Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Df parameter of Low models is replaced by weight because it means the same to maxmin...
[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   SHOW_EXPR(min_error);
58
59   while (overall_error > min_error) {
60     SHOW_EXPR(overall_error);
61     if ((min_func > 0 && max_func > 0) ||
62         (min_func < 0 && max_func < 0) || (min_func > 0 && max_func < 0)) {
63       abort();
64     }
65
66     SHOW_EXPR(min);
67     SHOW_EXPR(min_func);
68     SHOW_EXPR(max);
69     SHOW_EXPR(max_func);
70
71     middle = (max + min) / 2.0;
72     if ((min == middle) || (max == middle)) {
73       break;
74     }
75     middle_func = func(middle);
76     SHOW_EXPR(middle);
77     SHOW_EXPR(middle_func);
78
79     if (middle_func < 0) {
80       min = middle;
81       min_func = middle_func;
82       overall_error = max_func - middle_func;
83     } else if (middle_func > 0) {
84       max = middle;
85       max_func = middle_func;
86       overall_error = middle_func-min_func;
87     } else {
88       overall_error = 0;
89     }
90   }
91   return ((min + max) / 2.0);
92 }
93
94 double a_test_1 = 0;
95 double b_test_1 = 0;
96 static double diff_lagrange_test_1(double x)
97 {
98   return -(3 / (1 + 3 * x * x / 2) -
99            3 / (2 * (3 * (a_test_1 - x) * (a_test_1 - x) / 2 + 1)) +
100            3 / (2 *
101                 (3 * (b_test_1 - a_test_1 + x) *
102                  (b_test_1 - a_test_1 + x) / 2 + 1)));
103 }
104
105 void test1(method_t method);
106 void test1(method_t method)
107 {
108   lmm_system_t Sys = NULL;
109   lmm_constraint_t L1 = NULL;
110   lmm_constraint_t L2 = NULL;
111   lmm_constraint_t L3 = NULL;
112
113   lmm_variable_t R_1_2_3 = NULL;
114   lmm_variable_t R_1 = NULL;
115   lmm_variable_t R_2 = NULL;
116   lmm_variable_t R_3 = NULL;
117
118   double a = 1.0, b = 10.0;
119
120   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
121     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
122                                       func_vegas_fpi);
123   else if (method == LAGRANGE_RENO)
124     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fpi,
125                                       func_reno_fpi);
126
127   Sys = lmm_system_new();
128   L1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L1", a);
129   L2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L2", b);
130   L3 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L3", a);
131
132   R_1_2_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1->2->3", 1.0, -1.0, 3);
133   R_1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1", 1.0, -1.0, 1);
134   R_2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 2", 1.0, -1.0, 1);
135   R_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 3", 1.0, -1.0, 1);
136
137   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1_2_3, 1.0);
138   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1, 1.0);
139   lmm_update_variable_weight(Sys, R_2, 1.0);
140   lmm_update_variable_weight(Sys, R_3, 1.0);
141
142   lmm_expand(Sys, L1, R_1_2_3, 1.0);
143   lmm_expand(Sys, L2, R_1_2_3, 1.0);
144   lmm_expand(Sys, L3, R_1_2_3, 1.0);
145
146   lmm_expand(Sys, L1, R_1, 1.0);
147
148   lmm_expand(Sys, L2, R_2, 1.0);
149
150   lmm_expand(Sys, L3, R_3, 1.0);
151
152
153   if (method == MAXMIN) {
154     lmm_solve(Sys);
155 #ifdef HAVE_SDP
156   } else if (method == SDP) {
157     sdp_solve(Sys);
158 #endif
159   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
160     double x = 3 * a / 4 - 3 * b / 8 +
161         sqrt(9 * b * b + 4 * a * a - 4 * a * b) / 8;
162     /* Computed with mupad and D_f=1.0 */
163     double max_deviation = 0.0;
164     if (x > a) {
165       x = a;
166     }
167     if (x < 0) {
168       x = 0;
169     }
170
171     lagrange_solve(Sys);
172
173     max_deviation =
174         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
175     max_deviation =
176         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
177     max_deviation =
178         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
179     max_deviation =
180         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
181
182     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
183       WARN1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
184       WARN1("Found x = %1.20f", x);
185       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
186             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
187       WARN2("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
188             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
189       WARN2("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
190             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
191       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
192             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
193     }
194   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
195     double x;
196     double max_deviation = 0.0;
197
198     a_test_1 = a;
199     b_test_1 = b;
200     x = dichotomy(diff_lagrange_test_1, 0, a, 1e-13);
201
202     if (x < 0)
203       x = 0;
204     if (x > a)
205       x = a;
206     lagrange_solve(Sys);
207
208     max_deviation =
209         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
210     max_deviation =
211         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
212     max_deviation =
213         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
214     max_deviation =
215         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
216
217     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
218       WARN1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
219       WARN1("Found x = %1.20f", x);
220       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
221             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
222       WARN2("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
223             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
224       WARN2("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
225             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
226       WARN2("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
227             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
228     }
229   } else {
230     xbt_assert0(0, "Invalid method");
231   }
232
233   PRINT_VAR(R_1_2_3);
234   PRINT_VAR(R_1);
235   PRINT_VAR(R_2);
236   PRINT_VAR(R_3);
237
238   lmm_system_free(Sys);
239 }
240
241 void test2(method_t method);
242 void test2(method_t method)
243 {
244   lmm_system_t Sys = NULL;
245   lmm_constraint_t CPU1 = NULL;
246   lmm_constraint_t CPU2 = NULL;
247
248   lmm_variable_t T1 = NULL;
249   lmm_variable_t T2 = NULL;
250
251
252   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
253     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
254                                       func_vegas_fpi);
255   else if (method == LAGRANGE_RENO)
256     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
257                                       func_reno_fpi);
258
259   Sys = lmm_system_new();
260   CPU1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU1", 200.0);
261   CPU2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU2", 100.0);
262
263   T1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T1", 1.0, -1.0, 1);
264   T2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T2", 1.0, -1.0, 1);
265
266   lmm_update_variable_weight(Sys, T1, 1.0);
267   lmm_update_variable_weight(Sys, T2, 1.0);
268
269
270   lmm_expand(Sys, CPU1, T1, 1.0);
271   lmm_expand(Sys, CPU2, T2, 1.0);
272
273
274
275   if (method == MAXMIN) {
276     lmm_solve(Sys);
277 #ifdef HAVE_SDP
278   } else if (method == SDP) {
279     sdp_solve(Sys);
280 #endif
281   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
282     lagrange_solve(Sys);
283   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
284     lagrange_solve(Sys);
285   } else {
286     xbt_assert0(0, "Invalid method");
287   }
288
289   PRINT_VAR(T1);
290   PRINT_VAR(T2);
291
292   lmm_system_free(Sys);
293 }
294
295
296
297 void test3(method_t method);
298 void test3(method_t method)
299 {
300   int flows = 11;
301   int links = 10;
302
303   int i = 0;
304   int j = 0;
305
306   double **A;
307
308   lmm_system_t Sys = NULL;
309   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
310   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
311   char **tmp_name;
312
313
314   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
315   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
316
317     1, 1, 1, 1, 1
318   };
319         
320   /*A = xbt_new0(double*, links + 5);*/
321   A = xbt_new0(double*, links + 5);
322
323   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
324     A[i] = xbt_new0(double, flows + 5);
325     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
326       A[i][j] = 0.0;
327
328       if (i >= links || j >= flows) {
329         A[i][j] = 0.0;
330       }
331     }
332   }
333
334   /*matrix that store the constraints/topollogy */
335   /*double A[15][16]=
336      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
337      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
338      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
339      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
340      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
341      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
342      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
343      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
344      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
345      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
346
347      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
348      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
349      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
350      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
351      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
352      }; */
353
354   A[0][1] = 1.0;
355   A[0][7] = 1.0;
356
357   A[1][1] = 1.0;
358   A[1][7] = 1.0;
359   A[1][8] = 1.0;
360
361   A[2][1] = 1.0;
362   A[2][8] = 1.0;
363
364   A[2][1] = 1.0;
365   A[2][8] = 1.0;
366
367   A[3][8] = 1.0;
368
369   A[4][0] = 1.0;
370   A[4][3] = 1.0;
371   A[4][9] = 1.0;
372
373   A[5][0] = 1.0;
374   A[5][3] = 1.0;
375   A[5][4] = 1.0;
376   A[5][9] = 1.0;
377
378   A[6][0] = 1.0;
379   A[6][4] = 1.0;
380   A[6][9] = 1.0;
381   A[6][10] = 1.0;
382
383   A[7][2] = 1.0;
384   A[7][4] = 1.0;
385   A[7][6] = 1.0;
386   A[7][9] = 1.0;
387   A[7][10] = 1.0;
388
389   A[8][2] = 1.0;
390   A[8][10] = 1.0;
391
392   A[9][5] = 1.0;
393   A[9][6] = 1.0;
394   A[9][9] = 1.0;
395
396
397   A[10][11] = 1.0;
398   A[11][12] = 1.0;
399   A[12][13] = 1.0;
400   A[13][14] = 1.0;
401   A[14][15] = 1.0;
402
403
404   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
405     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
406                                       func_vegas_fpi);
407   else if (method == LAGRANGE_RENO)
408     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
409                                       func_reno_fpi);
410
411   Sys = lmm_system_new();
412
413
414
415   tmp_name = xbt_new0(char *,31);
416
417   /*
418    * Creates the constraints
419    */
420   tmp_cnst = xbt_new0(lmm_constraint_t,15);
421   for (i = 0; i < 15; i++) {
422     tmp_name[i] = bprintf("C_%03d", i);
423     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
424   }
425
426
427   /*
428    * Creates the variables
429    */
430   tmp_var = xbt_new0(lmm_variable_t,16);
431   for (j = 0; j < 16; j++) {
432     tmp_name[i + j] = bprintf("X_%03d", j);
433     tmp_var[j] =
434         lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
435     lmm_update_variable_weight(Sys, tmp_var[j], 1.0);
436   }
437
438   /*
439    * Link constraints and variables
440    */
441   for (i = 0; i < 15; i++) {
442     for (j = 0; j < 16; j++) {
443       if (A[i][j]) {
444         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
445       }
446     }
447   }
448
449
450
451   if (method == MAXMIN) {
452     lmm_solve(Sys);
453 #ifdef HAVE_SDP
454   } else if (method == SDP) {
455     sdp_solve(Sys);
456 #endif
457   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
458     lagrange_solve(Sys);
459   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
460     lagrange_solve(Sys);
461   } else {
462     xbt_assert0(0, "Invalid method");
463   }
464
465   for (j = 0; j < 16; j++) {
466     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
467   }
468
469   free(tmp_var);
470   free(tmp_cnst);
471   free(tmp_name);
472   lmm_system_free(Sys);
473 }
474
475 #ifdef __BORLANDC__
476 #pragma argsused
477 #endif
478
479 int main(int argc, char **argv)
480 {
481   xbt_init(&argc, argv);
482
483   INFO0("***** Test 1 (Max-Min)");
484   test1(MAXMIN);
485 #ifdef HAVE_SDP
486   INFO0("***** Test 1 (SDP)");
487   test1(SDP);
488 #endif
489   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Vegas)");
490   test1(LAGRANGE_VEGAS);
491   INFO0("***** Test 1 (Lagrange - Reno)");
492   test1(LAGRANGE_RENO);
493
494    
495    
496   INFO0("***** Test 2 (Max-Min)");
497   test2(MAXMIN);
498 #ifdef HAVE_SDP
499   INFO0("***** Test 2 (SDP)");
500   test2(SDP);
501 #endif
502   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Vegas)");
503   test2(LAGRANGE_VEGAS);
504   INFO0("***** Test 2 (Lagrange - Reno)");
505   test2(LAGRANGE_RENO);
506
507
508   INFO0("***** Test 3 (Max-Min)");
509   test3(MAXMIN);
510 #ifdef HAVE_SDP
511   INFO0("***** Test 3 (SDP)");
512   test3(SDP);
513 #endif
514   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Vegas)");
515   test3(LAGRANGE_VEGAS);
516   INFO0("***** Test 3 (Lagrange - Reno)");
517   test3(LAGRANGE_RENO);
518
519   return 0;
520 }