sn-evolution: Add the "-m" option.
[sort-networks.git] / src / sn-evolution.c
index ffe5c34..9f63506 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /**
- * collectd - src/sn-evolution.c
- * Copyright (C) 2008  Florian octo Forster
+ * libsortnetwork - src/sn-evolution.c
+ * Copyright (C) 2008-2010  Florian octo Forster
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
  * 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301 USA
  *
  * Authors:
- *   Florian octo Forster <octo at verplant.org>
+ *   Florian octo Forster <ff at octo.it>
  **/
 
 #ifndef _ISOC99_SOURCE
 # define _ISOC99_SOURCE
 #endif
 #ifndef _POSIX_C_SOURCE
-# define _POSIX_C_SOURCE 200112L
+# define _POSIX_C_SOURCE 200809L
+#endif
+#ifndef _XOPEN_SOURCE
+# define _XOPEN_SOURCE 700
 #endif
 
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdint.h>
 #include <string.h>
+#include <strings.h>
 
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 
 #include <pthread.h>
 
+#include <population.h>
+
 #include "sn_network.h"
-#include "sn_population.h"
 #include "sn_random.h"
 
-/* Yes, this is ugly, but the GNU libc doesn't export it with the above flags.
- * */
-char *strdup (const char *s);
+#if !defined(__GNUC__) || !__GNUC__
+# define __attribute__(x) /**/
+#endif
 
 static uint64_t iteration_counter = 0;
 static int inputs_num = 16;
+static int inputs_num_is_power_of_two = 1;
 
 static char *initial_input_file = NULL;
 static char *best_output_file = NULL;
@@ -58,11 +64,20 @@ static char *best_output_file = NULL;
 static int stats_interval = 0;
 
 static int max_population_size = 128;
-static sn_population_t *population;
+static population_t *population;
+
+static enum 
+{
+  MERGER_ODDEVEN,
+  MERGER_BITONIC,
+  MERGER_RANDOM
+} selected_merger = MERGER_ODDEVEN;
+
+static int evolution_threads_num = 4;
 
 static int do_loop = 0;
 
-static void sigint_handler (int signal)
+static void sigint_handler (int signal __attribute__((unused)))
 {
   do_loop++;
 } /* void sigint_handler */
@@ -75,6 +90,10 @@ static void exit_usage (const char *name)
       "  -i <file>     Initial input file (REQUIRED)\n"
       "  -o <file>     Write the current best solution to <file>\n"
       "  -p <num>      Size of the population (default: 128)\n"
+      "  -P <peer>     Send individuals to <peer> (may be repeated)\n"
+      "  -t <num>      Number of threads (default: 4)\n"
+      "  -m <merger>   Specify the merging network to use.\n"
+      "                Available: \"oddeven\", \"bitonic\", \"random\"\n"
       "\n",
       name);
   exit (1);
@@ -84,7 +103,7 @@ int read_options (int argc, char **argv)
 {
   int option;
 
-  while ((option = getopt (argc, argv, "i:o:p:P:s:h")) != -1)
+  while ((option = getopt (argc, argv, "i:o:p:P:s:t:m:h")) != -1)
   {
     switch (option)
     {
@@ -108,7 +127,23 @@ int read_options (int argc, char **argv)
       {
        int tmp = atoi (optarg);
        if (tmp > 0)
+       {
          max_population_size = tmp;
+         population_set_size (population, (size_t) max_population_size);
+       }
+       break;
+      }
+
+      case 'P':
+      {
+       int status;
+
+       status = population_add_peer (population, optarg, /* port = */ NULL);
+       if (status != 0)
+       {
+         fprintf (stderr, "population_add_peer failed with status %i.\n",
+             status);
+       }
        break;
       }
 
@@ -120,6 +155,27 @@ int read_options (int argc, char **argv)
        break;
       }
 
+      case 't':
+      {
+       int tmp = atoi (optarg);
+       if (tmp >= 1)
+         evolution_threads_num = tmp;
+       break;
+      }
+
+      case 'm':
+      {
+       if (strcasecmp ("oddeven", optarg) == 0)
+         selected_merger = MERGER_ODDEVEN;
+       else if (strcasecmp ("bitonic", optarg) == 0)
+         selected_merger = MERGER_BITONIC;
+       else if (strcasecmp ("random", optarg) == 0)
+         selected_merger = MERGER_RANDOM;
+       else
+         fprintf (stderr, "Not a valid merging strategy: \"%s\"\n", optarg);
+       break;
+      }
+
       case 'h':
       default:
        exit_usage (argv[0]);
@@ -129,6 +185,22 @@ int read_options (int argc, char **argv)
   return (0);
 } /* int read_options */
 
+static int rate_network (const sn_network_t *n)
+{
+  int rate;
+  int i;
+
+  rate = SN_NETWORK_STAGE_NUM (n) * SN_NETWORK_INPUT_NUM (n);
+  for (i = 0; i < SN_NETWORK_STAGE_NUM (n); i++)
+  {
+    sn_stage_t *s = SN_NETWORK_STAGE_GET (n, i);
+    rate += SN_STAGE_COMP_NUM (s);
+  }
+
+  return (rate);
+} /* int rate_network */
+
+#if 0
 static int mutate_network (sn_network_t *n)
 {
   sn_network_t *n_copy;
@@ -166,6 +238,7 @@ static int mutate_network (sn_network_t *n)
 
   return (0);
 } /* int mutate_network */
+#endif
 
 static int create_offspring (void)
 {
@@ -173,14 +246,19 @@ static int create_offspring (void)
   sn_network_t *p1;
   sn_network_t *n;
 
-  p0 = sn_population_pop (population);
-  p1 = sn_population_pop (population);
+  p0 = population_get_random (population);
+  p1 = population_get_random (population);
 
   assert (p0 != NULL);
   assert (p1 != NULL);
 
   /* combine the two parents */
-  n = sn_network_combine (p0, p1);
+  if ((selected_merger == MERGER_ODDEVEN)
+      || ((selected_merger == MERGER_RANDOM)
+       && (sn_bounded_random (0, 1) == 0)))
+    n = sn_network_combine_odd_even_merge (p0, p1);
+  else
+    n = sn_network_combine_bitonic_merge (p0, p1);
 
   sn_network_destroy (p0);
   sn_network_destroy (p1);
@@ -204,23 +282,19 @@ static int create_offspring (void)
 
   assert (SN_NETWORK_INPUT_NUM (n) == inputs_num);
 
-  if (sn_bounded_random (0, 100) <= 1)
-  {
-    int status;
-
-    status = mutate_network (n);
-    if (status == 0)
-      printf ("Debug: Mutation successfull.\n");
-  }
+#if 0
+  if ((SN_NETWORK_INPUT_NUM (n) <= 16) && (sn_bounded_random (0, 100) <= 1))
+    mutate_network (n);
+#endif
 
-  sn_population_push (population, n);
+  population_insert (population, n);
 
   sn_network_destroy (n);
 
   return (0);
 } /* int create_offspring */
 
-static void *evolution_thread (void *arg)
+static void *evolution_thread (void *arg __attribute__((unused)))
 {
   while (do_loop == 0)
   {
@@ -259,11 +333,33 @@ static int evolution_start (int threads_num)
     status = sleep (1);
     if (status == 0)
     {
-      int best_rating;
-      i = iteration_counter;
+      sn_network_t *n;
+      int stages_num;
+      int comparators_num;
+      int rating;
+      int iter;
 
-      best_rating = sn_population_best_rating (population);
-      printf ("After approximately %i iterations: Currently best rating: %i\n", i, best_rating);
+      iter = iteration_counter;
+
+      n = population_get_fittest (population);
+
+      rating = rate_network (n);
+
+      stages_num = SN_NETWORK_STAGE_NUM (n);
+      comparators_num = 0;
+      for (i = 0; i < stages_num; i++)
+      {
+       sn_stage_t *s;
+
+       s = SN_NETWORK_STAGE_GET (n, i);
+       comparators_num += SN_STAGE_COMP_NUM (s);
+      }
+
+      sn_network_destroy (n);
+
+      printf ("Best after approximately %i iterations: "
+         "%i comparators in %i stages. Rating: %i.\n",
+         iter, comparators_num, stages_num, rating);
     }
   }
 
@@ -282,6 +378,19 @@ int main (int argc, char **argv)
   struct sigaction sigint_action;
   struct sigaction sigterm_action;
 
+  population = population_create ((pi_rate_f) rate_network,
+      (pi_copy_f) sn_network_clone,
+      (pi_free_f) sn_network_destroy);
+  if (population == NULL)
+  {
+    fprintf (stderr, "population_create failed.\n");
+    return (1);
+  }
+
+  population_set_serialization (population,
+      (pi_serialize_f) sn_network_serialize,
+      (pi_unserialize_f) sn_network_unserialize);
+
   read_options (argc, argv);
   if (initial_input_file == NULL)
     exit_usage (argv[0]);
@@ -294,15 +403,11 @@ int main (int argc, char **argv)
   sigterm_action.sa_handler = sigint_handler;
   sigaction (SIGTERM, &sigterm_action, NULL);
 
-  population = sn_population_create (max_population_size);
-  if (population == NULL)
-  {
-    fprintf (stderr, "sn_population_create failed.\n");
-    return (1);
-  }
+  population_start_listen_thread (population, NULL, NULL);
 
   {
     sn_network_t *n;
+    int tmp;
 
     n = sn_network_read_file (initial_input_file);
     if (n == NULL)
@@ -313,7 +418,24 @@ int main (int argc, char **argv)
 
     inputs_num = SN_NETWORK_INPUT_NUM(n);
 
-    sn_population_push (population, n);
+    /* Determine if `inputs_num' is a power of two. If so, more merge
+     * algorithms can be used. */
+    tmp = inputs_num;
+    inputs_num_is_power_of_two = 1;
+    while (tmp > 0)
+    {
+      if ((tmp % 2) != 0)
+      {
+       if (tmp == 1)
+         inputs_num_is_power_of_two = 1;
+       else
+         inputs_num_is_power_of_two = 0;
+       break;
+      }
+      tmp = tmp >> 1;
+    }
+
+    population_insert (population, n);
     sn_network_destroy (n);
   }
 
@@ -324,7 +446,7 @@ int main (int argc, char **argv)
       "=======================\n",
       initial_input_file, inputs_num, max_population_size);
 
-  evolution_start (3);
+  evolution_start (evolution_threads_num);
 
   printf ("Exiting after %llu iterations.\n",
       (unsigned long long) iteration_counter);
@@ -332,18 +454,17 @@ int main (int argc, char **argv)
   {
     sn_network_t *n;
 
-    n = sn_population_best (population);
+    n = population_get_fittest (population);
     if (n != NULL)
     {
       if (best_output_file != NULL)
        sn_network_write_file (n, best_output_file);
-      else
-       sn_network_show (n);
+      sn_network_show (n);
       sn_network_destroy (n);
     }
   }
 
-  sn_population_destroy (population);
+  population_destroy (population);
 
   return (0);
 } /* int main */