Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Remove borland-compiler related cruft
[simgrid.git] / teshsuite / surf / lmm_usage / lmm_usage.c
1 /* A few tests for the maxmin library                                       */
2
3 /* Copyright (c) 2007-2014. The SimGrid Team.
4  * All rights reserved.                                                     */
5
6 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
8
9 #include "xbt/sysdep.h"
10 #include "surf/maxmin.h"
11 #include "xbt/log.h"
12 #include "xbt/module.h"
13 #include <math.h>
14
15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(surf_test,
16                              "Messages specific for surf example");
17
18 #define PRINT_VAR(var) XBT_DEBUG(#var " = %g",lmm_variable_getvalue(var));
19 #define SHOW_EXPR(expr) XBT_DEBUG(#expr " = %g",expr);
20
21 /*                               */
22 /*        ______                 */
23 /*  ==l1==  L2  ==L3==           */
24 /*        ------                 */
25 /*                               */
26
27 typedef enum {
28   MAXMIN,
29   LAGRANGE_RENO,
30   LAGRANGE_VEGAS
31 } method_t;
32
33 static double dichotomy(double func(double), double min, double max,
34                         double min_error)
35 {
36   double middle;
37   double min_func, max_func, middle_func;
38
39   double overall_error = 2 * min_error;
40
41   min_func = func(min);
42   max_func = func(max);
43
44   if ((min_func > 0 && max_func > 0))
45     return min - 1.0;
46   if ((min_func < 0 && max_func < 0))
47     return max + 1.0;
48   if ((min_func > 0 && max_func < 0))
49     abort();
50
51   SHOW_EXPR(min_error);
52
53   while (overall_error > min_error) {
54     SHOW_EXPR(overall_error);
55     if ((min_func > 0 && max_func > 0) ||
56         (min_func < 0 && max_func < 0) || (min_func > 0 && max_func < 0)) {
57       abort();
58     }
59
60     SHOW_EXPR(min);
61     SHOW_EXPR(min_func);
62     SHOW_EXPR(max);
63     SHOW_EXPR(max_func);
64
65     middle = (max + min) / 2.0;
66     if ((min == middle) || (max == middle)) {
67       break;
68     }
69     middle_func = func(middle);
70     SHOW_EXPR(middle);
71     SHOW_EXPR(middle_func);
72
73     if (middle_func < 0) {
74       min = middle;
75       min_func = middle_func;
76       overall_error = max_func - middle_func;
77     } else if (middle_func > 0) {
78       max = middle;
79       max_func = middle_func;
80       overall_error = middle_func - min_func;
81     } else {
82       overall_error = 0;
83     }
84   }
85   return ((min + max) / 2.0);
86 }
87
88 double a_test_1 = 0;
89 double b_test_1 = 0;
90 static double diff_lagrange_test_1(double x)
91 {
92   return -(3 / (1 + 3 * x * x / 2) -
93            3 / (2 * (3 * (a_test_1 - x) * (a_test_1 - x) / 2 + 1)) +
94            3 / (2 *
95                 (3 * (b_test_1 - a_test_1 + x) *
96                  (b_test_1 - a_test_1 + x) / 2 + 1)));
97 }
98
99 void test1(method_t method);
100 void test1(method_t method)
101 {
102   lmm_system_t Sys = NULL;
103   lmm_constraint_t L1 = NULL;
104   lmm_constraint_t L2 = NULL;
105   lmm_constraint_t L3 = NULL;
106
107   lmm_variable_t R_1_2_3 = NULL;
108   lmm_variable_t R_1 = NULL;
109   lmm_variable_t R_2 = NULL;
110   lmm_variable_t R_3 = NULL;
111
112   double a = 1.0, b = 10.0;
113
114   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
115     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
116                                       func_vegas_fpi);
117   else if (method == LAGRANGE_RENO)
118     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fpi,
119                                       func_reno_fpi);
120
121   Sys = lmm_system_new(1);
122   L1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L1", a);
123   L2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L2", b);
124   L3 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L3", a);
125
126   R_1_2_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1->2->3", 1.0, -1.0, 3);
127   R_1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1", 1.0, -1.0, 1);
128   R_2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 2", 1.0, -1.0, 1);
129   R_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 3", 1.0, -1.0, 1);
130
131   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1_2_3, 1.0);
132   lmm_update_variable_weight(Sys, R_1, 1.0);
133   lmm_update_variable_weight(Sys, R_2, 1.0);
134   lmm_update_variable_weight(Sys, R_3, 1.0);
135
136   lmm_expand(Sys, L1, R_1_2_3, 1.0);
137   lmm_expand(Sys, L2, R_1_2_3, 1.0);
138   lmm_expand(Sys, L3, R_1_2_3, 1.0);
139
140   lmm_expand(Sys, L1, R_1, 1.0);
141
142   lmm_expand(Sys, L2, R_2, 1.0);
143
144   lmm_expand(Sys, L3, R_3, 1.0);
145
146
147   if (method == MAXMIN) {
148     lmm_solve(Sys);
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 > 0.00001) { // Legacy value used in lagrange.c
173       XBT_WARN("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
174       XBT_WARN("Found x = %1.20f", x);
175       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
176             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
177       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
178             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
179       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
180             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
181       XBT_WARN("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-13);
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 > 0.00001) { // Legacy value used in lagrange.c
208       XBT_WARN("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
209       XBT_WARN("Found x = %1.20f", x);
210       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
211             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
212       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
213             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
214       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
215             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
216       XBT_WARN("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_die( "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_variable_free(Sys, R_1_2_3);
229   lmm_variable_free(Sys, R_1);
230   lmm_variable_free(Sys, R_2);
231   lmm_variable_free(Sys, R_3);
232   lmm_system_free(Sys);
233 }
234
235 void test2(method_t method);
236 void test2(method_t method)
237 {
238   lmm_system_t Sys = NULL;
239   lmm_constraint_t CPU1 = NULL;
240   lmm_constraint_t CPU2 = NULL;
241
242   lmm_variable_t T1 = NULL;
243   lmm_variable_t T2 = NULL;
244
245
246   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
247     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
248                                       func_vegas_fpi);
249   else if (method == LAGRANGE_RENO)
250     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
251                                       func_reno_fpi);
252
253   Sys = lmm_system_new(1);
254   CPU1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU1", 200.0);
255   CPU2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU2", 100.0);
256
257   T1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T1", 1.0, -1.0, 1);
258   T2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T2", 1.0, -1.0, 1);
259
260   lmm_update_variable_weight(Sys, T1, 1.0);
261   lmm_update_variable_weight(Sys, T2, 1.0);
262
263
264   lmm_expand(Sys, CPU1, T1, 1.0);
265   lmm_expand(Sys, CPU2, T2, 1.0);
266
267
268
269   if (method == MAXMIN) {
270     lmm_solve(Sys);
271   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
272     lagrange_solve(Sys);
273   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
274     lagrange_solve(Sys);
275   } else {
276     xbt_die("Invalid method");
277   }
278
279   PRINT_VAR(T1);
280   PRINT_VAR(T2);
281
282   lmm_variable_free(Sys, T1);
283   lmm_variable_free(Sys, T2);
284   lmm_system_free(Sys);
285 }
286
287
288
289 void test3(method_t method);
290 void test3(method_t method)
291 {
292   int flows = 11;
293   int links = 10;
294
295   int i = 0;
296   int j = 0;
297
298   double **A;
299
300   lmm_system_t Sys = NULL;
301   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
302   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
303   char **tmp_name;
304
305
306   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
307   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
308
309     1, 1, 1, 1, 1
310   };
311
312   A = xbt_new0(double *, links + 5);
313
314   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
315     A[i] = xbt_new0(double, flows + 5);
316     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
317       A[i][j] = 0.0;
318
319       if (i >= links || j >= flows) {
320         A[i][j] = 0.0;
321       }
322     }
323   }
324
325   /*matrix that store the constraints/topollogy */
326   /*double A[15][16]=
327      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
328      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
329      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
330      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
331      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
332      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
333      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
334      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
335      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
336      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
337
338      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
339      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
340      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
341      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
342      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
343      }; */
344
345   A[0][1] = 1.0;
346   A[0][7] = 1.0;
347
348   A[1][1] = 1.0;
349   A[1][7] = 1.0;
350   A[1][8] = 1.0;
351
352   A[2][1] = 1.0;
353   A[2][8] = 1.0;
354
355   A[2][1] = 1.0;
356   A[2][8] = 1.0;
357
358   A[3][8] = 1.0;
359
360   A[4][0] = 1.0;
361   A[4][3] = 1.0;
362   A[4][9] = 1.0;
363
364   A[5][0] = 1.0;
365   A[5][3] = 1.0;
366   A[5][4] = 1.0;
367   A[5][9] = 1.0;
368
369   A[6][0] = 1.0;
370   A[6][4] = 1.0;
371   A[6][9] = 1.0;
372   A[6][10] = 1.0;
373
374   A[7][2] = 1.0;
375   A[7][4] = 1.0;
376   A[7][6] = 1.0;
377   A[7][9] = 1.0;
378   A[7][10] = 1.0;
379
380   A[8][2] = 1.0;
381   A[8][10] = 1.0;
382
383   A[9][5] = 1.0;
384   A[9][6] = 1.0;
385   A[9][9] = 1.0;
386
387
388   A[10][11] = 1.0;
389   A[11][12] = 1.0;
390   A[12][13] = 1.0;
391   A[13][14] = 1.0;
392   A[14][15] = 1.0;
393
394
395   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
396     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
397                                       func_vegas_fpi);
398   else if (method == LAGRANGE_RENO)
399     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
400                                       func_reno_fpi);
401
402   Sys = lmm_system_new(1);
403
404
405
406   tmp_name = xbt_new0(char *, 31);
407
408   /*
409    * Creates the constraints
410    */
411   tmp_cnst = xbt_new0(lmm_constraint_t, 15);
412   for (i = 0; i < 15; i++) {
413     tmp_name[i] = bprintf("C_%03d", i);
414     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
415   }
416
417
418   /*
419    * Creates the variables
420    */
421   tmp_var = xbt_new0(lmm_variable_t, 16);
422   for (j = 0; j < 16; j++) {
423     tmp_name[i + j] = bprintf("X_%03d", j);
424     tmp_var[j] =
425         lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
426     lmm_update_variable_weight(Sys, tmp_var[j], 1.0);
427   }
428
429   /*
430    * Link constraints and variables
431    */
432   for (i = 0; i < 15; i++) {
433     for (j = 0; j < 16; j++) {
434       if (A[i][j]) {
435         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
436       }
437     }
438   }
439
440
441
442   if (method == MAXMIN) {
443     lmm_solve(Sys);
444   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
445     lagrange_solve(Sys);
446   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
447     lagrange_solve(Sys);
448   } else {
449     xbt_die("Invalid method");
450   }
451
452   for (j = 0; j < 16; j++) {
453     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
454   }
455
456   for (j = 0; j < 16; j++)
457     lmm_variable_free(Sys, tmp_var[j]);
458   xbt_free(tmp_var);
459   xbt_free(tmp_cnst);
460   for (i = 0; i < 31; i++)
461     xbt_free(tmp_name[i]);
462   xbt_free(tmp_name);
463   lmm_system_free(Sys);
464   for (i = 0; i < links + 5; i++)
465     xbt_free(A[i]);
466   xbt_free(A);
467 }
468
469 int main(int argc, char **argv)
470 {
471   xbt_init(&argc, argv);
472
473   XBT_INFO("***** Test 1 (Max-Min)");
474   test1(MAXMIN);
475   XBT_INFO("***** Test 1 (Lagrange - Vegas)");
476   test1(LAGRANGE_VEGAS);
477   XBT_INFO("***** Test 1 (Lagrange - Reno)");
478   test1(LAGRANGE_RENO);
479
480
481
482   XBT_INFO("***** Test 2 (Max-Min)");
483   test2(MAXMIN);
484   XBT_INFO("***** Test 2 (Lagrange - Vegas)");
485   test2(LAGRANGE_VEGAS);
486   XBT_INFO("***** Test 2 (Lagrange - Reno)");
487   test2(LAGRANGE_RENO);
488
489
490   XBT_INFO("***** Test 3 (Max-Min)");
491   test3(MAXMIN);
492   XBT_INFO("***** Test 3 (Lagrange - Vegas)");
493   test3(LAGRANGE_VEGAS);
494   XBT_INFO("***** Test 3 (Lagrange - Reno)");
495   test3(LAGRANGE_RENO);
496
497   return 0;
498 }