions are satisfied.
+  setIrrelevantKind(EQUAL);
+  setIrrelevantKind(NOT);
 }
 
 void TheoryModel::reset(){
@@ -627,6 +633,13 @@ void TheoryModel::setSemiEvaluatedKind(Kind k)
   d_semi_evaluated_kinds.insert(k);
 }
 
+void TheoryModel::setIrrelevantKind(Kind k) { d_irrKinds.insert(k); }
+
+const std::set<Kind>& TheoryModel::getIrrelevantKinds() const
+{
+  return d_irrKinds;
+}
+
 bool TheoryModel::isLegalElimination(TNode x, TNode val)
 {
   return !expr::hasSubtermKinds(d_unevaluated_kinds, val);
index b725cfa09c68fbed8132459ca465806bc45e95f2..c31f208a0418c11236bd38562b480ab71bdac73b 100644 (file)
@@ -262,6 +262,17 @@ public:
    */
   void setUnevaluatedKind(Kind k);
   void setSemiEvaluatedKind(Kind k);
+  /**
+   * Set irrelevant kind. These kinds do not impact model generation, that is,
+   * registered terms in theories of this kind do not need to be sent to
+   * the model. An example is APPLY_TESTER.
+   */
+  void setIrrelevantKind(Kind k);
+  /**
+   * Get the set of irrelevant kinds that have been registered by the above
+   * method.
+   */
+  const std::set<Kind>& getIrrelevantKinds() const;
   /** is legal elimination
    *
    * Returns true if x -> val is a legal elimination of variable x.
@@ -358,6 +369,8 @@ public:
   std::unordered_set<Kind, kind::KindHashFunction> d_unevaluated_kinds;
   /** a set of kinds that are semi-evaluated */
   std::unordered_set<Kind, kind::KindHashFunction> d_semi_evaluated_kinds;
+  /** The set of irrelevant kinds */
+  std::set<Kind> d_irrKinds;
   /**
    * Map of representatives of equality engine to used representatives in
    * representative set
index 9375a4868ab4a92ad4ed1b15924bdda8e6b5e5fd..bec52821565b7c05b076c19d111d856fd0b77a9a 100644 (file)
@@ -145,6 +145,15 @@ void Valuation::setSemiEvaluatedKind(Kind k)
   }
 }
 
+void Valuation::setIrrelevantKind(Kind k)
+{
+  TheoryModel* m = getModel();
+  if (m != nullptr)
+  {
+    m->setIrrelevantKind(k);
+  }
+}
+
 Node Valuation::ensureLiteral(TNode n) {
   Assert(d_engine != nullptr);
   return d_engine->ensureLiteral(n);
index 35d9907157f1b10873e41086dd9459e71228fdc9..dc12d030d13ee50d2c9afa0277e1c53888356f65 100644 (file)
@@ -122,6 +122,11 @@ public:
    * See TheoryModel::setSemiEvaluatedKind for details.
    */
   void setSemiEvaluatedKind(Kind k);
+  /**
+   * Set that k is an irrelevant kind in the TheoryModel, if it exists.
+   * See TheoryModel::setIrrelevantKind for details.
+   */
+  void setIrrelevantKind(Kind k);
   //-------------------------------------- end static configuration of the model
 
   /**