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[diderot] Diff of /branches/ein16/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml
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Diff of /branches/ein16/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml

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revision 2856, Thu Jan 15 01:42:24 2015 UTC revision 3030, Tue Mar 10 01:24:41 2015 UTC
# Line 7  Line 7 
7      structure P=Printer      structure P=Printer
8      structure F=Filter      structure F=Filter
9      structure G=EpsHelpers      structure G=EpsHelpers
10        structure Eq=EqualEin
11        structure R=RationalEin
12    
13      in      in
14    
15      fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])      fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])
16      val testing=0      val testing=1
17      fun flatProd e =F.rewriteProd e      fun flatProd e =F.rewriteProd e
18      fun mkProd e= F.mkProd e      fun mkProd e= F.mkProd e
19      fun filterSca e=F.filterSca e      fun filterSca e=F.filterSca e
# Line 41  Line 43 
43      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp
44      *distribute summation expression      *distribute summation expression
45      *)      *)
46    
47      fun mkSum(c1,e1)=(case e1
48            of E.Lift e   => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))
49            | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)
50            | E.Const _   => (1,e1)
51            | E.ConstR _  => (1,e1)
52            | E.Prod p    => filterSca(c1,p)
53            | _           => (0,E.Sum(c1,e1))
54            (*end case*))
55    (*
56      fun mkSum(c1,e1)=(case e1      fun mkSum(c1,e1)=(case e1
57          of E.Conv _   => (0,E.Sum(c1,e1))          of E.Conv _   => (0,E.Sum(c1,e1))
58          | E.Field _   => (0,E.Sum(c1,e1))          | E.Field _   => (0,E.Sum(c1,e1))
# Line 56  Line 68 
68          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Sum(c1,a)) e))          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Sum(c1,a)) e))
69          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))
70          | E.Lift e    => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))          | E.Lift e    => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))
71            | E.PowReal(e,n1)=>(1,E.PowReal(E.Sum(c1,e),n1))
72            | E.Sqrt e    => (1,E.Sqrt(E.Sum(c1,e)))
73          | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c1@c2,e2))          | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c1@c2,e2))
74          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)
75          | E.Const 0   => (1,E.Const 0) (*expression could have been changed to 0*)          | E.Const _   => (1,e1)
76          | E.Const _   => err("Sum of Const")          | E.ConstR _  => (1,e1)
77          | E.Partial _ => err("Sum of Partial")          | E.Partial _ => err("Sum of Partial")
78          | E.Krn _     => err("Krn used before expand")          | E.Krn _     => err("Krn used before expand")
79          | E.Value _   => err("Value used before expand")          | E.Value _   => err("Value used before expand")
80          | E.Img _     => err("Probe used before expand")          | E.Img _     => err("Probe used before expand")
81          (*end case*))          (*end case*))
82    *)
83    
84      (* mkapply:mu list*ein_exp->int*ein_exp      (* mkapply:mu list*ein_exp->int*ein_exp
85      * rewrite Apply      * rewrite Apply
86      *)      *)
87      fun mkapply(d1,e1)=(case e1      fun mkapply(d1,e1)=let
88    
89            val (c,g) =(case e1
90          of E.Lift e   => (1,E.Const 0)          of E.Lift e   => (1,E.Const 0)
91            | E.Sqrt e  => let
92                val half=E.Div(E.Const 1 ,E.Const 2)
93                val  E.Partial dels=d1
94                val del0=E.Partial([List.hd(dels)])
95                val deln=E.Partial( List.tl(dels))
96                val applydel0=E.Apply(del0,e)
97                (*distribute just one of the derivatives over the sqrt.*)
98                val g=(case deln
99                    of E.Partial []=>  E.Prod[half, E.Div(applydel0,e1)]
100                    | _  =>  E.Prod[half,E.Apply(deln, E.Div(applydel0,e1))]
101                    (*end case*))
102                val _ = testp["\n*****\n found sqrt \n",
103                        P.printbody(E.Apply(d1,e1)),"\n==>\n",P.printbody g,"\n ***\n\n"]
104                in
105                    (1,g)
106                end
107          | E.Prod []   => err("Apply of empty product")          | E.Prod []   => err("Apply of empty product")
108          | E.Add []    => err("Apply of empty Addition")          | E.Add []    => err("Apply of empty Addition")
109          | E.Conv(v, alpha, h, d2)    =>let          | E.Conv(v, alpha, h, d2)    =>let
# Line 90  Line 123 
123          | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Apply(d1,e2)))          | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Apply(d1,e2)))
124          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Apply(d1,a)) e))          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Apply(d1,a)) e))
125          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Apply(d1,a),E.Apply(d1,b)))          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Apply(d1,a),E.Apply(d1,b)))
126          | E.Div (g,b) => (case filterField[b]          | E.Div (g,E.Const b) =>(1,E.Div(E.Apply(d1,g),E.Const b))
127            (*| E.Div(E.Const c,e)=>(1,E.Div(E.Const c,E.Apply(d1,e)))*)
128            | E.Div (g,b) => let
129                val (c,EE)=(case filterField[b]
130              of (_,[]) => (1,E.Div(E.Apply(d1,g),b)) (*Division by a real*)              of (_,[]) => (1,E.Div(E.Apply(d1,g),b)) (*Division by a real*)
131              | (pre,h) => let              | (pre,h) => let
132                  (*quotient rule*)                  (*quotient rule*)
133                  val g'=E.Apply(d1,g)                  val _=testp["\n** Quotient rule"]
134                  val h'=E.Apply(d1,flatProd(h))                  val  E.Partial dels=d1
135                  val num=E.Sub(E.Prod([g']@h),E.Prod[g,h'])                  val del0=E.Partial([List.hd(dels)])
136                    val deln=E.Partial( List.tl(dels))
137                    val g'=E.Apply(del0,g)
138                    val h'=E.Apply(del0,flatProd(h))
139                    val num=(case g
140                        of E.Const 1    => E.Prod[E.Const ~1,h']
141                        | E.Const c     => E.Neg(E.Prod[g,h'])
142                        | _             => E.Sub(E.Prod([g']@h),E.Prod[g,h'])
143                        (*end case*))
144                  val denom=E.Prod(pre@h@h)                  val denom=E.Prod(pre@h@h)
145                  in (1,E.Div(num,denom))                      val e=(case deln
146                        of E.Partial []=>E.Div(num,denom)
147                        | _=>E.Apply(deln,E.Div(num,denom))
148                    (*end case*))
149                    in (1,e)
150                  end                  end
151              (*end case*))              (*end case*))
152                in
153                    (c,EE)
154                end
155          | E.Prod p =>let          | E.Prod p =>let
156                val _ =testp["\n",P.printbody(E.Apply(d1,e1))]
157              val (pre, post)= filterField p              val (pre, post)= filterField p
158                in (case post
159                    of []=> (1,E.Const 0)(*no fields in expression*)
160                    | _=>let
161              val E.Partial d3=d1              val E.Partial d3=d1
162              in mkProd(pre@[prodAppPartial(post,d3)])                      val (c,g)= mkProd(pre@[prodAppPartial(post,d3)])
163                        val _ = testp["\n*****\n Product rule \n",
164                            P.printbody(E.Apply(d1,e1)),"\n==>\n",P.printbody g,"\n ***\n\n"]
165                        in (1,g)
166                        end
167                    (*end case*))
168              end              end
169          | E.Const _   => (1,E.Const 0)(*err("Const without Lift")*)          | E.Const _   => (1,E.Const 0)(*err("Const without Lift")*)
170            | Ein.ConstR _          =>(1,E.Const 0)
171          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")
172          | E.Delta _   => err("Apply of Delta")          | E.Delta _   => err("Apply of Delta")
173          | E.Epsilon _ => err("Apply of Eps")          | E.Epsilon _ => err("Apply of Eps")
# Line 117  Line 178 
178          | E.Img _     => err("Probe used before expand")          | E.Img _     => err("Probe used before expand")
179          (*end case*))          (*end case*))
180    
181    
182        in
183            (c,g)
184        end
185    
186      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp
187      *rewritten probe      *rewritten probe
188      *)      *)
189      fun mkprobe(e1,x)=(case e1          fun mkprobe(e1,x)=let
190            val (c,rtn)=(case e1
191          of E.Lift e   => (1,e)          of E.Lift e   => (1,e)
192                | E.Sqrt a    => (1,E.Sqrt(E.Probe(a,x)))
193                | E.PowReal(a,n1)    => (1,E.PowReal(E.Probe(a,x),n1))
194          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")
195          | 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))
196          | E.Apply _   => (0,E.Probe(e1,x))          | E.Apply _   => (0,E.Probe(e1,x))
# Line 130  Line 199 
199          | E.Sum(c,e') => (1,E.Sum(c,E.Probe(e',x)))          | E.Sum(c,e') => (1,E.Sum(c,E.Probe(e',x)))
200          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) e))          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) e))
201          | 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)))
202          | E.Neg e'    => (1,E.Neg(E.Probe(e',x)))              | E.Neg a    => (1,E.Neg(E.Probe(a,x)))
203          | 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)))
204          | E.Const _   => (1,e1)(*err("Const without Lift")*)          | E.Const _   => (1,e1)(*err("Const without Lift")*)
205                | Ein.ConstR _          =>(1,e1)
206          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")
207          | E.Delta _   => (0,e1)          | E.Delta _   => (0,e1)
208          | E.Epsilon _ => (0,e1)          | E.Epsilon _ => (0,e1)
# Line 143  Line 213 
213          | E.Value _   => err("Value used before expand")          | E.Value _   => err("Value used before expand")
214          | E.Img _     => err("Probe used before expand")          | E.Img _     => err("Probe used before expand")
215      (*end case*))      (*end case*))
216            in
217                (c,rtn)
218            end
219    
220      (* normalize: EIN->EIN      (* normalize: EIN->EIN
221      * rewrite body of EIN      * rewrite body of EIN
222      * note "c" keeps track if ein_exp is changed      * note "c" keeps track if ein_exp is changed
223      *)      *)
224      fun normalize (ee as Ein.EIN{params, index, body}) = let      fun normalize (ee as Ein.EIN{params, index, body},args) = let
225        val changed = ref false        val changed = ref false
226        fun rewriteBody body =(case body        fun rewriteBody body =(case body
227          of E.Const _    => body          of E.Const _    => body
228            | Ein.ConstR _          =>body
229          | E.Tensor _    => body          | E.Tensor _    => body
230          | E.Field _     => body          | E.Field _     => body
231          | E.Delta _     => body          | E.Delta _     => body
# Line 166  Line 240 
240          | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e          | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e
241          | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)          | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)
242          | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)          | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)
243            | E.Sqrt e          => E.Sqrt(rewriteBody e)
244            | E.PowInt(e,n1)        => E.PowInt(rewriteBody e,n1)
245            | E.PowReal(e,n1)       => E.PowReal(rewriteBody e,n1)
246          | E.Add es          => let          | E.Add es          => let
247              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)
248              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end
249          | E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])          (*| E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])
250          | E.Sub(E.Sub(a,b),E.Sub(c,d))  => rewriteBody(E.Sub(E.Add[a,d],E.Add[b,c]))          | E.Sub(E.Sub(a,b),E.Sub(c,d))  => rewriteBody(E.Sub(E.Add[a,d],E.Add[b,c]))
251          | E.Sub(E.Sub(a,b),e2)          => rewriteBody (E.Sub(a,E.Add[b,e2]))          | E.Sub(E.Sub(a,b),e2)          => rewriteBody (E.Sub(a,E.Add[b,e2]))
252          | E.Sub(e1,E.Sub(c,d))          => rewriteBody(E.Add([E.Sub(e1,c),d]))          | E.Sub(e1,E.Sub(c,d))          => rewriteBody(E.Add([E.Sub(e1,c),d]))*)
253          | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)          | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)
254          | E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>          | E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>
255                  rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])                  rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])
# Line 208  Line 285 
285          (*************Product**************)          (*************Product**************)
286          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"
287          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1
288    (*
289          | E.Prod((E.Add(e2))::e3)=>          | E.Prod((E.Add(e2))::e3)=>
290             (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e]@e3)) e2))             (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e]@e3)) e2))
291          | E.Prod((E.Sub(e2,e3))::e4)=>          | E.Prod((E.Sub(e2,e3))::e4)=>
292              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e2]@e4), E.Prod([e3]@e4 )))              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e2]@e4), E.Prod([e3]@e4 )))*)
293          | E.Prod((E.Div(e2,e3))::e4)=> (changed :=true; E.Div(E.Prod([e2]@e4), e3 ))          | E.Prod((E.Div(e2,e3))::e4)=> (changed :=true; E.Div(E.Prod([e2]@e4), e3 ))
294    (*
295          | E.Prod(e1::E.Add(e2)::e3)=>          | E.Prod(e1::E.Add(e2)::e3)=>
296              (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e1,e]@e3)) e2))              (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e1,e]@e3)) e2))
297          | E.Prod(e1::E.Sub(e2,e3)::e4)=>          | E.Prod(e1::E.Sub(e2,e3)::e4)=>
298              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e1,e2]@e4), E.Prod([e1,e3]@e4 )))              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e1,e2]@e4), E.Prod([e1,e3]@e4 )))
299    *)
300    
301            | E.Prod((e1 as E.Sqrt(s1))::(e2 as E.Sqrt(s2))::es)=>
302                if(Eq.isEqual3(s1,s2,args)=0) then (changed :=true;s1)
303                else let
304                    val a=rewriteBody e1
305                    val b=rewriteBody (E.Prod([e2]@es))
306                    val  (_,d)=mkProd ([a,b])
307                    in d
308                    end
309    
310    
311          (*************Product EPS **************)          (*************Product EPS **************)
312    
313          | 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 317  Line 408 
408    
409      (*end case*))      (*end case*))
410    
411        val _=testp["\n********Normalize",P.printerE ee,"\n*****\n"]
412      fun loop(body ,count) = let      fun loop(body ,count) = let
413          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]
414          val body' = rewriteBody body          val body' = rewriteBody body
# Line 330  Line 422 
422      val (b,count) = loop(body,0)      val (b,count) = loop(body,0)
423      val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),      val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),
424          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]
        val xx =G.reduceDelta([],[E.Delta(E.V 2,E.V 1),E.Delta(E.V 3,E.V 0)],[E.Conv(0,[E.V 1,E.V 3],1,[E.V 0])])  
425      in      in
426          (Ein.EIN{params=params, index=index, body=b},count)          (Ein.EIN{params=params, index=index, body=b},count)
427      end      end

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