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[diderot] Diff of /branches/charisee_dev/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml
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Diff of /branches/charisee_dev/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml

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revision 2955, Wed Mar 4 23:06:28 2015 UTC revision 3267, Wed Oct 7 19:26:16 2015 UTC
# Line 12  Line 12 
12    
13      in      in
14    
     fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])  
15      val testing=0      val testing=0
16      fun flatProd e =F.rewriteProd e      fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])
17      fun mkProd e= F.mkProd e      fun mkProd e= F.mkProd e
18      fun filterSca e=F.filterSca e      fun filterSca e=F.filterSca e
     fun filterField e=F.filterField e  
19      fun mkAdd e=F.mkAdd e      fun mkAdd e=F.mkAdd e
20      fun filterGreek e=F.filterGreek e      fun filterGreek e=F.filterGreek e
21        fun mkapply e= derivativeEin.mkapply e
22      fun testp n=(case testing      fun testp n=(case testing
23          of 0=> 1          of 0=> 1
24          | _ =>(print(String.concat n);1)          | _ =>(print(String.concat n);1)
25          (*end case*))          (*end case*))
26    
     (*prodAppPartia:ein_exp list * mu list ->ein_exp  
     * chain rule  
     *)  
     fun prodAppPartial(es,p1)=(case es  
         of []      => err "Empty App Partial"  
         | [e1]     => E.Apply(E.Partial p1,e1)  
         | (e1::e2) => let  
             val l= prodAppPartial(e2,p1)  
             val (_,e2')= mkProd[e1,l]  
             val (_,e1')=mkProd(e2@ [E.Apply(E.Partial p1, e1)])  
             in  
                 E.Add[e1',e2']  
             end  
         (* end case *))  
27    
28      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp
29      *distribute summation expression      *distribute summation expression
30      *)      *)
   
31    fun mkSum(c1,e1)=(case e1    fun mkSum(c1,e1)=(case e1
32          of E.Lift e   => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))          of E.Lift e   => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))
33          | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)          | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)
# Line 52  Line 36 
36          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)
37          | _           => (0,E.Sum(c1,e1))          | _           => (0,E.Sum(c1,e1))
38          (*end case*))          (*end case*))
 (*  
     fun mkSum(c1,e1)=(case e1  
         of E.Conv _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Field _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Probe _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Apply _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Delta _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Epsilon _ => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Eps2 _    => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)  
         | E.Tensor _  => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Sum(c1,e2)))  
         | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))  
         | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Sum(c1,a)) e))  
         | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))  
         | E.Lift e    => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))  
         | E.PowReal(e,n1)=>(1,E.PowReal(E.Sum(c1,e),n1))  
         | E.Sqrt e    => (1,E.Sqrt(E.Sum(c1,e)))  
         | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c1@c2,e2))  
         | E.Prod p    => filterSca(c1,p)  
         | E.Const _   => (1,e1)  
         | E.ConstR _  => (1,e1)  
         | E.Partial _ => err("Sum of Partial")  
         | E.Krn _     => err("Krn used before expand")  
         | E.Value _   => err("Value used before expand")  
         | E.Img _     => err("Probe used before expand")  
         (*end case*))  
 *)  
39    
     (* mkapply:mu list*ein_exp->int*ein_exp  
     * rewrite Apply  
     *)  
     fun mkapply(d1,e1)=let  
   
         val (c,g) =(case e1  
         of E.Lift e   => (1,E.Const 0)  
         | E.Sqrt e  => let  
             val half=E.Div(E.Const 1 ,E.Const 2)  
             val  E.Partial dels=d1  
             val del0=E.Partial([List.hd(dels)])  
             val deln=E.Partial( List.tl(dels))  
             val applydel0=E.Apply(del0,e)  
             (*distribute just one of the derivatives over the sqrt.*)  
             val g=(case deln  
                 of E.Partial []=>  E.Prod[half, E.Div(applydel0,e1)]  
                 | _  =>  E.Prod[half,E.Apply(deln, E.Div(applydel0,e1))]  
                 (*end case*))  
             val _ = testp["\n*****\n found sqrt \n",  
                     P.printbody(E.Apply(d1,e1)),"\n==>\n",P.printbody g,"\n ***\n\n"]  
             in  
                 (1,g)  
             end  
 (*  
         | E.Sqrt e=>let  
             val half=E.Div(E.Const 1 ,E.Const 2)  
             val  E.Partial dels=d1  
             val del0=E.Partial([List.hd(dels)])  
             val deln=E.Partial( List.tl(dels))  
             val applydel0=E.Apply(del0,e)  
             val e1'=E.PowReal(e,E.Sub(E.Const 1,half))  
             val g=(case deln  
                 of E.Partial []=>E.Prod[half,e1',applydel0]  
                 | _ =>E.Prod[half,E.Apply(deln,E.Prod[e1',applydel0])]  
             (*end case*))  
             val _ = print(String.concat["\n*****\n found sqrt \n",  
                 P.printbody(E.Apply(d1,e1)),"\n==>\n",P.printbody g,"\n ***\n\n"])  
             in  
                 (1,g)  
             end  
 *)  
         | E.PowReal(e2,n2)=> let  
             val  E.Partial dels=d1  
             val del0=E.Partial([List.hd(dels)])  
             val deln=E.Partial( List.tl(dels))  
             val applydel0=E.Apply(del0,e2)  
             in  
                 (1,E.Prod[E.ConstR n2,E.Apply(deln,E.Prod[E.PowReal(e2,R.-(R.fromInt 1 ,n2)),applydel0])])  
             end  
         | E.Prod []   => err("Apply of empty product")  
         | E.Add []    => err("Apply of empty Addition")  
         | E.Conv(v, alpha, h, d2)    =>let  
             val E.Partial d3=d1  
             in  
                 (1,E.Conv(v,alpha,h,d2@d3))  
             end  
         | E.Field _   => (0,E.Apply(d1,e1))  
         | E.Probe _   => (0,E.Apply(d1,e1))  
         | E.Apply(E.Partial d2,e2)  => let  
             val E.Partial d3=d1  
             in  
                 (1,E.Apply(E.Partial(d3@d2),e2))  
             end  
         | E.Apply _   => err" Apply of non-Partial expression"  
         | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c2,E.Apply(d1,e2)))  
         | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Apply(d1,e2)))  
         | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Apply(d1,a)) e))  
         | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Apply(d1,a),E.Apply(d1,b)))  
         | E.Div (E.Const g, b) =>(1,E.Div(E.Const g,E.Apply(d1,b)))  
         | E.Div (g,E.Const b) =>(1,E.Div(E.Apply(d1,g),E.Const b))  
         | E.Div (g,b) => let  
             val (c,EE)=(case filterField[b]  
             of (_,[]) => (1,E.Div(E.Apply(d1,g),b)) (*Division by a real*)  
             | (pre,h) => let  
                 (*quotient rule*)  
                 val _=testp["\n** Quotient rule"]  
                 val  E.Partial dels=d1  
                 val del0=E.Partial([List.hd(dels)])  
                 val deln=E.Partial( List.tl(dels))  
                 val g'=E.Apply(del0,g)  
                 val h'=E.Apply(del0,flatProd(h))  
                 val num=E.Sub(E.Prod([g']@h),E.Prod[g,h'])  
                 val denom=E.Prod(pre@h@h)  
                     val e=(case deln  
                     of E.Partial []=>E.Div(num,denom)  
                     | _=>E.Apply(deln,E.Div(num,denom))  
                 (*end case*))  
                 in (1,e)  
                 end  
             (*end case*))  
             in  
                 (c,EE)  
             end  
         | E.Prod p =>let  
             val _ =testp["\n",P.printbody(E.Apply(d1,e1))]  
             val (pre, post)= filterField p  
             in (case post  
                 of []=> (1,E.Const 0)(*no fields in expression*)  
                 | _=>let  
                     val E.Partial d3=d1  
                     val (c,g)= mkProd(pre@[prodAppPartial(post,d3)])  
                     val _ = testp["\n*****\n Product rule \n",  
                         P.printbody(E.Apply(d1,e1)),"\n==>\n",P.printbody g,"\n ***\n\n"]  
                     in (1,g)  
                     end  
                 (*end case*))  
             end  
         | E.Const _   => (1,E.Const 0)(*err("Const without Lift")*)  
         | Ein.ConstR _          =>(1,E.Const 0)  
         | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")  
         | E.Delta _   => err("Apply of Delta")  
         | E.Epsilon _ => err("Apply of Eps")  
         | E.Eps2 _ => err("Apply of Eps")  
         | E.Partial _ => err("Apply of Partial")  
         | E.Krn _     => err("Krn used before expand")  
         | E.Value _   => err("Value used before expand")  
         | E.Img _     => err("Probe used before expand")  
         (*end case*))  
   
   
     in  
         (c,g)  
     end  
40    
41      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp
42      *rewritten probe      *rewritten probe
43      *)      *)
44          fun mkprobe(e1,x)=let          fun mkprobe(e1,x)=let
         val _=print(String.concat["\n\nProbe",P.printbody e1])  
45          val (c,rtn)=(case e1          val (c,rtn)=(case e1
46          of E.Lift e   => (1,e)          of E.Lift e   => (1,e)
47          | E.Sqrt a    => (1,E.Sqrt(E.Probe(a,x)))          | E.Sqrt a    => (1,E.Sqrt(E.Probe(a,x)))
48                | E.Cosine a    => (1,E.Cosine(E.Probe(a,x)))
49                | E.ArcCosine a    => (1,E.ArcCosine(E.Probe(a,x)))
50                | E.Sine a    => (1,E.Sine(E.Probe(a,x)))
51                | E.ArcSine a    => (1,E.ArcSine(E.Probe(a,x)))
52          | E.PowReal(a,n1)    => (1,E.PowReal(E.Probe(a,x),n1))          | E.PowReal(a,n1)    => (1,E.PowReal(E.Probe(a,x),n1))
53          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")
54          | E.Prod p    => (1,E.Prod (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) p))          | E.Prod p    => (1,E.Prod (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) p))
# Line 224  Line 60 
60          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))
61          | E.Neg a    => (1,E.Neg(E.Probe(a,x)))          | E.Neg a    => (1,E.Neg(E.Probe(a,x)))
62          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))
63          | E.Const _   => (1,e1)(*err("Const without Lift")*)              | E.Const _   => (1,e1)
64          | Ein.ConstR _          =>(1,e1)          | Ein.ConstR _          =>(1,e1)
65          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")
66          | E.Delta _   => (0,e1)          | E.Delta _   => (0,e1)
# Line 236  Line 72 
72          | E.Value _   => err("Value used before expand")          | E.Value _   => err("Value used before expand")
73          | E.Img _     => err("Probe used before expand")          | E.Img _     => err("Probe used before expand")
74          (*end case*))          (*end case*))
75          val _=print(String.concat["\n end probe",P.printbody rtn,"\n\n"])          in
76          in (c,rtn)              (c,rtn)
77          end          end
78    
79      (* normalize: EIN->EIN      (* normalize: EIN->EIN
# Line 259  Line 95 
95          | E.Krn _       => raise Fail"Krn before Expand"          | E.Krn _       => raise Fail"Krn before Expand"
96          | E.Img _       => raise Fail"Img before Expand"          | E.Img _       => raise Fail"Img before Expand"
97          | E.Value _     => raise Fail"Value before Expand"          | E.Value _     => raise Fail"Value before Expand"
             (*************Algebraic Rewrites **************)  
         | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e  
         | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)  
98          | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)          | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)
99          | E.Sqrt e          => E.Sqrt(rewriteBody e)          | E.Sqrt e          => E.Sqrt(rewriteBody e)
100            | E.Cosine e        => E.Cosine(rewriteBody e)
101            | E.ArcCosine e     => E.ArcCosine(rewriteBody e)
102            | E.Sine e          => E.Sine(rewriteBody e)
103            | E.ArcSine e       => E.ArcSine(rewriteBody e)
104          | E.PowInt(e,n1)        => E.PowInt(rewriteBody e,n1)          | E.PowInt(e,n1)        => E.PowInt(rewriteBody e,n1)
105          | E.PowReal(e,n1)       => E.PowReal(rewriteBody e,n1)          | E.PowReal(e,n1)       => E.PowReal(rewriteBody e,n1)
106                (*************Algebraic Rewrites **************)
107            | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e
108            | E.Neg(E.Const 0)  => ( changed:=true;E.Const 0)
109            | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)
110          | E.Add es          => let          | E.Add es          => let
111              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)
112              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end
113          (*| E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])  (*
114          | E.Sub(E.Sub(a,b),E.Sub(c,d))  => rewriteBody(E.Sub(E.Add[a,d],E.Add[b,c]))          | E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])
         | E.Sub(E.Sub(a,b),e2)          => rewriteBody (E.Sub(a,E.Add[b,e2]))  
         | E.Sub(e1,E.Sub(c,d))          => rewriteBody(E.Add([E.Sub(e1,c),d]))*)  
         | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)  
         | E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>  
                 rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])  
115    
116    *)
117            | E.Sub (E.Const 0,b)                   => (changed:=true;E.Neg(rewriteBody b))
118            | E.Sub (a,E.Const 0)                   => (changed:=true;rewriteBody a)
119            | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)
120            | E.Div(E.Const 0,e)            =>  (changed:=true;E.Const 0)
121            (*| E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>
122                    rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])*)
123          | E.Div(E.Div(a,b),E.Div(c,d))  => rewriteBody(E.Div(E.Prod[a,d],E.Prod[b,c]))          | E.Div(E.Div(a,b),E.Div(c,d))  => rewriteBody(E.Div(E.Prod[a,d],E.Prod[b,c]))
124          | E.Div(E.Div(a,b),c)           => rewriteBody (E.Div(a, E.Prod[b,c]))          | E.Div(E.Div(a,b),c)           => rewriteBody (E.Div(a, E.Prod[b,c]))
125          | E.Div(a,E.Div(b,c))           => rewriteBody (E.Div(E.Prod[a,c],b))          | E.Div(a,E.Div(b,c))           => rewriteBody (E.Div(E.Prod[a,c],b))
# Line 309  Line 152 
152          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"
153          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1
154  (*  (*
155          | E.Prod((E.Add(e2))::e3)=>          | E.Prod((E.Div(e2,e3))::e4)=> (changed :=true; let
156             (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e]@e3)) e2))              val e1'=E.Div(E.Prod([e2]@e4), e3)
157          | E.Prod((E.Sub(e2,e3))::e4)=>              val _ =print("\n\nprodiv: "^ P.printbody(body)^"\n=>"^ P.printbody(e1'))
158              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e2]@e4), E.Prod([e3]@e4 )))*)              in e1' end
159          | E.Prod((E.Div(e2,e3))::e4)=> (changed :=true; E.Div(E.Prod([e2]@e4), e3))              )
 (*  
         | E.Prod(e1::E.Add(e2)::e3)=>  
             (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e1,e]@e3)) e2))  
         | E.Prod(e1::E.Sub(e2,e3)::e4)=>  
             (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e1,e2]@e4), E.Prod([e1,e3]@e4 )))  
160  *)  *)
161            | E.Prod[(e1 as E.Sqrt(s1)),(e2 as E.Sqrt(s2))]=>
162          | E.Prod((e1 as E.Sqrt(s1))::(e2 as E.Sqrt(s2))::es)=>              if(Eq.isBodyEq(s1,s2)) then (changed :=true;s1)
             if(Eq.isEqual3(s1,s2,args)=0) then (changed :=true;s1)  
163              else let              else let
164                  val a=rewriteBody e1                  val a=rewriteBody e1
165                  val b=rewriteBody (E.Prod([e2]@es))                  val b=rewriteBody e2
166                  val  (_,d)=mkProd ([a,b])                  val  (_,d)=mkProd ([a,b])
167                  in d                  in d
168                  end                  end
169    
   
170          (*************Product EPS **************)          (*************Product EPS **************)
171    
172          | E.Prod(E.Epsilon(i,j,k)::E.Apply(E.Partial d,e)::es)=>let          | E.Prod(E.Epsilon(i,j,k)::E.Apply(E.Partial d,e)::es)=>let
# Line 380  Line 216 
216                  in                  in
217                      e                      e
218                  end                  end
219              (*end case*))*)              (*end case*))
220    *)
221          | E.Prod(E.Epsilon eps1::ps)=> (case (G.epsToDels(E.Epsilon eps1::ps))          | E.Prod(E.Epsilon eps1::ps)=> (case (G.epsToDels(E.Epsilon eps1::ps))
222              of (1,e,[],_,_)      =>(changed:=true;e)(* Changed to Deltas *)              of (1,e,[],_,_)      =>(changed:=true;e)(* Changed to Deltas *)
223              | (1,e,sx,_,_)      =>(changed:=true;E.Sum(sx,e))              | (1,e,sx,_,_)      =>(changed:=true;E.Sum(sx,e))
# Line 431  Line 268 
268    
269      (*end case*))      (*end case*))
270    
271      val _=testp["\n********Normalize",P.printerE ee,"\n*****\n"]      val _=testp["\n******** Start Normalize: \n",P.printerE ee,"\n*****\n"]
272      fun loop(body ,count) = let      fun loop(body ,count) = let
273          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]
274          val body' = rewriteBody body          val body' = rewriteBody body
# Line 441  Line 278 
278              then  (changed := false ;loop(body',count+1))              then  (changed := false ;loop(body',count+1))
279              else (body',count)              else (body',count)
280          end          end
281      val _ =testp["\n ******************* \n Start Normalize \n\n "]  
282      val (b,count) = loop(body,0)      val (b,count) = loop(body,0)
283     val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),     val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),
284          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]

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changed lines
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