source: vis_dev/glu-2.3/src/cuBdd/cuddReorder.c @ 21

Last change on this file since 21 was 13, checked in by cecile, 13 years ago

library glu 2.3

File size: 58.2 KB
Line 
1/**CFile***********************************************************************
2
3  FileName    [cuddReorder.c]
4
5  PackageName [cudd]
6
7  Synopsis    [Functions for dynamic variable reordering.]
8
9  Description [External procedures included in this file:
10                <ul>
11                <li> Cudd_ReduceHeap()
12                <li> Cudd_ShuffleHeap()
13                </ul>
14        Internal procedures included in this module:
15                <ul>
16                <li> cuddDynamicAllocNode()
17                <li> cuddSifting()
18                <li> cuddSwapping()
19                <li> cuddNextHigh()
20                <li> cuddNextLow()
21                <li> cuddSwapInPlace()
22                <li> cuddBddAlignToZdd()
23                </ul>
24        Static procedures included in this module:
25                <ul>
26                <li> ddUniqueCompare()
27                <li> ddSwapAny()
28                <li> ddSiftingAux()
29                <li> ddSiftingUp()
30                <li> ddSiftingDown()
31                <li> ddSiftingBackward()
32                <li> ddReorderPreprocess()
33                <li> ddReorderPostprocess()
34                <li> ddShuffle()
35                <li> ddSiftUp()
36                <li> bddFixTree()
37                </ul>]
38
39  Author      [Shipra Panda, Bernard Plessier, Fabio Somenzi]
40
41  Copyright   [Copyright (c) 1995-2004, Regents of the University of Colorado
42
43  All rights reserved.
44
45  Redistribution and use in source and binary forms, with or without
46  modification, are permitted provided that the following conditions
47  are met:
48
49  Redistributions of source code must retain the above copyright
50  notice, this list of conditions and the following disclaimer.
51
52  Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
53  notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
54  documentation and/or other materials provided with the distribution.
55
56  Neither the name of the University of Colorado nor the names of its
57  contributors may be used to endorse or promote products derived from
58  this software without specific prior written permission.
59
60  THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
61  "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
62  LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
63  FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE
64  COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
65  INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
66  BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
67  LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER
68  CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
69  LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN
70  ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
71  POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.]
72
73******************************************************************************/
74
75#include "util.h"
76#include "cuddInt.h"
77
78/*---------------------------------------------------------------------------*/
79/* Constant declarations                                                     */
80/*---------------------------------------------------------------------------*/
81
82#define DD_MAX_SUBTABLE_SPARSITY 8
83#define DD_SHRINK_FACTOR 2
84
85/*---------------------------------------------------------------------------*/
86/* Stucture declarations                                                     */
87/*---------------------------------------------------------------------------*/
88
89/*---------------------------------------------------------------------------*/
90/* Type declarations                                                         */
91/*---------------------------------------------------------------------------*/
92
93/*---------------------------------------------------------------------------*/
94/* Variable declarations                                                     */
95/*---------------------------------------------------------------------------*/
96
97#ifndef lint
98static char rcsid[] DD_UNUSED = "$Id: cuddReorder.c,v 1.69 2009/02/21 18:24:10 fabio Exp $";
99#endif
100
101static  int     *entry;
102
103int     ddTotalNumberSwapping;
104#ifdef DD_STATS
105int     ddTotalNISwaps;
106#endif
107
108/*---------------------------------------------------------------------------*/
109/* Macro declarations                                                        */
110/*---------------------------------------------------------------------------*/
111
112/**AutomaticStart*************************************************************/
113
114/*---------------------------------------------------------------------------*/
115/* Static function prototypes                                                */
116/*---------------------------------------------------------------------------*/
117
118static int ddUniqueCompare (int *ptrX, int *ptrY);
119static Move * ddSwapAny (DdManager *table, int x, int y);
120static int ddSiftingAux (DdManager *table, int x, int xLow, int xHigh);
121static Move * ddSiftingUp (DdManager *table, int y, int xLow);
122static Move * ddSiftingDown (DdManager *table, int x, int xHigh);
123static int ddSiftingBackward (DdManager *table, int size, Move *moves);
124static int ddReorderPreprocess (DdManager *table);
125static int ddReorderPostprocess (DdManager *table);
126static int ddShuffle (DdManager *table, int *permutation);
127static int ddSiftUp (DdManager *table, int x, int xLow);
128static void bddFixTree (DdManager *table, MtrNode *treenode);
129static int ddUpdateMtrTree (DdManager *table, MtrNode *treenode, int *perm, int *invperm);
130static int ddCheckPermuation (DdManager *table, MtrNode *treenode, int *perm, int *invperm);
131
132/**AutomaticEnd***************************************************************/
133
134
135/*---------------------------------------------------------------------------*/
136/* Definition of exported functions                                          */
137/*---------------------------------------------------------------------------*/
138
139
140/**Function********************************************************************
141
142  Synopsis    [Main dynamic reordering routine.]
143
144  Description [Main dynamic reordering routine.
145  Calls one of the possible reordering procedures:
146  <ul>
147  <li>Swapping
148  <li>Sifting
149  <li>Symmetric Sifting
150  <li>Group Sifting
151  <li>Window Permutation
152  <li>Simulated Annealing
153  <li>Genetic Algorithm
154  <li>Dynamic Programming (exact)
155  </ul>
156
157  For sifting, symmetric sifting, group sifting, and window
158  permutation it is possible to request reordering to convergence.<p>
159
160  The core of all methods is the reordering procedure
161  cuddSwapInPlace() which swaps two adjacent variables and is based
162  on Rudell's paper.
163  Returns 1 in case of success; 0 otherwise. In the case of symmetric
164  sifting (with and without convergence) returns 1 plus the number of
165  symmetric variables, in case of success.]
166
167  SideEffects [Changes the variable order for all diagrams and clears
168  the cache.]
169
170******************************************************************************/
171int
172Cudd_ReduceHeap(
173  DdManager * table /* DD manager */,
174  Cudd_ReorderingType heuristic /* method used for reordering */,
175  int  minsize /* bound below which no reordering occurs */)
176{
177    DdHook *hook;
178    int result;
179    unsigned int nextDyn;
180#ifdef DD_STATS
181    unsigned int initialSize;
182    unsigned int finalSize;
183#endif
184    long localTime;
185
186    /* Don't reorder if there are too many dead nodes. */
187    if (table->keys - table->dead < (unsigned) minsize)
188        return(1);
189
190    if (heuristic == CUDD_REORDER_SAME) {
191        heuristic = table->autoMethod;
192    }
193    if (heuristic == CUDD_REORDER_NONE) {
194        return(1);
195    }
196
197    /* This call to Cudd_ReduceHeap does initiate reordering. Therefore
198    ** we count it.
199    */
200    table->reorderings++;
201
202    localTime = util_cpu_time();
203
204    /* Run the hook functions. */
205    hook = table->preReorderingHook;
206    while (hook != NULL) {
207        int res = (hook->f)(table, "BDD", (void *)heuristic);
208        if (res == 0) return(0);
209        hook = hook->next;
210    }
211
212    if (!ddReorderPreprocess(table)) return(0);
213    ddTotalNumberSwapping = 0;
214
215    if (table->keys > table->peakLiveNodes) {
216        table->peakLiveNodes = table->keys;
217    }
218#ifdef DD_STATS
219    initialSize = table->keys - table->isolated;
220    ddTotalNISwaps = 0;
221
222    switch(heuristic) {
223    case CUDD_REORDER_RANDOM:
224    case CUDD_REORDER_RANDOM_PIVOT:
225        (void) fprintf(table->out,"#:I_RANDOM  ");
226        break;
227    case CUDD_REORDER_SIFT:
228    case CUDD_REORDER_SIFT_CONVERGE:
229    case CUDD_REORDER_SYMM_SIFT:
230    case CUDD_REORDER_SYMM_SIFT_CONV:
231    case CUDD_REORDER_GROUP_SIFT:
232    case CUDD_REORDER_GROUP_SIFT_CONV:
233        (void) fprintf(table->out,"#:I_SIFTING ");
234        break;
235    case CUDD_REORDER_WINDOW2:
236    case CUDD_REORDER_WINDOW3:
237    case CUDD_REORDER_WINDOW4:
238    case CUDD_REORDER_WINDOW2_CONV:
239    case CUDD_REORDER_WINDOW3_CONV:
240    case CUDD_REORDER_WINDOW4_CONV:
241        (void) fprintf(table->out,"#:I_WINDOW  ");
242        break;
243    case CUDD_REORDER_ANNEALING:
244        (void) fprintf(table->out,"#:I_ANNEAL  ");
245        break;
246    case CUDD_REORDER_GENETIC:
247        (void) fprintf(table->out,"#:I_GENETIC ");
248        break;
249    case CUDD_REORDER_LINEAR:
250    case CUDD_REORDER_LINEAR_CONVERGE:
251        (void) fprintf(table->out,"#:I_LINSIFT ");
252        break;
253    case CUDD_REORDER_EXACT:
254        (void) fprintf(table->out,"#:I_EXACT   ");
255        break;
256    default:
257        return(0);
258    }
259    (void) fprintf(table->out,"%8d: initial size",initialSize);
260#endif
261
262    /* See if we should use alternate threshold for maximum growth. */
263    if (table->reordCycle && table->reorderings % table->reordCycle == 0) {
264        double saveGrowth = table->maxGrowth;
265        table->maxGrowth = table->maxGrowthAlt;
266        result = cuddTreeSifting(table,heuristic);
267        table->maxGrowth = saveGrowth;
268    } else {
269        result = cuddTreeSifting(table,heuristic);
270    }
271
272#ifdef DD_STATS
273    (void) fprintf(table->out,"\n");
274    finalSize = table->keys - table->isolated;
275    (void) fprintf(table->out,"#:F_REORDER %8d: final size\n",finalSize);
276    (void) fprintf(table->out,"#:T_REORDER %8g: total time (sec)\n",
277                   ((double)(util_cpu_time() - localTime)/1000.0));
278    (void) fprintf(table->out,"#:N_REORDER %8d: total swaps\n",
279                   ddTotalNumberSwapping);
280    (void) fprintf(table->out,"#:M_REORDER %8d: NI swaps\n",ddTotalNISwaps);
281#endif
282
283    if (result == 0)
284        return(0);
285
286    if (!ddReorderPostprocess(table))
287        return(0);
288
289    if (table->realign) {
290        if (!cuddZddAlignToBdd(table))
291            return(0);
292    }
293
294    nextDyn = (table->keys - table->constants.keys + 1) *
295              DD_DYN_RATIO + table->constants.keys;
296    if (table->reorderings < 20 || nextDyn > table->nextDyn)
297        table->nextDyn = nextDyn;
298    else
299        table->nextDyn += 20;
300    table->reordered = 1;
301
302    /* Run hook functions. */
303    hook = table->postReorderingHook;
304    while (hook != NULL) {
305        int res = (hook->f)(table, "BDD", (void *)localTime);
306        if (res == 0) return(0);
307        hook = hook->next;
308    }
309    /* Update cumulative reordering time. */
310    table->reordTime += util_cpu_time() - localTime;
311
312    return(result);
313
314} /* end of Cudd_ReduceHeap */
315
316
317/**Function********************************************************************
318
319  Synopsis    [Reorders variables according to given permutation.]
320
321  Description [Reorders variables according to given permutation.
322  The i-th entry of the permutation array contains the index of the variable
323  that should be brought to the i-th level.  The size of the array should be
324  equal or greater to the number of variables currently in use.
325  Returns 1 in case of success; 0 otherwise.]
326
327  SideEffects [Changes the variable order for all diagrams and clears
328  the cache.]
329
330  SeeAlso [Cudd_ReduceHeap]
331
332******************************************************************************/
333int
334Cudd_ShuffleHeap(
335  DdManager * table /* DD manager */,
336  int * permutation /* required variable permutation */)
337{
338
339    int result;
340    int i;
341    int identity = 1;
342    int *perm;
343
344    /* Don't waste time in case of identity permutation. */
345    for (i = 0; i < table->size; i++) {
346        if (permutation[i] != table->invperm[i]) {
347            identity = 0;
348            break;
349        }
350    }
351    if (identity == 1) {
352        return(1);
353    }
354    if (!ddReorderPreprocess(table)) return(0);
355    if (table->keys > table->peakLiveNodes) {
356        table->peakLiveNodes = table->keys;
357    }
358
359    perm = ALLOC(int, table->size);
360    for (i = 0; i < table->size; i++)
361        perm[permutation[i]] = i;
362    if (!ddCheckPermuation(table,table->tree,perm,permutation)) {
363        FREE(perm);
364        return(0);
365    }
366    if (!ddUpdateMtrTree(table,table->tree,perm,permutation)) {
367        FREE(perm);
368        return(0);
369    }
370    FREE(perm);
371
372    result = ddShuffle(table,permutation);
373
374    if (!ddReorderPostprocess(table)) return(0);
375
376    return(result);
377
378} /* end of Cudd_ShuffleHeap */
379
380
381/*---------------------------------------------------------------------------*/
382/* Definition of internal functions                                          */
383/*---------------------------------------------------------------------------*/
384
385
386/**Function********************************************************************
387
388  Synopsis    [Dynamically allocates a Node.]
389
390  Description [Dynamically allocates a Node. This procedure is similar
391  to cuddAllocNode in Cudd_Table.c, but it does not attempt garbage
392  collection, because during reordering there are no dead nodes.
393  Returns a pointer to a new node if successful; NULL is memory is
394  full.]
395
396  SideEffects [None]
397
398  SeeAlso     [cuddAllocNode]
399
400******************************************************************************/
401DdNode *
402cuddDynamicAllocNode(
403  DdManager * table)
404{
405    int     i;
406    DdNodePtr *mem;
407    DdNode *list, *node;
408    extern DD_OOMFP MMoutOfMemory;
409    DD_OOMFP saveHandler;
410
411    if (table->nextFree == NULL) {        /* free list is empty */
412        /* Try to allocate a new block. */
413        saveHandler = MMoutOfMemory;
414        MMoutOfMemory = Cudd_OutOfMem;
415        mem = (DdNodePtr *) ALLOC(DdNode, DD_MEM_CHUNK + 1);
416        MMoutOfMemory = saveHandler;
417        if (mem == NULL && table->stash != NULL) {
418            FREE(table->stash);
419            table->stash = NULL;
420            /* Inhibit resizing of tables. */
421            table->maxCacheHard = table->cacheSlots - 1;
422            table->cacheSlack = - (int) (table->cacheSlots + 1);
423            for (i = 0; i < table->size; i++) {
424                table->subtables[i].maxKeys <<= 2;
425            }
426            mem = (DdNodePtr *) ALLOC(DdNode,DD_MEM_CHUNK + 1);
427        }
428        if (mem == NULL) {
429            /* Out of luck. Call the default handler to do
430            ** whatever it specifies for a failed malloc.  If this
431            ** handler returns, then set error code, print
432            ** warning, and return. */
433            (*MMoutOfMemory)(sizeof(DdNode)*(DD_MEM_CHUNK + 1));
434            table->errorCode = CUDD_MEMORY_OUT;
435#ifdef DD_VERBOSE
436            (void) fprintf(table->err,
437                           "cuddDynamicAllocNode: out of memory");
438            (void) fprintf(table->err,"Memory in use = %lu\n",
439                           table->memused);
440#endif
441            return(NULL);
442        } else {        /* successful allocation; slice memory */
443            unsigned long offset;
444            table->memused += (DD_MEM_CHUNK + 1) * sizeof(DdNode);
445            mem[0] = (DdNode *) table->memoryList;
446            table->memoryList = mem;
447
448            /* Here we rely on the fact that the size of a DdNode is a
449            ** power of 2 and a multiple of the size of a pointer.
450            ** If we align one node, all the others will be aligned
451            ** as well. */
452            offset = (unsigned long) mem & (sizeof(DdNode) - 1);
453            mem += (sizeof(DdNode) - offset) / sizeof(DdNodePtr);
454#ifdef DD_DEBUG
455            assert(((unsigned long) mem & (sizeof(DdNode) - 1)) == 0);
456#endif
457            list = (DdNode *) mem;
458
459            i = 1;
460            do {
461                list[i - 1].ref = 0;
462                list[i - 1].next = &list[i];
463            } while (++i < DD_MEM_CHUNK);
464
465            list[DD_MEM_CHUNK-1].ref = 0;
466            list[DD_MEM_CHUNK - 1].next = NULL;
467
468            table->nextFree = &list[0];
469        }
470    } /* if free list empty */
471
472    node = table->nextFree;
473    table->nextFree = node->next;
474    return (node);
475
476} /* end of cuddDynamicAllocNode */
477
478
479/**Function********************************************************************
480
481  Synopsis    [Implementation of Rudell's sifting algorithm.]
482
483  Description [Implementation of Rudell's sifting algorithm.
484  Assumes that no dead nodes are present.
485    <ol>
486    <li> Order all the variables according to the number of entries
487    in each unique table.
488    <li> Sift the variable up and down, remembering each time the
489    total size of the DD heap.
490    <li> Select the best permutation.
491    <li> Repeat 3 and 4 for all variables.
492    </ol>
493  Returns 1 if successful; 0 otherwise.]
494
495  SideEffects [None]
496
497******************************************************************************/
498int
499cuddSifting(
500  DdManager * table,
501  int  lower,
502  int  upper)
503{
504    int i;
505    int *var;
506    int size;
507    int x;
508    int result;
509#ifdef DD_STATS
510    int previousSize;
511#endif
512
513    size = table->size;
514
515    /* Find order in which to sift variables. */
516    var = NULL;
517    entry = ALLOC(int,size);
518    if (entry == NULL) {
519        table->errorCode = CUDD_MEMORY_OUT;
520        goto cuddSiftingOutOfMem;
521    }
522    var = ALLOC(int,size);
523    if (var == NULL) {
524        table->errorCode = CUDD_MEMORY_OUT;
525        goto cuddSiftingOutOfMem;
526    }
527
528    for (i = 0; i < size; i++) {
529        x = table->perm[i];
530        entry[i] = table->subtables[x].keys;
531        var[i] = i;
532    }
533
534    qsort((void *)var,size,sizeof(int),(DD_QSFP)ddUniqueCompare);
535
536    /* Now sift. */
537    for (i = 0; i < ddMin(table->siftMaxVar,size); i++) {
538        if (ddTotalNumberSwapping >= table->siftMaxSwap)
539            break;
540        x = table->perm[var[i]];
541
542        if (x < lower || x > upper || table->subtables[x].bindVar == 1)
543            continue;
544#ifdef DD_STATS
545        previousSize = table->keys - table->isolated;
546#endif
547        result = ddSiftingAux(table, x, lower, upper);
548        if (!result) goto cuddSiftingOutOfMem;
549#ifdef DD_STATS
550        if (table->keys < (unsigned) previousSize + table->isolated) {
551            (void) fprintf(table->out,"-");
552        } else if (table->keys > (unsigned) previousSize + table->isolated) {
553            (void) fprintf(table->out,"+");     /* should never happen */
554            (void) fprintf(table->err,"\nSize increased from %d to %d while sifting variable %d\n", previousSize, table->keys - table->isolated, var[i]);
555        } else {
556            (void) fprintf(table->out,"=");
557        }
558        fflush(table->out);
559#endif
560    }
561
562    FREE(var);
563    FREE(entry);
564
565    return(1);
566
567cuddSiftingOutOfMem:
568
569    if (entry != NULL) FREE(entry);
570    if (var != NULL) FREE(var);
571
572    return(0);
573
574} /* end of cuddSifting */
575
576
577/**Function********************************************************************
578
579  Synopsis    [Reorders variables by a sequence of (non-adjacent) swaps.]
580
581  Description [Implementation of Plessier's algorithm that reorders
582  variables by a sequence of (non-adjacent) swaps.
583    <ol>
584    <li> Select two variables (RANDOM or HEURISTIC).
585    <li> Permute these variables.
586    <li> If the nodes have decreased accept the permutation.
587    <li> Otherwise reconstruct the original heap.
588    <li> Loop.
589    </ol>
590  Returns 1 in case of success; 0 otherwise.]
591
592  SideEffects [None]
593
594******************************************************************************/
595int
596cuddSwapping(
597  DdManager * table,
598  int lower,
599  int upper,
600  Cudd_ReorderingType heuristic)
601{
602    int i, j;
603    int max, keys;
604    int nvars;
605    int x, y;
606    int iterate;
607    int previousSize;
608    Move *moves, *move;
609    int pivot;
610    int modulo;
611    int result;
612
613#ifdef DD_DEBUG
614    /* Sanity check */
615    assert(lower >= 0 && upper < table->size && lower <= upper);
616#endif
617
618    nvars = upper - lower + 1;
619    iterate = nvars;
620
621    for (i = 0; i < iterate; i++) {
622        if (ddTotalNumberSwapping >= table->siftMaxSwap)
623            break;
624        if (heuristic == CUDD_REORDER_RANDOM_PIVOT) {
625            max = -1;
626            for (j = lower; j <= upper; j++) {
627                if ((keys = table->subtables[j].keys) > max) {
628                    max = keys;
629                    pivot = j;
630                }
631            }
632
633            modulo = upper - pivot;
634            if (modulo == 0) {
635                y = pivot;
636            } else{
637                y = pivot + 1 + ((int) Cudd_Random() % modulo);
638            }
639
640            modulo = pivot - lower - 1;
641            if (modulo < 1) {
642                x = lower;
643            } else{
644                do {
645                    x = (int) Cudd_Random() % modulo;
646                } while (x == y);
647            }
648        } else {
649            x = ((int) Cudd_Random() % nvars) + lower;
650            do {
651                y = ((int) Cudd_Random() % nvars) + lower;
652            } while (x == y);
653        }
654        previousSize = table->keys - table->isolated;
655        moves = ddSwapAny(table,x,y);
656        if (moves == NULL) goto cuddSwappingOutOfMem;
657        result = ddSiftingBackward(table,previousSize,moves);
658        if (!result) goto cuddSwappingOutOfMem;
659        while (moves != NULL) {
660            move = moves->next;
661            cuddDeallocMove(table, moves);
662            moves = move;
663        }
664#ifdef DD_STATS
665        if (table->keys < (unsigned) previousSize + table->isolated) {
666            (void) fprintf(table->out,"-");
667        } else if (table->keys > (unsigned) previousSize + table->isolated) {
668            (void) fprintf(table->out,"+");     /* should never happen */
669        } else {
670            (void) fprintf(table->out,"=");
671        }
672        fflush(table->out);
673#endif
674#if 0
675        (void) fprintf(table->out,"#:t_SWAPPING %8d: tmp size\n",
676                       table->keys - table->isolated);
677#endif
678    }
679
680    return(1);
681
682cuddSwappingOutOfMem:
683    while (moves != NULL) {
684        move = moves->next;
685        cuddDeallocMove(table, moves);
686        moves = move;
687    }
688
689    return(0);
690
691} /* end of cuddSwapping */
692
693
694/**Function********************************************************************
695
696  Synopsis    [Finds the next subtable with a larger index.]
697
698  Description [Finds the next subtable with a larger index. Returns the
699  index.]
700
701  SideEffects [None]
702
703  SeeAlso     [cuddNextLow]
704
705******************************************************************************/
706int
707cuddNextHigh(
708  DdManager * table,
709  int  x)
710{
711    return(x+1);
712
713} /* end of cuddNextHigh */
714
715
716/**Function********************************************************************
717
718  Synopsis    [Finds the next subtable with a smaller index.]
719
720  Description [Finds the next subtable with a smaller index. Returns the
721  index.]
722
723  SideEffects [None]
724
725  SeeAlso     [cuddNextHigh]
726
727******************************************************************************/
728int
729cuddNextLow(
730  DdManager * table,
731  int  x)
732{
733    return(x-1);
734
735} /* end of cuddNextLow */
736
737
738/**Function********************************************************************
739
740  Synopsis    [Swaps two adjacent variables.]
741
742  Description [Swaps two adjacent variables. It assumes that no dead
743  nodes are present on entry to this procedure.  The procedure then
744  guarantees that no dead nodes will be present when it terminates.
745  cuddSwapInPlace assumes that x &lt; y.  Returns the number of keys in
746  the table if successful; 0 otherwise.]
747
748  SideEffects [None]
749
750******************************************************************************/
751int
752cuddSwapInPlace(
753  DdManager * table,
754  int  x,
755  int  y)
756{
757    DdNodePtr *xlist, *ylist;
758    int    xindex, yindex;
759    int    xslots, yslots;
760    int    xshift, yshift;
761    int    oldxkeys, oldykeys;
762    int    newxkeys, newykeys;
763    int    comple, newcomplement;
764    int    i;
765    Cudd_VariableType varType;
766    Cudd_LazyGroupType groupType;
767    int    posn;
768    int    isolated;
769    DdNode *f,*f0,*f1,*f01,*f00,*f11,*f10,*newf1,*newf0;
770    DdNode *g,*next;
771    DdNodePtr *previousP;
772    DdNode *tmp;
773    DdNode *sentinel = &(table->sentinel);
774    extern DD_OOMFP MMoutOfMemory;
775    DD_OOMFP saveHandler;
776
777#ifdef DD_DEBUG
778    int    count,idcheck;
779#endif
780
781#ifdef DD_DEBUG
782    assert(x < y);
783    assert(cuddNextHigh(table,x) == y);
784    assert(table->subtables[x].keys != 0);
785    assert(table->subtables[y].keys != 0);
786    assert(table->subtables[x].dead == 0);
787    assert(table->subtables[y].dead == 0);
788#endif
789
790    ddTotalNumberSwapping++;
791
792    /* Get parameters of x subtable. */
793    xindex = table->invperm[x];
794    xlist = table->subtables[x].nodelist;
795    oldxkeys = table->subtables[x].keys;
796    xslots = table->subtables[x].slots;
797    xshift = table->subtables[x].shift;
798
799    /* Get parameters of y subtable. */
800    yindex = table->invperm[y];
801    ylist = table->subtables[y].nodelist;
802    oldykeys = table->subtables[y].keys;
803    yslots = table->subtables[y].slots;
804    yshift = table->subtables[y].shift;
805
806    if (!cuddTestInteract(table,xindex,yindex)) {
807#ifdef DD_STATS
808        ddTotalNISwaps++;
809#endif
810        newxkeys = oldxkeys;
811        newykeys = oldykeys;
812    } else {
813        newxkeys = 0;
814        newykeys = oldykeys;
815
816        /* Check whether the two projection functions involved in this
817        ** swap are isolated. At the end, we'll be able to tell how many
818        ** isolated projection functions are there by checking only these
819        ** two functions again. This is done to eliminate the isolated
820        ** projection functions from the node count.
821        */
822        isolated = - ((table->vars[xindex]->ref == 1) +
823                     (table->vars[yindex]->ref == 1));
824
825        /* The nodes in the x layer that do not depend on
826        ** y will stay there; the others are put in a chain.
827        ** The chain is handled as a LIFO; g points to the beginning.
828        */
829        g = NULL;
830        if ((oldxkeys >= xslots || (unsigned) xslots == table->initSlots) &&
831            oldxkeys <= DD_MAX_SUBTABLE_DENSITY * xslots) {
832            for (i = 0; i < xslots; i++) {
833                previousP = &(xlist[i]);
834                f = *previousP;
835                while (f != sentinel) {
836                    next = f->next;
837                    f1 = cuddT(f); f0 = cuddE(f);
838                    if (f1->index != (DdHalfWord) yindex &&
839                        Cudd_Regular(f0)->index != (DdHalfWord) yindex) {
840                        /* stays */
841                        newxkeys++;
842                        *previousP = f;
843                        previousP = &(f->next);
844                    } else {
845                        f->index = yindex;
846                        f->next = g;
847                        g = f;
848                    }
849                    f = next;
850                } /* while there are elements in the collision chain */
851                *previousP = sentinel;
852            } /* for each slot of the x subtable */
853        } else {                /* resize xlist */
854            DdNode *h = NULL;
855            DdNodePtr *newxlist;
856            unsigned int newxslots;
857            int newxshift;
858            /* Empty current xlist. Nodes that stay go to list h;
859            ** nodes that move go to list g. */
860            for (i = 0; i < xslots; i++) {
861                f = xlist[i];
862                while (f != sentinel) {
863                    next = f->next;
864                    f1 = cuddT(f); f0 = cuddE(f);
865                    if (f1->index != (DdHalfWord) yindex &&
866                        Cudd_Regular(f0)->index != (DdHalfWord) yindex) {
867                        /* stays */
868                        f->next = h;
869                        h = f;
870                        newxkeys++;
871                    } else {
872                        f->index = yindex;
873                        f->next = g;
874                        g = f;
875                    }
876                    f = next;
877                } /* while there are elements in the collision chain */
878            } /* for each slot of the x subtable */
879            /* Decide size of new subtable. */
880            newxshift = xshift;
881            newxslots = xslots;
882            while ((unsigned) oldxkeys > DD_MAX_SUBTABLE_DENSITY * newxslots) {
883                newxshift--;
884                newxslots <<= 1;
885            }
886            while ((unsigned) oldxkeys < newxslots &&
887                   newxslots > table->initSlots) {
888                newxshift++;
889                newxslots >>= 1;
890            }
891            /* Try to allocate new table. Be ready to back off. */
892            saveHandler = MMoutOfMemory;
893            MMoutOfMemory = Cudd_OutOfMem;
894            newxlist = ALLOC(DdNodePtr, newxslots);
895            MMoutOfMemory = saveHandler;
896            if (newxlist == NULL) {
897                (void) fprintf(table->err, "Unable to resize subtable %d for lack of memory\n", i);
898                newxlist = xlist;
899                newxslots = xslots;
900                newxshift = xshift;
901            } else {
902                table->slots += ((int) newxslots - xslots);
903                table->minDead = (unsigned)
904                    (table->gcFrac * (double) table->slots);
905                table->cacheSlack = (int)
906                    ddMin(table->maxCacheHard, DD_MAX_CACHE_TO_SLOTS_RATIO
907                          * table->slots) - 2 * (int) table->cacheSlots;
908                table->memused +=
909                    ((int) newxslots - xslots) * sizeof(DdNodePtr);
910                FREE(xlist);
911                xslots =  newxslots;
912                xshift = newxshift;
913                xlist = newxlist;
914            }
915            /* Initialize new subtable. */
916            for (i = 0; i < xslots; i++) {
917                xlist[i] = sentinel;
918            }
919            /* Move nodes that were parked in list h to their new home. */
920            f = h;
921            while (f != NULL) {
922                next = f->next;
923                f1 = cuddT(f);
924                f0 = cuddE(f);
925                /* Check xlist for pair (f11,f01). */
926                posn = ddHash(f1, f0, xshift);
927                /* For each element tmp in collision list xlist[posn]. */
928                previousP = &(xlist[posn]);
929                tmp = *previousP;
930                while (f1 < cuddT(tmp)) {
931                    previousP = &(tmp->next);
932                    tmp = *previousP;
933                }
934                while (f1 == cuddT(tmp) && f0 < cuddE(tmp)) {
935                    previousP = &(tmp->next);
936                    tmp = *previousP;
937                }
938                f->next = *previousP;
939                *previousP = f;
940                f = next;
941            }
942        }
943
944#ifdef DD_COUNT
945        table->swapSteps += oldxkeys - newxkeys;
946#endif
947        /* Take care of the x nodes that must be re-expressed.
948        ** They form a linked list pointed by g. Their index has been
949        ** already changed to yindex.
950        */
951        f = g;
952        while (f != NULL) {
953            next = f->next;
954            /* Find f1, f0, f11, f10, f01, f00. */
955            f1 = cuddT(f);
956#ifdef DD_DEBUG
957            assert(!(Cudd_IsComplement(f1)));
958#endif
959            if ((int) f1->index == yindex) {
960                f11 = cuddT(f1); f10 = cuddE(f1);
961            } else {
962                f11 = f10 = f1;
963            }
964#ifdef DD_DEBUG
965            assert(!(Cudd_IsComplement(f11)));
966#endif
967            f0 = cuddE(f);
968            comple = Cudd_IsComplement(f0);
969            f0 = Cudd_Regular(f0);
970            if ((int) f0->index == yindex) {
971                f01 = cuddT(f0); f00 = cuddE(f0);
972            } else {
973                f01 = f00 = f0;
974            }
975            if (comple) {
976                f01 = Cudd_Not(f01);
977                f00 = Cudd_Not(f00);
978            }
979            /* Decrease ref count of f1. */
980            cuddSatDec(f1->ref);
981            /* Create the new T child. */
982            if (f11 == f01) {
983                newf1 = f11;
984                cuddSatInc(newf1->ref);
985            } else {
986                /* Check xlist for triple (xindex,f11,f01). */
987                posn = ddHash(f11, f01, xshift);
988                /* For each element newf1 in collision list xlist[posn]. */
989                previousP = &(xlist[posn]);
990                newf1 = *previousP;
991                while (f11 < cuddT(newf1)) {
992                    previousP = &(newf1->next);
993                    newf1 = *previousP;
994                }
995                while (f11 == cuddT(newf1) && f01 < cuddE(newf1)) {
996                    previousP = &(newf1->next);
997                    newf1 = *previousP;
998                }
999                if (cuddT(newf1) == f11 && cuddE(newf1) == f01) {
1000                    cuddSatInc(newf1->ref);
1001                } else { /* no match */
1002                    newf1 = cuddDynamicAllocNode(table);
1003                    if (newf1 == NULL)
1004                        goto cuddSwapOutOfMem;
1005                    newf1->index = xindex; newf1->ref = 1;
1006                    cuddT(newf1) = f11;
1007                    cuddE(newf1) = f01;
1008                    /* Insert newf1 in the collision list xlist[posn];
1009                    ** increase the ref counts of f11 and f01.
1010                    */
1011                    newxkeys++;
1012                    newf1->next = *previousP;
1013                    *previousP = newf1;
1014                    cuddSatInc(f11->ref);
1015                    tmp = Cudd_Regular(f01);
1016                    cuddSatInc(tmp->ref);
1017                }
1018            }
1019            cuddT(f) = newf1;
1020#ifdef DD_DEBUG
1021            assert(!(Cudd_IsComplement(newf1)));
1022#endif
1023
1024            /* Do the same for f0, keeping complement dots into account. */
1025            /* Decrease ref count of f0. */
1026            tmp = Cudd_Regular(f0);
1027            cuddSatDec(tmp->ref);
1028            /* Create the new E child. */
1029            if (f10 == f00) {
1030                newf0 = f00;
1031                tmp = Cudd_Regular(newf0);
1032                cuddSatInc(tmp->ref);
1033            } else {
1034                /* make sure f10 is regular */
1035                newcomplement = Cudd_IsComplement(f10);
1036                if (newcomplement) {
1037                    f10 = Cudd_Not(f10);
1038                    f00 = Cudd_Not(f00);
1039                }
1040                /* Check xlist for triple (xindex,f10,f00). */
1041                posn = ddHash(f10, f00, xshift);
1042                /* For each element newf0 in collision list xlist[posn]. */
1043                previousP = &(xlist[posn]);
1044                newf0 = *previousP;
1045                while (f10 < cuddT(newf0)) {
1046                    previousP = &(newf0->next);
1047                    newf0 = *previousP;
1048                }
1049                while (f10 == cuddT(newf0) && f00 < cuddE(newf0)) {
1050                    previousP = &(newf0->next);
1051                    newf0 = *previousP;
1052                }
1053                if (cuddT(newf0) == f10 && cuddE(newf0) == f00) {
1054                    cuddSatInc(newf0->ref);
1055                } else { /* no match */
1056                    newf0 = cuddDynamicAllocNode(table);
1057                    if (newf0 == NULL)
1058                        goto cuddSwapOutOfMem;
1059                    newf0->index = xindex; newf0->ref = 1;
1060                    cuddT(newf0) = f10;
1061                    cuddE(newf0) = f00;
1062                    /* Insert newf0 in the collision list xlist[posn];
1063                    ** increase the ref counts of f10 and f00.
1064                    */
1065                    newxkeys++;
1066                    newf0->next = *previousP;
1067                    *previousP = newf0;
1068                    cuddSatInc(f10->ref);
1069                    tmp = Cudd_Regular(f00);
1070                    cuddSatInc(tmp->ref);
1071                }
1072                if (newcomplement) {
1073                    newf0 = Cudd_Not(newf0);
1074                }
1075            }
1076            cuddE(f) = newf0;
1077
1078            /* Insert the modified f in ylist.
1079            ** The modified f does not already exists in ylist.
1080            ** (Because of the uniqueness of the cofactors.)
1081            */
1082            posn = ddHash(newf1, newf0, yshift);
1083            newykeys++;
1084            previousP = &(ylist[posn]);
1085            tmp = *previousP;
1086            while (newf1 < cuddT(tmp)) {
1087                previousP = &(tmp->next);
1088                tmp = *previousP;
1089            }
1090            while (newf1 == cuddT(tmp) && newf0 < cuddE(tmp)) {
1091                previousP = &(tmp->next);
1092                tmp = *previousP;
1093            }
1094            f->next = *previousP;
1095            *previousP = f;
1096            f = next;
1097        } /* while f != NULL */
1098
1099        /* GC the y layer. */
1100
1101        /* For each node f in ylist. */
1102        for (i = 0; i < yslots; i++) {
1103            previousP = &(ylist[i]);
1104            f = *previousP;
1105            while (f != sentinel) {
1106                next = f->next;
1107                if (f->ref == 0) {
1108                    tmp = cuddT(f);
1109                    cuddSatDec(tmp->ref);
1110                    tmp = Cudd_Regular(cuddE(f));
1111                    cuddSatDec(tmp->ref);
1112                    cuddDeallocNode(table,f);
1113                    newykeys--;
1114                } else {
1115                    *previousP = f;
1116                    previousP = &(f->next);
1117                }
1118                f = next;
1119            } /* while f */
1120            *previousP = sentinel;
1121        } /* for i */
1122
1123#ifdef DD_DEBUG
1124#if 0
1125        (void) fprintf(table->out,"Swapping %d and %d\n",x,y);
1126#endif
1127        count = 0;
1128        idcheck = 0;
1129        for (i = 0; i < yslots; i++) {
1130            f = ylist[i];
1131            while (f != sentinel) {
1132                count++;
1133                if (f->index != (DdHalfWord) yindex)
1134                    idcheck++;
1135                f = f->next;
1136            }
1137        }
1138        if (count != newykeys) {
1139            (void) fprintf(table->out,
1140                           "Error in finding newykeys\toldykeys = %d\tnewykeys = %d\tactual = %d\n",
1141                           oldykeys,newykeys,count);
1142        }
1143        if (idcheck != 0)
1144            (void) fprintf(table->out,
1145                           "Error in id's of ylist\twrong id's = %d\n",
1146                           idcheck);
1147        count = 0;
1148        idcheck = 0;
1149        for (i = 0; i < xslots; i++) {
1150            f = xlist[i];
1151            while (f != sentinel) {
1152                count++;
1153                if (f->index != (DdHalfWord) xindex)
1154                    idcheck++;
1155                f = f->next;
1156            }
1157        }
1158        if (count != newxkeys) {
1159            (void) fprintf(table->out,
1160                           "Error in finding newxkeys\toldxkeys = %d \tnewxkeys = %d \tactual = %d\n",
1161                           oldxkeys,newxkeys,count);
1162        }
1163        if (idcheck != 0)
1164            (void) fprintf(table->out,
1165                           "Error in id's of xlist\twrong id's = %d\n",
1166                           idcheck);
1167#endif
1168
1169        isolated += (table->vars[xindex]->ref == 1) +
1170                    (table->vars[yindex]->ref == 1);
1171        table->isolated += isolated;
1172    }
1173
1174    /* Set the appropriate fields in table. */
1175    table->subtables[x].nodelist = ylist;
1176    table->subtables[x].slots = yslots;
1177    table->subtables[x].shift = yshift;
1178    table->subtables[x].keys = newykeys;
1179    table->subtables[x].maxKeys = yslots * DD_MAX_SUBTABLE_DENSITY;
1180    i = table->subtables[x].bindVar;
1181    table->subtables[x].bindVar = table->subtables[y].bindVar;
1182    table->subtables[y].bindVar = i;
1183    /* Adjust filds for lazy sifting. */
1184    varType = table->subtables[x].varType;
1185    table->subtables[x].varType = table->subtables[y].varType;
1186    table->subtables[y].varType = varType;
1187    i = table->subtables[x].pairIndex;
1188    table->subtables[x].pairIndex = table->subtables[y].pairIndex;
1189    table->subtables[y].pairIndex = i;
1190    i = table->subtables[x].varHandled;
1191    table->subtables[x].varHandled = table->subtables[y].varHandled;
1192    table->subtables[y].varHandled = i;
1193    groupType = table->subtables[x].varToBeGrouped;
1194    table->subtables[x].varToBeGrouped = table->subtables[y].varToBeGrouped;
1195    table->subtables[y].varToBeGrouped = groupType;
1196
1197    table->subtables[y].nodelist = xlist;
1198    table->subtables[y].slots = xslots;
1199    table->subtables[y].shift = xshift;
1200    table->subtables[y].keys = newxkeys;
1201    table->subtables[y].maxKeys = xslots * DD_MAX_SUBTABLE_DENSITY;
1202
1203    table->perm[xindex] = y; table->perm[yindex] = x;
1204    table->invperm[x] = yindex; table->invperm[y] = xindex;
1205
1206    table->keys += newxkeys + newykeys - oldxkeys - oldykeys;
1207
1208    return(table->keys - table->isolated);
1209
1210cuddSwapOutOfMem:
1211    (void) fprintf(table->err,"Error: cuddSwapInPlace out of memory\n");
1212
1213    return (0);
1214
1215} /* end of cuddSwapInPlace */
1216
1217
1218/**Function********************************************************************
1219
1220  Synopsis    [Reorders BDD variables according to the order of the ZDD
1221  variables.]
1222
1223  Description [Reorders BDD variables according to the order of the
1224  ZDD variables. This function can be called at the end of ZDD
1225  reordering to insure that the order of the BDD variables is
1226  consistent with the order of the ZDD variables. The number of ZDD
1227  variables must be a multiple of the number of BDD variables. Let
1228  <code>M</code> be the ratio of the two numbers. cuddBddAlignToZdd
1229  then considers the ZDD variables from <code>M*i</code> to
1230  <code>(M+1)*i-1</code> as corresponding to BDD variable
1231  <code>i</code>.  This function should be normally called from
1232  Cudd_zddReduceHeap, which clears the cache.  Returns 1 in case of
1233  success; 0 otherwise.]
1234
1235  SideEffects [Changes the BDD variable order for all diagrams and performs
1236  garbage collection of the BDD unique table.]
1237
1238  SeeAlso [Cudd_ShuffleHeap Cudd_zddReduceHeap]
1239
1240******************************************************************************/
1241int
1242cuddBddAlignToZdd(
1243  DdManager * table /* DD manager */)
1244{
1245    int *invperm;               /* permutation array */
1246    int M;                      /* ratio of ZDD variables to BDD variables */
1247    int i;                      /* loop index */
1248    int result;                 /* return value */
1249
1250    /* We assume that a ratio of 0 is OK. */
1251    if (table->size == 0)
1252        return(1);
1253
1254    M = table->sizeZ / table->size;
1255    /* Check whether the number of ZDD variables is a multiple of the
1256    ** number of BDD variables.
1257    */
1258    if (M * table->size != table->sizeZ)
1259        return(0);
1260    /* Create and initialize the inverse permutation array. */
1261    invperm = ALLOC(int,table->size);
1262    if (invperm == NULL) {
1263        table->errorCode = CUDD_MEMORY_OUT;
1264        return(0);
1265    }
1266    for (i = 0; i < table->sizeZ; i += M) {
1267        int indexZ = table->invpermZ[i];
1268        int index  = indexZ / M;
1269        invperm[i / M] = index;
1270    }
1271    /* Eliminate dead nodes. Do not scan the cache again, because we
1272    ** assume that Cudd_zddReduceHeap has already cleared it.
1273    */
1274    cuddGarbageCollect(table,0);
1275
1276    /* Initialize number of isolated projection functions. */
1277    table->isolated = 0;
1278    for (i = 0; i < table->size; i++) {
1279        if (table->vars[i]->ref == 1) table->isolated++;
1280    }
1281
1282    /* Initialize the interaction matrix. */
1283    result = cuddInitInteract(table);
1284    if (result == 0) return(0);
1285
1286    result = ddShuffle(table, invperm);
1287    FREE(invperm);
1288    /* Free interaction matrix. */
1289    FREE(table->interact);
1290    /* Fix the BDD variable group tree. */
1291    bddFixTree(table,table->tree);
1292    return(result);
1293
1294} /* end of cuddBddAlignToZdd */
1295
1296/*---------------------------------------------------------------------------*/
1297/* Definition of static functions                                            */
1298/*---------------------------------------------------------------------------*/
1299
1300
1301/**Function********************************************************************
1302
1303  Synopsis    [Comparison function used by qsort.]
1304
1305  Description [Comparison function used by qsort to order the
1306  variables according to the number of keys in the subtables.
1307  Returns the difference in number of keys between the two
1308  variables being compared.]
1309
1310  SideEffects [None]
1311
1312******************************************************************************/
1313static int
1314ddUniqueCompare(
1315  int * ptrX,
1316  int * ptrY)
1317{
1318#if 0
1319    if (entry[*ptrY] == entry[*ptrX]) {
1320        return((*ptrX) - (*ptrY));
1321    }
1322#endif
1323    return(entry[*ptrY] - entry[*ptrX]);
1324
1325} /* end of ddUniqueCompare */
1326
1327
1328/**Function********************************************************************
1329
1330  Synopsis    [Swaps any two variables.]
1331
1332  Description [Swaps any two variables. Returns the set of moves.]
1333
1334  SideEffects [None]
1335
1336******************************************************************************/
1337static Move *
1338ddSwapAny(
1339  DdManager * table,
1340  int  x,
1341  int  y)
1342{
1343    Move        *move, *moves;
1344    int         xRef,yRef;
1345    int         xNext,yNext;
1346    int         size;
1347    int         limitSize;
1348    int         tmp;
1349
1350    if (x >y) {
1351        tmp = x; x = y; y = tmp;
1352    }
1353
1354    xRef = x; yRef = y;
1355
1356    xNext = cuddNextHigh(table,x);
1357    yNext = cuddNextLow(table,y);
1358    moves = NULL;
1359    limitSize = table->keys - table->isolated;
1360
1361    for (;;) {
1362        if ( xNext == yNext) {
1363            size = cuddSwapInPlace(table,x,xNext);
1364            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1365            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1366            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1367            move->x = x;
1368            move->y = xNext;
1369            move->size = size;
1370            move->next = moves;
1371            moves = move;
1372
1373            size = cuddSwapInPlace(table,yNext,y);
1374            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1375            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1376            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1377            move->x = yNext;
1378            move->y = y;
1379            move->size = size;
1380            move->next = moves;
1381            moves = move;
1382
1383            size = cuddSwapInPlace(table,x,xNext);
1384            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1385            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1386            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1387            move->x = x;
1388            move->y = xNext;
1389            move->size = size;
1390            move->next = moves;
1391            moves = move;
1392
1393            tmp = x; x = y; y = tmp;
1394
1395        } else if (x == yNext) {
1396
1397            size = cuddSwapInPlace(table,x,xNext);
1398            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1399            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1400            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1401            move->x = x;
1402            move->y = xNext;
1403            move->size = size;
1404            move->next = moves;
1405            moves = move;
1406
1407            tmp = x; x = y; y = tmp;
1408
1409        } else {
1410            size = cuddSwapInPlace(table,x,xNext);
1411            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1412            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1413            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1414            move->x = x;
1415            move->y = xNext;
1416            move->size = size;
1417            move->next = moves;
1418            moves = move;
1419
1420            size = cuddSwapInPlace(table,yNext,y);
1421            if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1422            move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1423            if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1424            move->x = yNext;
1425            move->y = y;
1426            move->size = size;
1427            move->next = moves;
1428            moves = move;
1429
1430            x = xNext;
1431            y = yNext;
1432        }
1433
1434        xNext = cuddNextHigh(table,x);
1435        yNext = cuddNextLow(table,y);
1436        if (xNext > yRef) break;
1437
1438        if ((double) size > table->maxGrowth * (double) limitSize) break;
1439        if (size < limitSize) limitSize = size;
1440    }
1441    if (yNext>=xRef) {
1442        size = cuddSwapInPlace(table,yNext,y);
1443        if (size == 0) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1444        move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1445        if (move == NULL) goto ddSwapAnyOutOfMem;
1446        move->x = yNext;
1447        move->y = y;
1448        move->size = size;
1449        move->next = moves;
1450        moves = move;
1451    }
1452
1453    return(moves);
1454
1455ddSwapAnyOutOfMem:
1456    while (moves != NULL) {
1457        move = moves->next;
1458        cuddDeallocMove(table, moves);
1459        moves = move;
1460    }
1461    return(NULL);
1462
1463} /* end of ddSwapAny */
1464
1465
1466/**Function********************************************************************
1467
1468  Synopsis    [Given xLow <= x <= xHigh moves x up and down between the
1469  boundaries.]
1470
1471  Description [Given xLow <= x <= xHigh moves x up and down between the
1472  boundaries. Finds the best position and does the required changes.
1473  Returns 1 if successful; 0 otherwise.]
1474
1475  SideEffects [None]
1476
1477******************************************************************************/
1478static int
1479ddSiftingAux(
1480  DdManager * table,
1481  int  x,
1482  int  xLow,
1483  int  xHigh)
1484{
1485
1486    Move        *move;
1487    Move        *moveUp;                /* list of up moves */
1488    Move        *moveDown;              /* list of down moves */
1489    int         initialSize;
1490    int         result;
1491
1492    initialSize = table->keys - table->isolated;
1493
1494    moveDown = NULL;
1495    moveUp = NULL;
1496
1497    if (x == xLow) {
1498        moveDown = ddSiftingDown(table,x,xHigh);
1499        /* At this point x --> xHigh unless bounding occurred. */
1500        if (moveDown == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1501        /* Move backward and stop at best position. */
1502        result = ddSiftingBackward(table,initialSize,moveDown);
1503        if (!result) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1504
1505    } else if (x == xHigh) {
1506        moveUp = ddSiftingUp(table,x,xLow);
1507        /* At this point x --> xLow unless bounding occurred. */
1508        if (moveUp == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1509        /* Move backward and stop at best position. */
1510        result = ddSiftingBackward(table,initialSize,moveUp);
1511        if (!result) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1512
1513    } else if ((x - xLow) > (xHigh - x)) { /* must go down first: shorter */
1514        moveDown = ddSiftingDown(table,x,xHigh);
1515        /* At this point x --> xHigh unless bounding occurred. */
1516        if (moveDown == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1517        if (moveDown != NULL) {
1518            x = moveDown->y;
1519        }
1520        moveUp = ddSiftingUp(table,x,xLow);
1521        if (moveUp == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1522        /* Move backward and stop at best position */
1523        result = ddSiftingBackward(table,initialSize,moveUp);
1524        if (!result) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1525
1526    } else { /* must go up first: shorter */
1527        moveUp = ddSiftingUp(table,x,xLow);
1528        /* At this point x --> xLow unless bounding occurred. */
1529        if (moveUp == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1530        if (moveUp != NULL) {
1531            x = moveUp->x;
1532        }
1533        moveDown = ddSiftingDown(table,x,xHigh);
1534        if (moveDown == (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1535        /* Move backward and stop at best position. */
1536        result = ddSiftingBackward(table,initialSize,moveDown);
1537        if (!result) goto ddSiftingAuxOutOfMem;
1538    }
1539
1540    while (moveDown != NULL) {
1541        move = moveDown->next;
1542        cuddDeallocMove(table, moveDown);
1543        moveDown = move;
1544    }
1545    while (moveUp != NULL) {
1546        move = moveUp->next;
1547        cuddDeallocMove(table, moveUp);
1548        moveUp = move;
1549    }
1550
1551    return(1);
1552
1553ddSiftingAuxOutOfMem:
1554    if (moveDown != (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) {
1555        while (moveDown != NULL) {
1556            move = moveDown->next;
1557            cuddDeallocMove(table, moveDown);
1558            moveDown = move;
1559        }
1560    }
1561    if (moveUp != (Move *) CUDD_OUT_OF_MEM) {
1562        while (moveUp != NULL) {
1563            move = moveUp->next;
1564            cuddDeallocMove(table, moveUp);
1565            moveUp = move;
1566        }
1567    }
1568
1569    return(0);
1570
1571} /* end of ddSiftingAux */
1572
1573
1574/**Function********************************************************************
1575
1576  Synopsis    [Sifts a variable up.]
1577
1578  Description [Sifts a variable up. Moves y up until either it reaches
1579  the bound (xLow) or the size of the DD heap increases too much.
1580  Returns the set of moves in case of success; NULL if memory is full.]
1581
1582  SideEffects [None]
1583
1584******************************************************************************/
1585static Move *
1586ddSiftingUp(
1587  DdManager * table,
1588  int  y,
1589  int  xLow)
1590{
1591    Move        *moves;
1592    Move        *move;
1593    int         x;
1594    int         size;
1595    int         limitSize;
1596    int         xindex, yindex;
1597    int         isolated;
1598    int         L;      /* lower bound on DD size */
1599#ifdef DD_DEBUG
1600    int checkL;
1601    int z;
1602    int zindex;
1603#endif
1604
1605    moves = NULL;
1606    yindex = table->invperm[y];
1607
1608    /* Initialize the lower bound.
1609    ** The part of the DD below y will not change.
1610    ** The part of the DD above y that does not interact with y will not
1611    ** change. The rest may vanish in the best case, except for
1612    ** the nodes at level xLow, which will not vanish, regardless.
1613    */
1614    limitSize = L = table->keys - table->isolated;
1615    for (x = xLow + 1; x < y; x++) {
1616        xindex = table->invperm[x];
1617        if (cuddTestInteract(table,xindex,yindex)) {
1618            isolated = table->vars[xindex]->ref == 1;
1619            L -= table->subtables[x].keys - isolated;
1620        }
1621    }
1622    isolated = table->vars[yindex]->ref == 1;
1623    L -= table->subtables[y].keys - isolated;
1624
1625    x = cuddNextLow(table,y);
1626    while (x >= xLow && L <= limitSize) {
1627        xindex = table->invperm[x];
1628#ifdef DD_DEBUG
1629        checkL = table->keys - table->isolated;
1630        for (z = xLow + 1; z < y; z++) {
1631            zindex = table->invperm[z];
1632            if (cuddTestInteract(table,zindex,yindex)) {
1633                isolated = table->vars[zindex]->ref == 1;
1634                checkL -= table->subtables[z].keys - isolated;
1635            }
1636        }
1637        isolated = table->vars[yindex]->ref == 1;
1638        checkL -= table->subtables[y].keys - isolated;
1639        assert(L == checkL);
1640#endif
1641        size = cuddSwapInPlace(table,x,y);
1642        if (size == 0) goto ddSiftingUpOutOfMem;
1643        /* Update the lower bound. */
1644        if (cuddTestInteract(table,xindex,yindex)) {
1645            isolated = table->vars[xindex]->ref == 1;
1646            L += table->subtables[y].keys - isolated;
1647        }
1648        move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1649        if (move == NULL) goto ddSiftingUpOutOfMem;
1650        move->x = x;
1651        move->y = y;
1652        move->size = size;
1653        move->next = moves;
1654        moves = move;
1655        if ((double) size > (double) limitSize * table->maxGrowth) break;
1656        if (size < limitSize) limitSize = size;
1657        y = x;
1658        x = cuddNextLow(table,y);
1659    }
1660    return(moves);
1661
1662ddSiftingUpOutOfMem:
1663    while (moves != NULL) {
1664        move = moves->next;
1665        cuddDeallocMove(table, moves);
1666        moves = move;
1667    }
1668    return((Move *) CUDD_OUT_OF_MEM);
1669
1670} /* end of ddSiftingUp */
1671
1672
1673/**Function********************************************************************
1674
1675  Synopsis    [Sifts a variable down.]
1676
1677  Description [Sifts a variable down. Moves x down until either it
1678  reaches the bound (xHigh) or the size of the DD heap increases too
1679  much. Returns the set of moves in case of success; NULL if memory is
1680  full.]
1681
1682  SideEffects [None]
1683
1684******************************************************************************/
1685static Move *
1686ddSiftingDown(
1687  DdManager * table,
1688  int  x,
1689  int  xHigh)
1690{
1691    Move        *moves;
1692    Move        *move;
1693    int         y;
1694    int         size;
1695    int         R;      /* upper bound on node decrease */
1696    int         limitSize;
1697    int         xindex, yindex;
1698    int         isolated;
1699#ifdef DD_DEBUG
1700    int         checkR;
1701    int         z;
1702    int         zindex;
1703#endif
1704
1705    moves = NULL;
1706    /* Initialize R */
1707    xindex = table->invperm[x];
1708    limitSize = size = table->keys - table->isolated;
1709    R = 0;
1710    for (y = xHigh; y > x; y--) {
1711        yindex = table->invperm[y];
1712        if (cuddTestInteract(table,xindex,yindex)) {
1713            isolated = table->vars[yindex]->ref == 1;
1714            R += table->subtables[y].keys - isolated;
1715        }
1716    }
1717
1718    y = cuddNextHigh(table,x);
1719    while (y <= xHigh && size - R < limitSize) {
1720#ifdef DD_DEBUG
1721        checkR = 0;
1722        for (z = xHigh; z > x; z--) {
1723            zindex = table->invperm[z];
1724            if (cuddTestInteract(table,xindex,zindex)) {
1725                isolated = table->vars[zindex]->ref == 1;
1726                checkR += table->subtables[z].keys - isolated;
1727            }
1728        }
1729        assert(R == checkR);
1730#endif
1731        /* Update upper bound on node decrease. */
1732        yindex = table->invperm[y];
1733        if (cuddTestInteract(table,xindex,yindex)) {
1734            isolated = table->vars[yindex]->ref == 1;
1735            R -= table->subtables[y].keys - isolated;
1736        }
1737        size = cuddSwapInPlace(table,x,y);
1738        if (size == 0) goto ddSiftingDownOutOfMem;
1739        move = (Move *) cuddDynamicAllocNode(table);
1740        if (move == NULL) goto ddSiftingDownOutOfMem;
1741        move->x = x;
1742        move->y = y;
1743        move->size = size;
1744        move->next = moves;
1745        moves = move;
1746        if ((double) size > (double) limitSize * table->maxGrowth) break;
1747        if (size < limitSize) limitSize = size;
1748        x = y;
1749        y = cuddNextHigh(table,x);
1750    }
1751    return(moves);
1752
1753ddSiftingDownOutOfMem:
1754    while (moves != NULL) {
1755        move = moves->next;
1756        cuddDeallocMove(table, moves);
1757        moves = move;
1758    }
1759    return((Move *) CUDD_OUT_OF_MEM);
1760
1761} /* end of ddSiftingDown */
1762
1763
1764/**Function********************************************************************
1765
1766  Synopsis    [Given a set of moves, returns the DD heap to the position
1767  giving the minimum size.]
1768
1769  Description [Given a set of moves, returns the DD heap to the
1770  position giving the minimum size. In case of ties, returns to the
1771  closest position giving the minimum size. Returns 1 in case of
1772  success; 0 otherwise.]
1773
1774  SideEffects [None]
1775
1776******************************************************************************/
1777static int
1778ddSiftingBackward(
1779  DdManager * table,
1780  int  size,
1781  Move * moves)
1782{
1783    Move *move;
1784    int res;
1785
1786    for (move = moves; move != NULL; move = move->next) {
1787        if (move->size < size) {
1788            size = move->size;
1789        }
1790    }
1791
1792    for (move = moves; move != NULL; move = move->next) {
1793        if (move->size == size) return(1);
1794        res = cuddSwapInPlace(table,(int)move->x,(int)move->y);
1795        if (!res) return(0);
1796    }
1797
1798    return(1);
1799
1800} /* end of ddSiftingBackward */
1801
1802
1803/**Function********************************************************************
1804
1805  Synopsis    [Prepares the DD heap for dynamic reordering.]
1806
1807  Description [Prepares the DD heap for dynamic reordering. Does
1808  garbage collection, to guarantee that there are no dead nodes;
1809  clears the cache, which is invalidated by dynamic reordering; initializes
1810  the number of isolated projection functions; and initializes the
1811  interaction matrix.  Returns 1 in case of success; 0 otherwise.]
1812
1813  SideEffects [None]
1814
1815******************************************************************************/
1816static int
1817ddReorderPreprocess(
1818  DdManager * table)
1819{
1820    int i;
1821    int res;
1822
1823    /* Clear the cache. */
1824    cuddCacheFlush(table);
1825    cuddLocalCacheClearAll(table);
1826
1827    /* Eliminate dead nodes. Do not scan the cache again. */
1828    cuddGarbageCollect(table,0);
1829
1830    /* Initialize number of isolated projection functions. */
1831    table->isolated = 0;
1832    for (i = 0; i < table->size; i++) {
1833        if (table->vars[i]->ref == 1) table->isolated++;
1834    }
1835
1836    /* Initialize the interaction matrix. */
1837    res = cuddInitInteract(table);
1838    if (res == 0) return(0);
1839
1840    return(1);
1841
1842} /* end of ddReorderPreprocess */
1843
1844
1845/**Function********************************************************************
1846
1847  Synopsis    [Cleans up at the end of reordering.]
1848
1849  Description []
1850
1851  SideEffects [None]
1852
1853******************************************************************************/
1854static int
1855ddReorderPostprocess(
1856  DdManager * table)
1857{
1858
1859#ifdef DD_VERBOSE
1860    (void) fflush(table->out);
1861#endif
1862
1863    /* Free interaction matrix. */
1864    FREE(table->interact);
1865
1866    return(1);
1867
1868} /* end of ddReorderPostprocess */
1869
1870
1871/**Function********************************************************************
1872
1873  Synopsis    [Reorders variables according to a given permutation.]
1874
1875  Description [Reorders variables according to a given permutation.
1876  The i-th permutation array contains the index of the variable that
1877  should be brought to the i-th level. ddShuffle assumes that no
1878  dead nodes are present and that the interaction matrix is properly
1879  initialized.  The reordering is achieved by a series of upward sifts.
1880  Returns 1 if successful; 0 otherwise.]
1881
1882  SideEffects [None]
1883
1884  SeeAlso []
1885
1886******************************************************************************/
1887static int
1888ddShuffle(
1889  DdManager * table,
1890  int * permutation)
1891{
1892    int         index;
1893    int         level;
1894    int         position;
1895    int         numvars;
1896    int         result;
1897#ifdef DD_STATS
1898    long        localTime;
1899    int         initialSize;
1900    int         finalSize;
1901    int         previousSize;
1902#endif
1903
1904    ddTotalNumberSwapping = 0;
1905#ifdef DD_STATS
1906    localTime = util_cpu_time();
1907    initialSize = table->keys - table->isolated;
1908    (void) fprintf(table->out,"#:I_SHUFFLE %8d: initial size\n",
1909                   initialSize);
1910    ddTotalNISwaps = 0;
1911#endif
1912
1913    numvars = table->size;
1914
1915    for (level = 0; level < numvars; level++) {
1916        index = permutation[level];
1917        position = table->perm[index];
1918#ifdef DD_STATS
1919        previousSize = table->keys - table->isolated;
1920#endif
1921        result = ddSiftUp(table,position,level);
1922        if (!result) return(0);
1923#ifdef DD_STATS
1924        if (table->keys < (unsigned) previousSize + table->isolated) {
1925            (void) fprintf(table->out,"-");
1926        } else if (table->keys > (unsigned) previousSize + table->isolated) {
1927            (void) fprintf(table->out,"+");     /* should never happen */
1928        } else {
1929            (void) fprintf(table->out,"=");
1930        }
1931        fflush(table->out);
1932#endif
1933    }
1934
1935#ifdef DD_STATS
1936    (void) fprintf(table->out,"\n");
1937    finalSize = table->keys - table->isolated;
1938    (void) fprintf(table->out,"#:F_SHUFFLE %8d: final size\n",finalSize);
1939    (void) fprintf(table->out,"#:T_SHUFFLE %8g: total time (sec)\n",
1940        ((double)(util_cpu_time() - localTime)/1000.0));
1941    (void) fprintf(table->out,"#:N_SHUFFLE %8d: total swaps\n",
1942                   ddTotalNumberSwapping);
1943    (void) fprintf(table->out,"#:M_SHUFFLE %8d: NI swaps\n",ddTotalNISwaps);
1944#endif
1945
1946    return(1);
1947
1948} /* end of ddShuffle */
1949
1950
1951/**Function********************************************************************
1952
1953  Synopsis    [Moves one variable up.]
1954
1955  Description [Takes a variable from position x and sifts it up to
1956  position xLow;  xLow should be less than or equal to x.
1957  Returns 1 if successful; 0 otherwise]
1958
1959  SideEffects [None]
1960
1961  SeeAlso     []
1962
1963******************************************************************************/
1964static int
1965ddSiftUp(
1966  DdManager * table,
1967  int  x,
1968  int  xLow)
1969{
1970    int        y;
1971    int        size;
1972
1973    y = cuddNextLow(table,x);
1974    while (y >= xLow) {
1975        size = cuddSwapInPlace(table,y,x);
1976        if (size == 0) {
1977            return(0);
1978        }
1979        x = y;
1980        y = cuddNextLow(table,x);
1981    }
1982    return(1);
1983
1984} /* end of ddSiftUp */
1985
1986
1987/**Function********************************************************************
1988
1989  Synopsis    [Fixes the BDD variable group tree after a shuffle.]
1990
1991  Description [Fixes the BDD variable group tree after a
1992  shuffle. Assumes that the order of the variables in a terminal node
1993  has not been changed.]
1994
1995  SideEffects [Changes the BDD variable group tree.]
1996
1997  SeeAlso     []
1998
1999******************************************************************************/
2000static void
2001bddFixTree(
2002  DdManager * table,
2003  MtrNode * treenode)
2004{
2005    if (treenode == NULL) return;
2006    treenode->low = ((int) treenode->index < table->size) ?
2007        table->perm[treenode->index] : treenode->index;
2008    if (treenode->child != NULL) {
2009        bddFixTree(table, treenode->child);
2010    }
2011    if (treenode->younger != NULL)
2012        bddFixTree(table, treenode->younger);
2013    if (treenode->parent != NULL && treenode->low < treenode->parent->low) {
2014        treenode->parent->low = treenode->low;
2015        treenode->parent->index = treenode->index;
2016    }
2017    return;
2018
2019} /* end of bddFixTree */
2020
2021
2022/**Function********************************************************************
2023
2024  Synopsis    [Updates the BDD variable group tree before a shuffle.]
2025
2026  Description [Updates the BDD variable group tree before a shuffle.
2027  Returns 1 if successful; 0 otherwise.]
2028
2029  SideEffects [Changes the BDD variable group tree.]
2030
2031  SeeAlso     []
2032
2033******************************************************************************/
2034static int
2035ddUpdateMtrTree(
2036  DdManager * table,
2037  MtrNode * treenode,
2038  int * perm,
2039  int * invperm)
2040{
2041    unsigned int i, size;
2042    int index, level, minLevel, maxLevel, minIndex;
2043
2044    if (treenode == NULL) return(1);
2045
2046    minLevel = CUDD_MAXINDEX;
2047    maxLevel = 0;
2048    minIndex = -1;
2049    /* i : level */
2050    for (i = treenode->low; i < treenode->low + treenode->size; i++) {
2051        index = table->invperm[i];
2052        level = perm[index];
2053        if (level < minLevel) {
2054            minLevel = level;
2055            minIndex = index;
2056        }
2057        if (level > maxLevel)
2058            maxLevel = level;
2059    }
2060    size = maxLevel - minLevel + 1;
2061    if (minIndex == -1) return(0);
2062    if (size == treenode->size) {
2063        treenode->low = minLevel;
2064        treenode->index = minIndex;
2065    } else {
2066        return(0);
2067    }
2068
2069    if (treenode->child != NULL) {
2070        if (!ddUpdateMtrTree(table, treenode->child, perm, invperm))
2071            return(0);
2072    }
2073    if (treenode->younger != NULL) {
2074        if (!ddUpdateMtrTree(table, treenode->younger, perm, invperm))
2075            return(0);
2076    }
2077    return(1);
2078}
2079
2080
2081/**Function********************************************************************
2082
2083  Synopsis    [Checks the BDD variable group tree before a shuffle.]
2084
2085  Description [Checks the BDD variable group tree before a shuffle.
2086  Returns 1 if successful; 0 otherwise.]
2087
2088  SideEffects [Changes the BDD variable group tree.]
2089
2090  SeeAlso     []
2091
2092******************************************************************************/
2093static int
2094ddCheckPermuation(
2095  DdManager * table,
2096  MtrNode * treenode,
2097  int * perm,
2098  int * invperm)
2099{
2100    unsigned int i, size;
2101    int index, level, minLevel, maxLevel;
2102
2103    if (treenode == NULL) return(1);
2104
2105    minLevel = table->size;
2106    maxLevel = 0;
2107    /* i : level */
2108    for (i = treenode->low; i < treenode->low + treenode->size; i++) {
2109        index = table->invperm[i];
2110        level = perm[index];
2111        if (level < minLevel)
2112            minLevel = level;
2113        if (level > maxLevel)
2114            maxLevel = level;
2115    }
2116    size = maxLevel - minLevel + 1;
2117    if (size != treenode->size)
2118        return(0);
2119
2120    if (treenode->child != NULL) {
2121        if (!ddCheckPermuation(table, treenode->child, perm, invperm))
2122            return(0);
2123    }
2124    if (treenode->younger != NULL) {
2125        if (!ddCheckPermuation(table, treenode->younger, perm, invperm))
2126            return(0);
2127    }
2128    return(1);
2129}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.