rpl.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2
   3 # Any copyright is dedicated to the Public Domain.
   4 # https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
   5
   6 # Written by Francois Fleuret <francois@fleuret.org>
   7
   8 import math
   9
  10 import torch, torchvision
  11
  12 from torch import nn
  13 from torch.nn import functional as F
  14
  15 ######################################################################
  16
  17
  18 def rpl_exec(program, stack):
  19     stack = stack.copy()
  20     for op in program:
  21         if op == "add":
  22             if len(stack) > 1:
  23                 a, b = stack.pop(), stack.pop()
  24                 stack.append(a + b)
  25         elif op == "min":
  26             if len(stack) > 1:
  27                 a, b = stack.pop(), stack.pop()
  28                 stack.append(min(a, b))
  29         elif op == "max":
  30             if len(stack) > 1:
  31                 a, b = stack.pop(), stack.pop()
  32                 stack.append(max(a, b))
  33         elif op == "swp":
  34             if len(stack) > 1:
  35                 a, b = stack.pop(), stack.pop()
  36                 stack.append(a)
  37                 stack.append(b)
  38         elif op == "rep":
  39             if len(stack) > 1:
  40                 a, b = stack.pop(), stack.pop()
  41                 stack += [b] * a
  42         elif op == "dup":
  43             if len(stack) > 0:
  44                 a = stack.pop()
  45                 stack.append(a)
  46                 stack.append(a)
  47         elif op == "del":
  48             if len(stack) > 0:
  49                 a = stack.pop()
  50         else:
  51             raise ValueError(f"Unknown instruction {op}")
  52
  53     return stack
  54
  55
  56 rpl_ops = ["add", "min", "max", "swp", "rep", "dup", "del"]
  57
  58 ######################################################################
  59
  60
  61 def generate(nb_starting_values=3, max_input=9, prog_len=6, nb_runs=5):
  62     prog_len = (1 + torch.randint(2 * prog_len, (1,))).clamp(max=prog_len).item()
  63
  64     while True:
  65         no_empty_stack = True
  66         prog = [rpl_ops[k] for k in torch.randint(len(rpl_ops), (prog_len,))]
  67
  68         result = []
  69         for _ in range(nb_runs):
  70             stack = [
  71                 x.item() for x in torch.randint(max_input + 1, (nb_starting_values,))
  72             ]
  73             result_stack = rpl_exec(prog, stack)
  74             if len(result_stack) == 0:
  75                 no_empty_stack = False
  76             result = result + ["<input>"] + stack + ["<output>"] + result_stack
  77
  78         result = result + ["<prog>"] + prog
  79         result = result + ["<end>"]
  80         if no_empty_stack:
  81             break
  82
  83     return result
  84
  85
  86 def next_marker(seq, tokens, start=0):
  87     pos = None
  88     for t in tokens:
  89         try:
  90             i = seq.index(t, start)
  91             if pos is None or i < pos:
  92                 pos = i
  93         except ValueError:
  94             pass
  95     return pos
  96
  97
  98 def decompose(seq):
  99     io = []
 100     k = 0
 101     while seq[k] == "<input>":
 102         o = next_marker(seq, ["<output>"], start=k + 1)
 103         e = next_marker(seq, ["<input>", "<prog>"], start=o)
 104         if o is None or e is None:
 105             raise ValueError("Invalid input/output")
 106         try:
 107             io.append(
 108                 ([int(x) for x in seq[k + 1 : o]], [int(x) for x in seq[o + 1 : e]])
 109             )
 110         except ValueError:
 111             raise ValueError("Invalid input/output")
 112
 113         k = e
 114
 115     if seq[k] == "<prog>":
 116         e = next_marker(seq, ["<end>"], start=k)
 117         if e is None:
 118             prog = []
 119         else:
 120             prog = seq[k + 1 : e]
 121     return prog, io
 122
 123
 124 def compute_nb_errors(seq):
 125     prog, io = decompose(seq)
 126
 127     nb_total, nb_errors = 0, 0
 128
 129     stacks = []
 130
 131     if len(set(prog) - set(rpl_ops)) > 0:
 132         # Program is not valid, we count 100% error
 133         for start_stack, target_stack in io:
 134             stacks.append((start_stack, target_stack, ["N/A"], False))
 135             nb_total += len(target_stack)
 136             nb_errors += len(target_stack)
 137
 138     else:
 139         # Program is valid
 140         for start_stack, target_stack in io:
 141             result_stack = rpl_exec(prog, start_stack)
 142             nb_total += len(target_stack)
 143             e = abs(len(result_stack) - len(target_stack)) + sum(
 144                 [0 if x == y else 1 for x, y in zip(result_stack, target_stack)]
 145             )
 146             nb_errors += e
 147             stacks.append((start_stack, target_stack, result_stack, e == 0))
 148
 149     return nb_total, nb_errors, prog, stacks
 150
 151
 152 ######################################################################
 153
 154 if __name__ == "__main__":
 155     seq = generate()
 156     print(seq)
 157     seq[3] = 7
 158     print(seq)
 159     print(compute_nb_errors(seq))