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Add computation for minimally reproducible sets
[simgrid.git] / src / mc / explo / udpor / Configuration.cpp
index 1923345..7f242d7 100644 (file)
@@ -6,6 +6,7 @@
 #include "src/mc/explo/udpor/Configuration.hpp"
 #include "src/mc/explo/udpor/History.hpp"
 #include "src/mc/explo/udpor/UnfoldingEvent.hpp"
+#include "src/mc/explo/udpor/maximal_subsets_iterator.hpp"
 #include "xbt/asserts.h"
 
 #include <algorithm>
@@ -14,7 +15,8 @@
 
 namespace simgrid::mc::udpor {
 
-Configuration::Configuration(std::initializer_list<UnfoldingEvent*> events) : Configuration(EventSet(std::move(events)))
+Configuration::Configuration(std::initializer_list<const UnfoldingEvent*> events)
+    : Configuration(EventSet(std::move(events)))
 {
 }
 
@@ -25,7 +27,7 @@ Configuration::Configuration(const EventSet& events) : events_(events)
   }
 }
 
-void Configuration::add_event(UnfoldingEvent* e)
+void Configuration::add_event(const UnfoldingEvent* e)
 {
   if (e == nullptr) {
     throw std::invalid_argument("Expected a nonnull `UnfoldingEvent*` but received NULL instead");
@@ -46,14 +48,14 @@ void Configuration::add_event(UnfoldingEvent* e)
   }
 }
 
-std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() const
+std::vector<const UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() const
 {
   if (events_.empty()) {
-    return std::vector<UnfoldingEvent*>();
+    return std::vector<const UnfoldingEvent*>();
   }
 
-  std::stack<UnfoldingEvent*> event_stack;
-  std::vector<UnfoldingEvent*> topological_ordering;
+  std::stack<const UnfoldingEvent*> event_stack;
+  std::vector<const UnfoldingEvent*> topological_ordering;
   EventSet unknown_events = events_;
   EventSet temporarily_marked_events;
   EventSet permanently_marked_events;
@@ -63,7 +65,7 @@ std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() co
     event_stack.push(*unknown_events.begin());
 
     while (not event_stack.empty()) {
-      UnfoldingEvent* evt = event_stack.top();
+      const UnfoldingEvent* evt = event_stack.top();
       discovered_events.insert(evt);
 
       if (not temporarily_marked_events.contains(evt)) {
@@ -87,10 +89,6 @@ std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() co
           event_stack.push(cause);
         }
       } else {
-        // Mark this event as:
-        // 1. discovered across all DFSs performed
-        // 2. permanently marked
-        // 3. part of the topological search
         unknown_events.remove(evt);
         temporarily_marked_events.remove(evt);
         permanently_marked_events.insert(evt);
@@ -101,7 +99,7 @@ std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() co
         topological_ordering.push_back(evt);
 
         // Only now do we remove the event, i.e. once
-        // we've processed the same event again
+        // we've processed the same event twice
         event_stack.pop();
       }
     }
@@ -109,9 +107,9 @@ std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events() co
   return topological_ordering;
 }
 
-std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events_of_reverse_graph() const
+std::vector<const UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events_of_reverse_graph() const
 {
-  // The method exploits the property that
+  // The implementation exploits the property that
   // a topological sorting S^R of the reverse graph G^R
   // of some graph G is simply the reverse of any
   // topological sorting S of G.
@@ -120,124 +118,35 @@ std::vector<UnfoldingEvent*> Configuration::get_topologically_sorted_events_of_r
   return topological_events;
 }
 
-std::unique_ptr<CompatibilityGraph>
-Configuration::make_compatibility_graph_filtered_on(std::function<bool(const UnfoldingEvent*)> pred) const
+EventSet Configuration::get_minimally_reproducible_events() const
 {
-  auto G = std::make_unique<CompatibilityGraph>();
-
-  struct UnfoldingEventSearchData {
-    int immediate_children_count                          = 0;
-    CompatibilityGraphNode* potential_placement           = nullptr;
-    std::unordered_set<CompatibilityGraphNode*> conflicts = std::unordered_set<CompatibilityGraphNode*>();
-  };
-  std::unordered_map<UnfoldingEvent*, UnfoldingEventSearchData> search_data;
-
-  for (auto* e : get_topologically_sorted_events_of_reverse_graph()) {
-
-    // 1. Figure out where to place `e` in `G`
-
-    // Determine which nodes in the graph are in conflict
-    // with this event. These nodes would have been added by child
-    // events while iterating over the topological ordering of the reverse graph
-
-    const auto e_search_data_loc    = search_data.find(e);
-    const bool e_has_no_search_data = e_search_data_loc == search_data.end();
-    const auto e_search_data = e_has_no_search_data ? UnfoldingEventSearchData() : std::move(e_search_data_loc->second);
-
-    const auto& e_conflicts           = e_search_data.conflicts;
-    const auto& e_potential_placement = e_search_data.potential_placement;
-    const auto e_child_count          = e_search_data.immediate_children_count;
-
-    const bool e_should_appear          = pred(e);
-    CompatibilityGraphNode* e_placement = nullptr;
-
-    if (e_should_appear) {
-      // The justification is as follows:
-      //
-      // e_has_no_search_data:
-      //  The event `e` is a leaf node, so there are no prior
-      //  nodes in `G` to join
-      //
-      // child_count >= 2:
-      //  If there are two or more events that this event causes,
-      //  then we certainly must be part of a compatibility
-      //  graph node that conflicts with each of our children
-      //
-      // e_potential_placement == nullptr:
-      //  If nobody told us about a placement and yet still have search
-      //  data, this means means that our child `C` had more than one child itself,
-      //  so it we could not have moved into `C`'s _potential_ placement.
-      const bool new_placement_required =
-          e_has_no_search_data || e_child_count >= 2 || e_potential_placement == nullptr;
-
-      if (new_placement_required) {
-        auto new_graph_node = std::make_unique<CompatibilityGraphNode>(e_conflicts, EventSet({e}));
-        e_placement         = new_graph_node.get();
-        G->insert(std::move(new_graph_node));
-      } else {
-        xbt_assert(e_child_count == 1, "An event was informed by an immediate child of placement in "
-                                       "the same compatibility graph node, yet the child did not inform "
-                                       "the parent about its presence");
-        // A child event told us this node can be in the
-        // same compatibility node in the graph G. Add ourselves now
-        e_placement = e_potential_placement;
-        e_placement->add_event(e);
-      }
-    }
-
-    // 2. Update the children of `e`
-
-    const EventSet& e_immediate_causes = e->get_immediate_causes();
-
-    // If there is only a single ancestor, then it MAY BE in
-    // the same "chain" of events as us. Note that the ancestor must
-    // also have only a single child (see the note on `new_placement_required`).
-    //
-    // If there is more than one child, then each child is in conflict with `e`
-    // so we don't potentially place it
-    if (e_immediate_causes.size() == 1) {
-      UnfoldingEvent* only_ancestor = *e_immediate_causes.begin();
-
-      // If `e` is included in the graph, forward its placement on to
-      // the sole child. Otherwise attempt to forward `e`'s _potential_
-      // (potential is stressed) placement. We can only forward `e`'s
-      // potential placement iff `e` has only a single child; for if
-      // `e` had more children, then our sole ancestor would conflict with
-      // each one of `e`'s children and thus couldn't be in the same group
-      // as any of them
-      if (e_should_appear) {
-        search_data[only_ancestor].potential_placement = e_placement;
-      } else {
-        search_data[only_ancestor].potential_placement = e_child_count == 1 ? e_potential_placement : nullptr;
-      }
-    }
-
-    // Our ancestors conflict with everyone `e` does else PLUS `e` itself
-    // ONLY IF e actually was placed
-    auto parent_conflicts = std::move(e_conflicts);
-    if (e_should_appear) {
-      parent_conflicts.insert(e_placement);
+  // The implementation exploits the following observations:
+  //
+  // To select the smallest reproducible set of events, we want
+  // to pick events that "knock out" a lot of others. Furthermore,
+  // we need to ensure that the events furthest down in the
+  // causality graph are also selected. If you combine these ideas,
+  // you're basically left with traversing the set of maximal
+  // subsets of C! And we have an iterator for that already!
+  //
+  // The next observation is that the moment we don't increase in size
+  // the current maximal set (or decrease the number of events),
+  // we know that the prior set `S` covered the entire history of C and
+  // was maximal. Subsequent sets will miss events earlier in the
+  // topological ordering that appear in `S`
+  EventSet minimally_reproducible_events = EventSet();
+
+  for (const auto& maximal_set : maximal_subsets_iterator_wrapper(*this)) {
+    if (maximal_set.size() > minimally_reproducible_events.size()) {
+      minimally_reproducible_events = maximal_set;
+    } else {
+      // The moment we see the iterator generate a set of size
+      // that is not monotonically increasing, we can stop:
+      // the set prior was the minimally-reproducible one
+      return minimally_reproducible_events;
     }
-    for (auto* cause : e_immediate_causes) {
-      search_data[cause].immediate_children_count += 1;
-
-      for (auto parent_conflict : parent_conflicts) {
-        search_data[cause].conflicts.insert(parent_conflict);
-      }
-    }
-
-    // This event will only ever be seen once in the
-    // topological ordering. Hence, its resources do not
-    // need to be kept around
-    search_data.erase(e);
   }
-
-  return G;
-}
-
-std::unique_ptr<CompatibilityGraph> Configuration::make_compatibility_graph() const
-{
-  return make_compatibility_graph_filtered_on([=](const UnfoldingEvent*) { return true; });
+  return minimally_reproducible_events;
 }
 
 } // namespace simgrid::mc::udpor