Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
c331b2959a605f54bdbe40b102622a70dfb1ef09
[simgrid.git] / testsuite / surf / lmm_usage.c
1 /* A few tests for the maxmin library                                       */
2
3 /* Copyright (c) 2007, 2008, 2009, 2010. 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 #ifdef __BORLANDC__
10 #pragma hdrstop
11 #endif
12
13 #include "xbt/sysdep.h"
14 #include "surf/maxmin.h"
15 #include "xbt/log.h"
16 #include "xbt/module.h"
17 #include <math.h>
18
19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(surf_test,
20                              "Messages specific for surf example");
21
22 #define PRINT_VAR(var) XBT_DEBUG(#var " = %g",lmm_variable_getvalue(var));
23 #define SHOW_EXPR(expr) XBT_DEBUG(#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 =
168         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
169     max_deviation =
170         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
171     max_deviation =
172         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
173     max_deviation =
174         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
175
176     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
177       XBT_WARN("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
178       XBT_WARN("Found x = %1.20f", x);
179       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
180             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
181       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
182             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
183       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
184             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
185       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
186             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
187     }
188   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
189     double x;
190     double max_deviation = 0.0;
191
192     a_test_1 = a;
193     b_test_1 = b;
194     x = dichotomy(diff_lagrange_test_1, 0, a, 1e-13);
195
196     if (x < 0)
197       x = 0;
198     if (x > a)
199       x = a;
200     lagrange_solve(Sys);
201
202     max_deviation =
203         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
204     max_deviation =
205         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
206     max_deviation =
207         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
208     max_deviation =
209         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
210
211     if (max_deviation > MAXMIN_PRECISION) {
212       XBT_WARN("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
213       XBT_WARN("Found x = %1.20f", x);
214       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1 = %g): %1.20f", x,
215             lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
216       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_2 = %g): %1.20f",
217             b - a + x, lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
218       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_3 = %g): %1.20f", x,
219             lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
220       XBT_WARN("Deviation from optimal solution (R_1_2_3 = %g): %1.20f",
221             a - x, lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
222     }
223   } else {
224     xbt_die( "Invalid method");
225   }
226
227   PRINT_VAR(R_1_2_3);
228   PRINT_VAR(R_1);
229   PRINT_VAR(R_2);
230   PRINT_VAR(R_3);
231
232   lmm_variable_free(Sys, R_1_2_3);
233   lmm_variable_free(Sys, R_1);
234   lmm_variable_free(Sys, R_2);
235   lmm_variable_free(Sys, R_3);
236   lmm_system_free(Sys);
237 }
238
239 void test2(method_t method);
240 void test2(method_t method)
241 {
242   lmm_system_t Sys = NULL;
243   lmm_constraint_t CPU1 = NULL;
244   lmm_constraint_t CPU2 = NULL;
245
246   lmm_variable_t T1 = NULL;
247   lmm_variable_t T2 = NULL;
248
249
250   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
251     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
252                                       func_vegas_fpi);
253   else if (method == LAGRANGE_RENO)
254     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
255                                       func_reno_fpi);
256
257   Sys = lmm_system_new();
258   CPU1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU1", 200.0);
259   CPU2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU2", 100.0);
260
261   T1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T1", 1.0, -1.0, 1);
262   T2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T2", 1.0, -1.0, 1);
263
264   lmm_update_variable_weight(Sys, T1, 1.0);
265   lmm_update_variable_weight(Sys, T2, 1.0);
266
267
268   lmm_expand(Sys, CPU1, T1, 1.0);
269   lmm_expand(Sys, CPU2, T2, 1.0);
270
271
272
273   if (method == MAXMIN) {
274     lmm_solve(Sys);
275   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
276     lagrange_solve(Sys);
277   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
278     lagrange_solve(Sys);
279   } else {
280     xbt_die("Invalid method");
281   }
282
283   PRINT_VAR(T1);
284   PRINT_VAR(T2);
285
286   lmm_variable_free(Sys, T1);
287   lmm_variable_free(Sys, T2);
288   lmm_system_free(Sys);
289 }
290
291
292
293 void test3(method_t method);
294 void test3(method_t method)
295 {
296   int flows = 11;
297   int links = 10;
298
299   int i = 0;
300   int j = 0;
301
302   double **A;
303
304   lmm_system_t Sys = NULL;
305   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
306   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
307   char **tmp_name;
308
309
310   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
311   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
312
313     1, 1, 1, 1, 1
314   };
315
316   A = xbt_new0(double *, links + 5);
317
318   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
319     A[i] = xbt_new0(double, flows + 5);
320     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
321       A[i][j] = 0.0;
322
323       if (i >= links || j >= flows) {
324         A[i][j] = 0.0;
325       }
326     }
327   }
328
329   /*matrix that store the constraints/topollogy */
330   /*double A[15][16]=
331      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
332      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
333      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
334      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
335      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
336      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
337      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
338      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
339      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
340      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
341
342      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
343      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
344      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
345      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
346      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
347      }; */
348
349   A[0][1] = 1.0;
350   A[0][7] = 1.0;
351
352   A[1][1] = 1.0;
353   A[1][7] = 1.0;
354   A[1][8] = 1.0;
355
356   A[2][1] = 1.0;
357   A[2][8] = 1.0;
358
359   A[2][1] = 1.0;
360   A[2][8] = 1.0;
361
362   A[3][8] = 1.0;
363
364   A[4][0] = 1.0;
365   A[4][3] = 1.0;
366   A[4][9] = 1.0;
367
368   A[5][0] = 1.0;
369   A[5][3] = 1.0;
370   A[5][4] = 1.0;
371   A[5][9] = 1.0;
372
373   A[6][0] = 1.0;
374   A[6][4] = 1.0;
375   A[6][9] = 1.0;
376   A[6][10] = 1.0;
377
378   A[7][2] = 1.0;
379   A[7][4] = 1.0;
380   A[7][6] = 1.0;
381   A[7][9] = 1.0;
382   A[7][10] = 1.0;
383
384   A[8][2] = 1.0;
385   A[8][10] = 1.0;
386
387   A[9][5] = 1.0;
388   A[9][6] = 1.0;
389   A[9][9] = 1.0;
390
391
392   A[10][11] = 1.0;
393   A[11][12] = 1.0;
394   A[12][13] = 1.0;
395   A[13][14] = 1.0;
396   A[14][15] = 1.0;
397
398
399   if (method == LAGRANGE_VEGAS)
400     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_f, func_vegas_fp,
401                                       func_vegas_fpi);
402   else if (method == LAGRANGE_RENO)
403     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_f, func_reno_fp,
404                                       func_reno_fpi);
405
406   Sys = lmm_system_new();
407
408
409
410   tmp_name = xbt_new0(char *, 31);
411
412   /*
413    * Creates the constraints
414    */
415   tmp_cnst = xbt_new0(lmm_constraint_t, 15);
416   for (i = 0; i < 15; i++) {
417     tmp_name[i] = bprintf("C_%03d", i);
418     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
419   }
420
421
422   /*
423    * Creates the variables
424    */
425   tmp_var = xbt_new0(lmm_variable_t, 16);
426   for (j = 0; j < 16; j++) {
427     tmp_name[i + j] = bprintf("X_%03d", j);
428     tmp_var[j] =
429         lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
430     lmm_update_variable_weight(Sys, tmp_var[j], 1.0);
431   }
432
433   /*
434    * Link constraints and variables
435    */
436   for (i = 0; i < 15; i++) {
437     for (j = 0; j < 16; j++) {
438       if (A[i][j]) {
439         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
440       }
441     }
442   }
443
444
445
446   if (method == MAXMIN) {
447     lmm_solve(Sys);
448   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
449     lagrange_solve(Sys);
450   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
451     lagrange_solve(Sys);
452   } else {
453     xbt_die("Invalid method");
454   }
455
456   for (j = 0; j < 16; j++) {
457     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
458   }
459
460   for (j = 0; j < 16; j++)
461     lmm_variable_free(Sys, tmp_var[j]);
462   xbt_free(tmp_var);
463   xbt_free(tmp_cnst);
464   for (i = 0; i < 31; i++)
465     xbt_free(tmp_name[i]);
466   xbt_free(tmp_name);
467   lmm_system_free(Sys);
468   for (i = 0; i < links + 5; i++)
469     xbt_free(A[i]);
470   xbt_free(A);
471 }
472
473 #ifdef __BORLANDC__
474 #pragma argsused
475 #endif
476
477 int main(int argc, char **argv)
478 {
479   xbt_init(&argc, argv);
480
481   XBT_INFO("***** Test 1 (Max-Min)");
482   test1(MAXMIN);
483   XBT_INFO("***** Test 1 (Lagrange - Vegas)");
484   test1(LAGRANGE_VEGAS);
485   XBT_INFO("***** Test 1 (Lagrange - Reno)");
486   test1(LAGRANGE_RENO);
487
488
489
490   XBT_INFO("***** Test 2 (Max-Min)");
491   test2(MAXMIN);
492   XBT_INFO("***** Test 2 (Lagrange - Vegas)");
493   test2(LAGRANGE_VEGAS);
494   XBT_INFO("***** Test 2 (Lagrange - Reno)");
495   test2(LAGRANGE_RENO);
496
497
498   XBT_INFO("***** Test 3 (Max-Min)");
499   test3(MAXMIN);
500   XBT_INFO("***** Test 3 (Lagrange - Vegas)");
501   test3(LAGRANGE_VEGAS);
502   XBT_INFO("***** Test 3 (Lagrange - Reno)");
503   test3(LAGRANGE_RENO);
504
505   return 0;
506 }