Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
plug a memleak
[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, "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   xbt_exit();
490   return 0;
491 }