Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
3fe0ddba3ff4be63e925a04dac4ced489f150a05
[simgrid.git] / 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,
21                              "Messages specific for surf example");
22
23 #define PRINT_VAR(var) DEBUG1(#var " = %g",lmm_variable_getvalue(var));
24 #define SHOW_EXPR(expr) DEBUG1(#expr " = %g",expr);
25
26 /*                               */
27 /*        ______                 */
28 /*  ==l1==  L2  ==L3==           */
29 /*        ------                 */
30 /*                               */
31
32 typedef enum {
33   MAXMIN,
34   SDP,
35   LAGRANGE_RENO,
36   LAGRANGE_VEGAS,
37 } method_t;
38
39 static double dichotomy(double func(double), double min, double max,
40                         double min_error)
41 {
42   double middle;
43   double min_func, max_func, middle_func;
44
45   double overall_error = 2 * min_error;
46
47   min_func = func(min);
48   max_func = func(max);
49
50   if ((min_func > 0 && max_func > 0))
51     return min - 1.0;
52   if ((min_func < 0 && max_func < 0))
53     return max + 1.0;
54   if ((min_func > 0 && max_func < 0))
55     abort();
56
57   while (overall_error > min_error) {
58     if ((min_func > 0 && max_func > 0) ||
59         (min_func < 0 && max_func < 0) || (min_func > 0 && max_func < 0)) {
60       abort();
61     }
62
63     middle = (max + min) / 2.0;
64     if ((min == middle) || (max == middle)) {
65       break;
66     }
67     middle_func = func(middle);
68
69     if (middle_func < 0) {
70       min = middle;
71       min_func = middle_func;
72       overall_error = max - middle_func;
73     } else if (middle_func > 0) {
74       max = middle;
75       max_func = middle_func;
76       overall_error = max - middle_func;
77     } else {
78       overall_error = 0;
79     }
80   }
81   return ((min + max) / 2.0);
82 }
83
84 double a_test_1 = 0;
85 double b_test_1 = 0;
86 static double diff_lagrange_test_1(double x)
87 {
88   return -(3 / (1 + 3 * x * x / 2) -
89            3 / (2 * (3 * (a_test_1 - x) * (a_test_1 - x) / 2 + 1)) +
90            3 / (2 *
91                 (3 * (b_test_1 - a_test_1 + x) *
92                  (b_test_1 - a_test_1 + x) / 2 + 1)));
93 }
94
95 void test1(method_t method);
96 void test1(method_t method)
97 {
98   lmm_system_t Sys = NULL;
99   lmm_constraint_t L1 = NULL;
100   lmm_constraint_t L2 = NULL;
101   lmm_constraint_t L3 = NULL;
102
103   lmm_variable_t R_1_2_3 = NULL;
104   lmm_variable_t R_1 = NULL;
105   lmm_variable_t R_2 = NULL;
106   lmm_variable_t R_3 = NULL;
107
108   double a = 1.0, b = 10.0;
109
110   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
111     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
112                                       func_vegas_fpi);
113   else if (method == LAGRANGE_RENO)
114     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fpi,
115                                       func_reno_fpi);
116
117   Sys = lmm_system_new();
118   L1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L1", a);
119   L2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L2", b);
120   L3 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L3", a);
121
122   R_1_2_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1->2->3", 1.0, -1.0, 3);
123   R_1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1", 1.0, -1.0, 1);
124   R_2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 2", 1.0, -1.0, 1);
125   R_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 3", 1.0, -1.0, 1);
126
127   lmm_update_variable_latency(Sys, R_1_2_3, 1.0);
128   lmm_update_variable_latency(Sys, R_1, 1.0);
129   lmm_update_variable_latency(Sys, R_2, 1.0);
130   lmm_update_variable_latency(Sys, R_3, 1.0);
131
132   lmm_expand(Sys, L1, R_1_2_3, 1.0);
133   lmm_expand(Sys, L2, R_1_2_3, 1.0);
134   lmm_expand(Sys, L3, R_1_2_3, 1.0);
135
136   lmm_expand(Sys, L1, R_1, 1.0);
137
138   lmm_expand(Sys, L2, R_2, 1.0);
139
140   lmm_expand(Sys, L3, R_3, 1.0);
141
142
143   if (method == MAXMIN) {
144     lmm_solve(Sys);
145 #ifdef HAVE_SDP
146   } else if (method == SDP) {
147     sdp_solve(Sys);
148 #endif
149   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
150     double x = 3 * a / 4 - 3 * b / 8 +
151         sqrt(9 * b * b + 4 * a * a - 4 * a * b) / 8;
152     /* Computed with mupad and D_f=1.0 */
153     double max_deviation = 0.0;
154     if (x > a) {
155       x = a;
156     }
157     if (x < 0) {
158       x = 0;
159     }
160
161     lagrange_solve(Sys);
162
163     max_deviation =
164         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
165     max_deviation =
166         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
167     max_deviation =
168         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
169     max_deviation =
170         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
171
172     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
173       WARN1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
174       WARN1("Found x = %1.20f", x);
175       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
176             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
177       WARN2("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
178             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
179       WARN2("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
180             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
181       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
182             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
183     }
184   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
185     double x;
186     double max_deviation = 0.0;
187
188     a_test_1 = a;
189     b_test_1 = b;
190     x = dichotomy(diff_lagrange_test_1, 0, a, 1e-8);
191
192     if (x < 0)
193       x = 0;
194     if (x > a)
195       x = a;
196     lagrange_solve(Sys);
197
198     max_deviation =
199         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
200     max_deviation =
201         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_latency(Sys, T1, 1.0);
257   lmm_update_variable_latency(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 #ifdef HAVE_SDP
268   } else if (method == SDP) {
269     sdp_solve(Sys);
270 #endif
271   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
272     lagrange_solve(Sys);
273   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
274     lagrange_solve(Sys);
275   } else {
276     xbt_assert0(0, "Invalid method");
277   }
278
279   PRINT_VAR(T1);
280   PRINT_VAR(T2);
281
282   lmm_system_free(Sys);
283 }
284
285
286
287 void test3(method_t method);
288 void test3(method_t method)
289 {
290   int flows = 11;
291   int links = 10;
292
293   int i = 0;
294   int j = 0;
295
296   double **A;
297
298   lmm_system_t Sys = NULL;
299   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
300   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
301   char **tmp_name;
302
303
304   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
305   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
306
307     1, 1, 1, 1, 1
308   };
309
310   A = (double **) calloc(links + 5, sizeof(double));
311
312   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
313     A[i] = (double *) calloc(flows + 5, sizeof(double));
314
315     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
316       A[i][j] = 0.0;
317
318       if (i >= links || j >= flows) {
319         A[i][j] = 0.0;
320       }
321     }
322   }
323
324   /*matrix that store the constraints/topollogy */
325   /*double A[15][16]=
326      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
327      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
328      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
329      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
330      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
331      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
332      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
333      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
334      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
335      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
336
337      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
338      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
339      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
340      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
341      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
342      }; */
343
344   A[0][1] = 1.0;
345   A[0][7] = 1.0;
346
347   A[1][1] = 1.0;
348   A[1][7] = 1.0;
349   A[1][8] = 1.0;
350
351   A[2][1] = 1.0;
352   A[2][8] = 1.0;
353
354   A[2][1] = 1.0;
355   A[2][8] = 1.0;
356
357   A[3][8] = 1.0;
358
359   A[4][0] = 1.0;
360   A[4][3] = 1.0;
361   A[4][9] = 1.0;
362
363   A[5][0] = 1.0;
364   A[5][3] = 1.0;
365   A[5][4] = 1.0;
366   A[5][9] = 1.0;
367
368   A[6][0] = 1.0;
369   A[6][4] = 1.0;
370   A[6][9] = 1.0;
371   A[6][10] = 1.0;
372
373   A[7][2] = 1.0;
374   A[7][4] = 1.0;
375   A[7][6] = 1.0;
376   A[7][9] = 1.0;
377   A[7][10] = 1.0;
378
379   A[8][2] = 1.0;
380   A[8][10] = 1.0;
381
382   A[9][5] = 1.0;
383   A[9][6] = 1.0;
384   A[9][9] = 1.0;
385
386
387   A[10][11] = 1.0;
388   A[11][12] = 1.0;
389   A[12][13] = 1.0;
390   A[13][14] = 1.0;
391   A[14][15] = 1.0;
392
393
394   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
395     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
396                                       func_vegas_fpi);
397   else if (method == LAGRANGE_RENO)
398     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
399                                       func_reno_fpi);
400
401   Sys = lmm_system_new();
402
403
404
405   tmp_name = (char **) calloc(31, sizeof(char *));
406
407   /*
408    * Creates the constraints
409    */
410   tmp_cnst = calloc(15, sizeof(lmm_constraint_t));
411   for (i = 0; i < 15; i++) {
412     tmp_name[i] = bprintf("C_%03d", i);
413     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
414   }
415
416
417   /*
418    * Creates the variables
419    */
420   tmp_var = calloc(16, sizeof(lmm_variable_t));
421   for (j = 0; j < 16; j++) {
422     tmp_name[i + j] = bprintf("X_%03d", j);
423     tmp_var[j] =
424         lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
425     lmm_update_variable_latency(Sys, tmp_var[j], 1.0);
426   }
427
428   /*
429    * Link constraints and variables
430    */
431   for (i = 0; i < 15; i++) {
432     for (j = 0; j < 16; j++) {
433       if (A[i][j]) {
434         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
435       }
436     }
437   }
438
439
440
441   if (method == MAXMIN) {
442     lmm_solve(Sys);
443 #ifdef HAVE_SDP
444   } else if (method == SDP) {
445     sdp_solve(Sys);
446 #endif
447   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
448     lagrange_solve(Sys);
449   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
450     lagrange_solve(Sys);
451   } else {
452     xbt_assert0(0, "Invalid method");
453   }
454
455   for (j = 0; j < 16; j++) {
456     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
457   }
458
459   free(tmp_var);
460   free(tmp_cnst);
461   free(tmp_name);
462   lmm_system_free(Sys);
463 }
464
465 #ifdef __BORLANDC__
466 #pragma argsused
467 #endif
468
469 int main(int argc, char **argv)
470 {
471   xbt_init(&argc, argv);
472
473   INFO0("***** Test 1 (Max-Min)");
474   test1(MAXMIN);
475 #ifdef HAVE_SDP
476   INFO0("***** Test 1 (SDP)");
477   test1(SDP);
478 #endif
479   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Vegas)");
480   test1(LAGRANGE_VEGAS);
481   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Reno)");
482   test1(LAGRANGE_RENO);
483
484    
485    
486   INFO0("***** Test 2 (Max-Min)");
487   test2(MAXMIN);
488 #ifdef HAVE_SDP
489   INFO0("***** Test 2 (SDP)");
490   test2(SDP);
491 #endif
492   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Vegas)");
493   test2(LAGRANGE_VEGAS);
494   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Reno)");
495   test2(LAGRANGE_RENO);
496
497
498   INFO0("***** Test 3 (Max-Min)");
499   test3(MAXMIN);
500 #ifdef HAVE_SDP
501   INFO0("***** Test 3 (SDP)");
502   test3(SDP);
503 #endif
504   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Vegas)");
505   test3(LAGRANGE_VEGAS);
506   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Reno)");
507   test3(LAGRANGE_RENO);
508
509   return 0;
510 }