testsuite/surf/lmm_usage.c

   1 /*      $Id$     */
   2
   3 /* A few tests for the maxmin library                                       */
   4
   5 /* Copyright (c) 2004 Arnaud Legrand. All rights reserved.                  */
   6
   7 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   9
  10 #ifdef __BORLANDC__
  11 #pragma hdrstop
  12 #endif
  13
  14 #include "xbt/sysdep.h"
  15 #include "surf/maxmin.h"
  16 #include "xbt/log.h"
  17 #include "xbt/module.h"
  18 #include <math.h>
  19
  20 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(surf_test, "Messages specific for surf example");
  21
  22 #define PRINT_VAR(var) DEBUG1(#var " = %g",lmm_variable_getvalue(var));
  23 #define SHOW_EXPR(expr) DEBUG1(#expr " = %g",expr);
  24
  25 /*                               */
  26 /*        ______                 */
  27 /*  ==l1==  L2  ==L3==           */
  28 /*        ------                 */
  29 /*                               */
  30
  31 typedef enum {
  32   MAXMIN,
  33   LAGRANGE_RENO,
  34   LAGRANGE_VEGAS,
  35 } method_t;
  36
  37 static double dichotomy(double func(double), double min, double max,
  38                         double min_error)
  39 {
  40   double middle;
  41   double min_func, max_func, middle_func;
  42
  43   double overall_error = 2 * min_error;
  44
  45   min_func = func(min);
  46   max_func = func(max);
  47
  48   if ((min_func > 0 && max_func > 0))
  49     return min - 1.0;
  50   if ((min_func < 0 && max_func < 0))
  51     return max + 1.0;
  52   if ((min_func > 0 && max_func < 0))
  53     abort();
  54
  55   SHOW_EXPR(min_error);
  56
  57   while (overall_error > min_error) {
  58     SHOW_EXPR(overall_error);
  59     if ((min_func > 0 && max_func > 0) ||
  60         (min_func < 0 && max_func < 0) || (min_func > 0 && max_func < 0)) {
  61       abort();
  62     }
  63
  64     SHOW_EXPR(min);
  65     SHOW_EXPR(min_func);
  66     SHOW_EXPR(max);
  67     SHOW_EXPR(max_func);
  68
  69     middle = (max + min) / 2.0;
  70     if ((min == middle) || (max == middle)) {
  71       break;
  72     }
  73     middle_func = func(middle);
  74     SHOW_EXPR(middle);
  75     SHOW_EXPR(middle_func);
  76
  77     if (middle_func < 0) {
  78       min = middle;
  79       min_func = middle_func;
  80       overall_error = max_func - middle_func;
  81     } else if (middle_func > 0) {
  82       max = middle;
  83       max_func = middle_func;
  84       overall_error = middle_func - min_func;
  85     } else {
  86       overall_error = 0;
  87     }
  88   }
  89   return ((min + max) / 2.0);
  90 }
  91
  92 double a_test_1 = 0;
  93 double b_test_1 = 0;
  94 static double diff_lagrange_test_1(double x)
  95 {
  96   return -(3 / (1 + 3 * x * x / 2) -
  97            3 / (2 * (3 * (a_test_1 - x) * (a_test_1 - x) / 2 + 1)) +
  98            3 / (2 *
  99                 (3 * (b_test_1 - a_test_1 + x) *
 100                  (b_test_1 - a_test_1 + x) / 2 + 1)));
 101 }
 102
 103 void test1(method_t method);
 104 void test1(method_t method)
 105 {
 106   lmm_system_t Sys = NULL;
 107   lmm_constraint_t L1 = NULL;
 108   lmm_constraint_t L2 = NULL;
 109   lmm_constraint_t L3 = NULL;
 110
 111   lmm_variable_t R_1_2_3 = NULL;
 112   lmm_variable_t R_1 = NULL;
 113   lmm_variable_t R_2 = NULL;
 114   lmm_variable_t R_3 = NULL;
 115
 116   double a = 1.0, b = 10.0;
 117
 118   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
 119     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
 120                                       func_vegas_fpi);
 121   else if (method == LAGRANGE_RENO)
 122     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fpi,
 123                                       func_reno_fpi);
 124
 125   Sys = lmm_system_new();
 126   L1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L1", a);
 127   L2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L2", b);
 128   L3 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L3", a);
 129
 130   R_1_2_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1->2->3", 1.0, -1.0, 3);
 131   R_1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1", 1.0, -1.0, 1);
 132   R_2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 2", 1.0, -1.0, 1);
 133   R_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 3", 1.0, -1.0, 1);
 134
 135   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1_2_3, 1.0);
 136   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1, 1.0);
 137   lmm_update_variable_weight(Sys, R_2, 1.0);
 138   lmm_update_variable_weight(Sys, R_3, 1.0);
 139
 140   lmm_expand(Sys, L1, R_1_2_3, 1.0);
 141   lmm_expand(Sys, L2, R_1_2_3, 1.0);
 142   lmm_expand(Sys, L3, R_1_2_3, 1.0);
 143
 144   lmm_expand(Sys, L1, R_1, 1.0);
 145
 146   lmm_expand(Sys, L2, R_2, 1.0);
 147
 148   lmm_expand(Sys, L3, R_3, 1.0);
 149
 150
 151   if (method == MAXMIN) {
 152     lmm_solve(Sys);
 153   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 154     double x = 3 * a / 4 - 3 * b / 8 +
 155       sqrt(9 * b * b + 4 * a * a - 4 * a * b) / 8;
 156     /* Computed with mupad and D_f=1.0 */
 157     double max_deviation = 0.0;
 158     if (x > a) {
 159       x = a;
 160     }
 161     if (x < 0) {
 162       x = 0;
 163     }
 164
 165     lagrange_solve(Sys);
 166
 167     max_deviation = MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
 168     max_deviation = MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
 169     max_deviation =
 170       MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
 171     max_deviation =
 172       MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
 173
 174     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
 175       WARN1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
 176       WARN1("Found x = %1.20f", x);
 177       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
 178             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
 179       WARN2("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
 180             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
 181       WARN2("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
 182             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
 183       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
 184             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
 185     }
 186   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 187     double x;
 188     double max_deviation = 0.0;
 189
 190     a_test_1 = a;
 191     b_test_1 = b;
 192     x = dichotomy(diff_lagrange_test_1, 0, a, 1e-13);
 193
 194     if (x < 0)
 195       x = 0;
 196     if (x > a)
 197       x = a;
 198     lagrange_solve(Sys);
 199
 200     max_deviation = MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
 201     max_deviation = MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
 202     max_deviation =
 203       MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
 204     max_deviation =
 205       MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
 206
 207     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
 208       WARN1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
 209       WARN1("Found x = %1.20f", x);
 210       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
 211             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
 212       WARN2("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
 213             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
 214       WARN2("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
 215             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
 216       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
 217             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
 218     }
 219   } else {
 220     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 221   }
 222
 223   PRINT_VAR(R_1_2_3);
 224   PRINT_VAR(R_1);
 225   PRINT_VAR(R_2);
 226   PRINT_VAR(R_3);
 227
 228   lmm_system_free(Sys);
 229 }
 230
 231 void test2(method_t method);
 232 void test2(method_t method)
 233 {
 234   lmm_system_t Sys = NULL;
 235   lmm_constraint_t CPU1 = NULL;
 236   lmm_constraint_t CPU2 = NULL;
 237
 238   lmm_variable_t T1 = NULL;
 239   lmm_variable_t T2 = NULL;
 240
 241
 242   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
 243     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
 244                                       func_vegas_fpi);
 245   else if (method == LAGRANGE_RENO)
 246     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
 247                                       func_reno_fpi);
 248
 249   Sys = lmm_system_new();
 250   CPU1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU1", 200.0);
 251   CPU2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU2", 100.0);
 252
 253   T1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T1", 1.0, -1.0, 1);
 254   T2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T2", 1.0, -1.0, 1);
 255
 256   lmm_update_variable_weight(Sys, T1, 1.0);
 257   lmm_update_variable_weight(Sys, T2, 1.0);
 258
 259
 260   lmm_expand(Sys, CPU1, T1, 1.0);
 261   lmm_expand(Sys, CPU2, T2, 1.0);
 262
 263
 264
 265   if (method == MAXMIN) {
 266     lmm_solve(Sys);
 267   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 268     lagrange_solve(Sys);
 269   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 270     lagrange_solve(Sys);
 271   } else {
 272     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 273   }
 274
 275   PRINT_VAR(T1);
 276   PRINT_VAR(T2);
 277
 278   lmm_system_free(Sys);
 279 }
 280
 281
 282
 283 void test3(method_t method);
 284 void test3(method_t method)
 285 {
 286   int flows = 11;
 287   int links = 10;
 288
 289   int i = 0;
 290   int j = 0;
 291
 292   double **A;
 293
 294   lmm_system_t Sys = NULL;
 295   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
 296   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
 297   char **tmp_name;
 298
 299
 300   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
 301   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
 302
 303     1, 1, 1, 1, 1
 304   };
 305
 306   /*A = xbt_new0(double*, links + 5); */
 307   A = xbt_new0(double *, links + 5);
 308
 309   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
 310     A[i] = xbt_new0(double, flows + 5);
 311     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
 312       A[i][j] = 0.0;
 313
 314       if (i >= links || j >= flows) {
 315         A[i][j] = 0.0;
 316       }
 317     }
 318   }
 319
 320   /*matrix that store the constraints/topollogy */
 321   /*double A[15][16]=
 322      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 323      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 324      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 325      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 326      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 327      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 328      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 329      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 330      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 331      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 332
 333      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
 334      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
 335      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
 336      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
 337      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
 338      }; */
 339
 340   A[0][1] = 1.0;
 341   A[0][7] = 1.0;
 342
 343   A[1][1] = 1.0;
 344   A[1][7] = 1.0;
 345   A[1][8] = 1.0;
 346
 347   A[2][1] = 1.0;
 348   A[2][8] = 1.0;
 349
 350   A[2][1] = 1.0;
 351   A[2][8] = 1.0;
 352
 353   A[3][8] = 1.0;
 354
 355   A[4][0] = 1.0;
 356   A[4][3] = 1.0;
 357   A[4][9] = 1.0;
 358
 359   A[5][0] = 1.0;
 360   A[5][3] = 1.0;
 361   A[5][4] = 1.0;
 362   A[5][9] = 1.0;
 363
 364   A[6][0] = 1.0;
 365   A[6][4] = 1.0;
 366   A[6][9] = 1.0;
 367   A[6][10] = 1.0;
 368
 369   A[7][2] = 1.0;
 370   A[7][4] = 1.0;
 371   A[7][6] = 1.0;
 372   A[7][9] = 1.0;
 373   A[7][10] = 1.0;
 374
 375   A[8][2] = 1.0;
 376   A[8][10] = 1.0;
 377
 378   A[9][5] = 1.0;
 379   A[9][6] = 1.0;
 380   A[9][9] = 1.0;
 381
 382
 383   A[10][11] = 1.0;
 384   A[11][12] = 1.0;
 385   A[12][13] = 1.0;
 386   A[13][14] = 1.0;
 387   A[14][15] = 1.0;
 388
 389
 390   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
 391     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
 392                                       func_vegas_fpi);
 393   else if (method == LAGRANGE_RENO)
 394     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
 395                                       func_reno_fpi);
 396
 397   Sys = lmm_system_new();
 398
 399
 400
 401   tmp_name = xbt_new0(char *, 31);
 402
 403   /*
 404    * Creates the constraints
 405    */
 406   tmp_cnst = xbt_new0(lmm_constraint_t, 15);
 407   for (i = 0; i < 15; i++) {
 408     tmp_name[i] = bprintf("C_%03d", i);
 409     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
 410   }
 411
 412
 413   /*
 414    * Creates the variables
 415    */
 416   tmp_var = xbt_new0(lmm_variable_t, 16);
 417   for (j = 0; j < 16; j++) {
 418     tmp_name[i + j] = bprintf("X_%03d", j);
 419     tmp_var[j] =
 420       lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
 421     lmm_update_variable_weight(Sys, tmp_var[j], 1.0);
 422   }
 423
 424   /*
 425    * Link constraints and variables
 426    */
 427   for (i = 0; i < 15; i++) {
 428     for (j = 0; j < 16; j++) {
 429       if (A[i][j]) {
 430         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
 431       }
 432     }
 433   }
 434
 435
 436
 437   if (method == MAXMIN) {
 438     lmm_solve(Sys);
 439   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 440     lagrange_solve(Sys);
 441   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 442     lagrange_solve(Sys);
 443   } else {
 444     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 445   }
 446
 447   for (j = 0; j < 16; j++) {
 448     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
 449   }
 450
 451   free(tmp_var);
 452   free(tmp_cnst);
 453   free(tmp_name);
 454   lmm_system_free(Sys);
 455 }
 456
 457 #ifdef __BORLANDC__
 458 #pragma argsused
 459 #endif
 460
 461 int main(int argc, char **argv)
 462 {
 463   xbt_init(&argc, argv);
 464
 465   INFO0("***** Test 1 (Max-Min)");
 466   test1(MAXMIN);
 467   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Vegas)");
 468   test1(LAGRANGE_VEGAS);
 469   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Reno)");
 470   test1(LAGRANGE_RENO);
 471
 472
 473
 474   INFO0("***** Test 2 (Max-Min)");
 475   test2(MAXMIN);
 476   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Vegas)");
 477   test2(LAGRANGE_VEGAS);
 478   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Reno)");
 479   test2(LAGRANGE_RENO);
 480
 481
 482   INFO0("***** Test 3 (Max-Min)");
 483   test3(MAXMIN);
 484   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Vegas)");
 485   test3(LAGRANGE_VEGAS);
 486   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Reno)");
 487   test3(LAGRANGE_RENO);
 488
 489   return 0;
 490 }