sn-markov: Add Markov-chain version of sn-evolution.
authorFlorian Forster <octo@leeloo.octo.it>
Mon, 13 Dec 2010 08:17:38 +0000 (09:17 +0100)
committerFlorian Forster <octo@leeloo.octo.it>
Mon, 13 Dec 2010 08:17:38 +0000 (09:17 +0100)
src/Makefile.am
src/sn-markov.c [new file with mode: 0644]

index 60ba416..cf25994 100644 (file)
@@ -2,8 +2,9 @@ include_HEADERS = sn_network.h sn_stage.h sn_comparator.h
 
 lib_LTLIBRARIES = libsortnetwork.la
 
-bin_PROGRAMS = sn-apply sn-batcher sn-bb sn-bb-merge sn-check-bf sn-cut sn-info sn-merge \
-              sn-normalize sn-oddevenmerge sn-shmoo sn-show sn-svg sn-tex
+bin_PROGRAMS = sn-apply sn-batcher sn-bb sn-bb-merge sn-check-bf sn-cut \
+              sn-info sn-markov sn-merge sn-normalize sn-oddevenmerge  \
+              sn-shmoo sn-show sn-svg sn-tex
 
 libsortnetwork_la_SOURCES = sn_network.c sn_network.h       \
                            sn_stage.c sn_stage.h           \
@@ -33,6 +34,9 @@ sn_cut_LDADD = libsortnetwork.la
 sn_info_SOURCES = sn-info.c
 sn_info_LDADD = libsortnetwork.la
 
+sn_markov_SOURCES = sn-markov.c
+sn_markov_LDADD = libsortnetwork.la
+
 sn_merge_SOURCES = sn-merge.c
 sn_merge_LDADD = libsortnetwork.la
 
diff --git a/src/sn-markov.c b/src/sn-markov.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..89e293b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,256 @@
+/**
+ * libsortnetwork - src/sn-markov.c
+ * Copyright (C) 2008-2010  Florian octo Forster
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
+ * under the terms of the GNU General Public License as published by the
+ * Free Software Foundation; only version 2 of the License is applicable.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License along
+ * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
+ * 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301 USA
+ *
+ * Authors:
+ *   Florian octo Forster <ff at octo.it>
+ **/
+
+#ifndef _ISOC99_SOURCE
+# define _ISOC99_SOURCE
+#endif
+#ifndef _POSIX_C_SOURCE
+# define _POSIX_C_SOURCE 200809L
+#endif
+#ifndef _XOPEN_SOURCE
+# define _XOPEN_SOURCE 700
+#endif
+
+#include <stdlib.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <inttypes.h>
+#include <string.h>
+
+#include <unistd.h>
+#include <signal.h>
+#include <assert.h>
+#include <limits.h>
+
+#include "sn_network.h"
+#include "sn_random.h"
+
+#if !defined(__GNUC__) || !__GNUC__
+# define __attribute__(x) /**/
+#endif
+
+static int inputs_num = 16;
+
+static char *initial_input_file = NULL;
+static char *best_output_file = NULL;
+
+static sn_network_t *best_solution = NULL;
+static int best_rating = INT_MAX;
+
+static _Bool do_loop = 1;
+
+static void sigint_handler (int signal __attribute__((unused)))
+{
+  do_loop = 0;
+} /* void sigint_handler */
+
+static void exit_usage (const char *name, int status)
+{
+  printf ("Usage: %s [options]\n"
+      "\n"
+      "Valid options are:\n"
+      "  -i <file>     Initial input file (REQUIRED)\n"
+      "  -o <file>     Write the current best solution to <file>\n"
+      "  -h            Display usage information (this message)\n"
+      "\n",
+      name);
+  exit (status);
+} /* void exit_usage */
+
+int read_options (int argc, char **argv)
+{
+  int option;
+
+  while ((option = getopt (argc, argv, "i:o:p:P:s:t:h")) != -1)
+  {
+    switch (option)
+    {
+      case 'i':
+      {
+       if (initial_input_file != NULL)
+         free (initial_input_file);
+       initial_input_file = strdup (optarg);
+       break;
+      }
+
+      case 'o':
+      {
+       if (best_output_file != NULL)
+         free (best_output_file);
+       best_output_file = strdup (optarg);
+       break;
+      }
+
+      case 'h':
+      default:
+       exit_usage (argv[0], EXIT_SUCCESS);
+    }
+  }
+
+  return (0);
+} /* int read_options */
+
+static int rate_network (const sn_network_t *n)
+{
+  int rate;
+  int i;
+
+  rate = SN_NETWORK_STAGE_NUM (n) * SN_NETWORK_INPUT_NUM (n);
+  for (i = 0; i < SN_NETWORK_STAGE_NUM (n); i++)
+  {
+    sn_stage_t *s = SN_NETWORK_STAGE_GET (n, i);
+    rate += SN_STAGE_COMP_NUM (s);
+  }
+
+  return (rate);
+} /* int rate_network */
+
+static sn_network_t *get_next (sn_network_t *n)
+{
+  sn_network_t *nleft;
+  sn_network_t *nright;
+  sn_network_t *nret;
+
+  if (n == NULL)
+    return (NULL);
+
+  nleft = sn_network_clone (n);
+  nright = sn_network_clone (n);
+
+  assert (nleft != NULL);
+  assert (nright != NULL);
+
+  /* combine the two parents */
+  nret = sn_network_combine (nleft, nright);
+
+  sn_network_destroy (nleft);
+  sn_network_destroy (nright);
+
+  /* randomly chose an input and do a min- or max-cut. */
+  while (SN_NETWORK_INPUT_NUM (nret) > inputs_num)
+  {
+    int pos;
+    enum sn_network_cut_dir_e dir;
+
+    pos = sn_bounded_random (0, SN_NETWORK_INPUT_NUM (nret) - 1);
+    dir = (sn_bounded_random (0, 1) == 0) ? DIR_MIN : DIR_MAX;
+
+    assert ((pos >= 0) && (pos < SN_NETWORK_INPUT_NUM (nret)));
+
+    sn_network_cut_at (nret, pos, dir);
+  }
+
+  /* compress the network to get a compact representation */
+  sn_network_compress (nret);
+
+  assert (SN_NETWORK_INPUT_NUM (nret) == inputs_num);
+  return (nret);
+} /* sn_network_t *get_next */
+
+static void random_walk (sn_network_t *n)
+{
+  uint64_t iteration_counter = 0;
+
+  while (do_loop)
+  {
+    sn_network_t *next = get_next (n);
+    int rating;
+
+    if (next == NULL)
+    {
+      fprintf (stderr, "get_next() failed.\n");
+      return;
+    }
+
+    rating = rate_network (next);
+    if (rating < best_rating)
+    {
+      printf ("New best rating (%i) after %"PRIu64" iterations.\n",
+         rating, iteration_counter);
+
+      best_rating = rating;
+      sn_network_destroy (best_solution);
+      best_solution = sn_network_clone (next);
+    }
+
+    sn_network_destroy (n);
+    n = next;
+    iteration_counter++;
+  } /* while (do_loop) */
+
+  sn_network_destroy (n);
+
+  printf ("Exiting after %"PRIu64" iterations.\n", iteration_counter);
+} /* void random_walk */
+
+int main (int argc, char **argv)
+{
+  sn_network_t *start_network;
+
+  struct sigaction sigint_action;
+  struct sigaction sigterm_action;
+
+  read_options (argc, argv);
+  if (initial_input_file == NULL)
+    exit_usage (argv[0], EXIT_FAILURE);
+
+  memset (&sigint_action, '\0', sizeof (sigint_action));
+  sigint_action.sa_handler = sigint_handler;
+  sigaction (SIGINT, &sigint_action, NULL);
+
+  memset (&sigterm_action, '\0', sizeof (sigterm_action));
+  sigterm_action.sa_handler = sigint_handler;
+  sigaction (SIGTERM, &sigterm_action, NULL);
+
+  start_network = sn_network_read_file (initial_input_file);
+  if (start_network == NULL)
+  {
+    printf ("start_network == NULL\n");
+    exit (EXIT_FAILURE);
+  }
+
+  inputs_num = SN_NETWORK_INPUT_NUM(start_network);
+
+  printf ("Current configuration:\n"
+      "  Initial network:  %s\n"
+      "  Number of inputs: %3i\n"
+      "=======================\n",
+      initial_input_file, inputs_num);
+
+  random_walk (start_network);
+  start_network = NULL;
+
+  if (best_solution != NULL)
+  {
+    if (best_output_file != NULL)
+      sn_network_write_file (best_solution, best_output_file);
+
+    printf ("=== Best solution (rating: %i) ===\n", best_rating);
+    sn_network_normalize (best_solution);
+    sn_network_show (best_solution);
+    sn_network_destroy (best_solution);
+  }
+
+  exit (EXIT_SUCCESS);
+  return (0);
+} /* int main */
+
+/* vim: set shiftwidth=2 softtabstop=2 : */