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stopping point for 64
[moebius2.git] / energy.c
index 540f6a9..308aebf 100644 (file)
--- a/energy.c
+++ b/energy.c
 #include "common.h"
 #include "minimise.h"
 #include "mgraph.h"
+#include "parallel.h"
 
 double vertex_areas[N], vertex_mean_edge_lengths[N], edge_lengths[N][V6];
 
 static double best_energy= DBL_MAX;
 
 static void addcost(double *energy, double tweight, double tcost, int pr);
-#define COST(weight, compute) addcost(&energy, (weight), (compute), printing)
+
+/*---------- main energy computation, weights, etc. ----------*/
+
+typedef double CostComputation(const Vertices vertices, int section);
+typedef void PreComputation(const Vertices vertices, int section);
+
+typedef struct {
+  double weight;
+  CostComputation *fn;
+} CostContribution;
+
+#define NPRECOMPS ((sizeof(precomps)/sizeof(precomps[0])))
+#define NCOSTS ((sizeof(costs)/sizeof(costs[0])))
+#define COST(weight, compute) { (weight),(compute) },
+
+static PreComputation *const precomps[]= {
+  compute_edge_lengths,
+  compute_vertex_areas
+};
+
+static const CostContribution costs[]= {
+
+#if XBITS==3
+#define STOP_EPSILON 1e-6
+    COST(  3e3,   line_bending_cost)
+    COST(  3e3,   edge_length_variation_cost)
+    COST( 0.4e3,  rim_proximity_cost)
+    COST(  1e6,   edge_angle_cost)
+                  #define EDGE_ANGLE_COST_CIRCCIRCRAT (0.5/1.7)
+//    COST(  1e1,   small_triangles_cost)
+    COST(  1e12,   noncircular_rim_cost)
+#endif
+
+#if XBITS==4
+#define STOP_EPSILON 1.2e-4
+    COST(  3e5,   line_bending_cost)
+    COST( 10e3,   edge_length_variation_cost)
+    COST( 9.0e3,  rim_proximity_cost) // 5e1 is too much
+                                     // 2.5e1 is too little
+    // 0.2e1 grows compared to previous ?
+    // 0.6e0 shrinks compared to previous ?
+
+//    COST(  1e12,   edge_angle_cost)
+                  #define EDGE_ANGLE_COST_CIRCCIRCRAT (0.5/1.3)
+    COST(  1e18,   noncircular_rim_cost)
+#endif
+
+#if XBITS>=5 /* nonsense follows but never mind */
+#define STOP_EPSILON 1e-6
+    COST(  3e5,   line_bending_cost)
+    COST( 10e2,   edge_length_variation_cost)
+    COST( 9.0e1,  rim_proximity_cost) // 5e1 is too much
+                                     // 2.5e1 is too little
+    // 0.2e1 grows compared to previous ?
+    // 0.6e0 shrinks compared to previous ?
+
+    COST(  1e12,   edge_angle_cost)
+                  #define EDGE_ANGLE_COST_CIRCCIRCRAT (0.5/1.3)
+    COST(  1e18,   noncircular_rim_cost)
+#endif
+
+};
+
+const double edge_angle_cost_circcircrat= EDGE_ANGLE_COST_CIRCCIRCRAT;
 
 void energy_init(void) {
+  stop_epsilon= STOP_EPSILON;
 }
 
-/*---------- main energy computation and subroutines ----------*/
+/*---------- energy computation machinery ----------*/
+
+void compute_energy_separately(const struct Vertices *vs,
+                        int section, void *energies_v, void *totals_v) {
+  double *energies= energies_v;
+  int ci;
+  
+  for (ci=0; ci<NPRECOMPS; ci++) {
+    precomps[ci](vs->a, section);
+    inparallel_barrier();
+  }
+  for (ci=0; ci<NCOSTS; ci++)
+    energies[ci]= costs[ci].fn(vs->a, section);
+}
+
+void compute_energy_combine(const struct Vertices *vertices,
+                        int section, void *energies_v, void *totals_v) {
+  int ci;
+  double *energies= energies_v;
+  double *totals= totals_v;
+
+  for (ci=0; ci<NCOSTS; ci++)
+    totals[ci] += energies[ci];
+}
 
 double compute_energy(const struct Vertices *vs) {
   static int bests_unprinted;
 
-  double energy;
-  int printing;
-
-  compute_edge_lengths(vs->a);
-  compute_vertex_areas(vs->a);
-  energy= 0;
+  double totals[NCOSTS], energy;
+  int ci, printing;
 
   printing= printing_check(pr_cost,0);
 
   if (printing) printf("%15lld c>e |", evaluations);
 
-  if (XBITS==3) {
-    COST(  3e3,   line_bending_cost(vs->a));
-    COST(  3e3,   edge_length_variation_cost(vs->a));
-    COST( 0.4e3,  rim_proximity_cost(vs->a));
-    COST(  1e6,   edge_angle_cost(vs->a, 0.5/1.7));
-//    COST(  1e1,   small_triangles_cost(vs->a));
-    COST(  1e12,   noncircular_rim_cost(vs->a));
-    stop_epsilon= 1e-6;
-  } else if (XBITS==4) {
-    COST(  3e5,   line_bending_cost(vs->a));
-    COST( 10e2,   edge_length_variation_cost(vs->a));
-    COST( 9.0e1,  rim_proximity_cost(vs->a)); // 5e1 is too much
-                                                 // 2.5e1 is too little
-    // 0.2e1 grows compared to previous ?
-    // 0.6e0 shrinks compared to previous ?
-    COST(  1e12,   edge_angle_cost(vs->a, 0.5/1.3));
-    COST(  1e18,   noncircular_rim_cost(vs->a));
-    stop_epsilon= 1e-6;
-  } else {
-    abort();
-  }
+  for (ci=0; ci<NCOSTS; ci++)
+    totals[ci]= 0;
+
+  inparallel(vs,
+            compute_energy_separately,
+            compute_energy_combine,
+            sizeof(totals) /* really, size of energies */,
+            totals);
+
+  energy= 0;
+  for (ci=0; ci<NCOSTS; ci++)
+    addcost(&energy, costs[ci].weight, totals[ci], printing);
 
   if (printing) printf("| total %# e |", energy);
 
@@ -92,18 +167,18 @@ static void addcost(double *energy, double tweight, double tcost, int pr) {
 
 /*---------- Precomputations ----------*/
 
-void compute_edge_lengths(const Vertices vertices) {
+void compute_edge_lengths(const Vertices vertices, int section) {
   int v1,e,v2;
 
-  FOR_EDGE(v1,e,v2)
+  FOR_EDGE(v1,e,v2, OUTER)
     edge_lengths[v1][e]= hypotD(vertices[v1],vertices[v2]);
 }
 
-void compute_vertex_areas(const Vertices vertices) {
+void compute_vertex_areas(const Vertices vertices, int section) {
   int v0,v1,v2, e1,e2;
 //  int k;
 
-  FOR_VERTEX(v0) {
+  FOR_VERTEX(v0, OUTER) {
     double total= 0.0, edges_total=0;
     int count= 0;
 
@@ -165,7 +240,7 @@ void compute_vertex_areas(const Vertices vertices) {
    *          Q,e
    */
 
-double line_bending_cost(const Vertices vertices) {
+double line_bending_cost(const Vertices vertices, int section) {
   static const double axb_epsilon= 1e-6;
   static const double exponent_r= 4;
 
@@ -173,7 +248,7 @@ double line_bending_cost(const Vertices vertices) {
   double  a[D3], b[D3], axb[D3];
   double total_cost= 0;
 
-  FOR_EDGE(qi,e,ri) {
+  FOR_EDGE(qi,e,ri, OUTER) {
     pi= EDGE_END2(qi,(e+3)%V6); if (pi<0) continue;
 
 //if (!(qi&XMASK)) fprintf(stderr,"%02x-%02x-%02x (%d)\n",pi,qi,ri,e);
@@ -202,11 +277,11 @@ double line_bending_cost(const Vertices vertices) {
    *           Q,e
    */
 
-double edge_length_variation_cost(const Vertices vertices) {
+double edge_length_variation_cost(const Vertices vertices, int section) {
   double diff, cost= 0, exponent_r= 2;
   int q, e,r, eback;
 
-  FOR_EDGE(q,e,r) {
+  FOR_EDGE(q,e,r, OUTER) {
     eback= edge_reverse(q,e);
     diff= edge_lengths[q][e] - edge_lengths[q][eback];
     cost += pow(diff,exponent_r);
@@ -227,11 +302,11 @@ static void find_nearest_oncircle(double oncircle[D3], const double p[D3]) {
   oncircle[1] *= mult;
 }
 
-double rim_proximity_cost(const Vertices vertices) {
+double rim_proximity_cost(const Vertices vertices, int section) {
   double oncircle[3], cost=0;
   int v;
 
-  FOR_VERTEX(v) {
+  FOR_VERTEX(v, OUTER) {
     int y= v >> YSHIFT;
     int nominal_edge_distance= y <= Y/2 ? y : Y-1-y;
     if (nominal_edge_distance==0) continue;
@@ -248,12 +323,12 @@ double rim_proximity_cost(const Vertices vertices) {
 
 /*---------- noncircular rim cost ----------*/
 
-double noncircular_rim_cost(const Vertices vertices) {
+double noncircular_rim_cost(const Vertices vertices, int section) {
   int vy,vx,v;
   double cost= 0.0;
   double oncircle[3];
 
-  FOR_RIM_VERTEX(vy,vx,v) {
+  FOR_RIM_VERTEX(vy,vx,v, OUTER) {
     find_nearest_oncircle(oncircle, vertices[v]);
 
     double d2= hypotD2(vertices[v], oncircle);
@@ -289,7 +364,7 @@ double noncircular_rim_cost(const Vertices vertices) {
    *     vd, edge PQ      vd
    */
 
-double edge_angle_cost(const Vertices vertices, double circcircrat) {
+double edge_angle_cost(const Vertices vertices, int section) {
   double pq1[D3], rp[D3], ps[D3], rp_2d[D3], ps_2d[D3], rs_2d[D3];
   double a,b,c,s,r;
   const double minradius_base= 0.2;
@@ -298,7 +373,7 @@ double edge_angle_cost(const Vertices vertices, double circcircrat) {
 //  double our_epsilon=1e-6;
   double total_cost= 0;
 
-  FOR_EDGE(pi,e,qi) {
+  FOR_EDGE(pi,e,qi, OUTER) {
 //    if (!(RIM_VERTEX_P(pi) || RIM_VERTEX_P(qi))) continue;
 
     si= EDGE_END2(pi,(e+V6-1)%V6);  if (si<0) continue;
@@ -322,7 +397,7 @@ double edge_angle_cost(const Vertices vertices, double circcircrat) {
     s= 0.5*(a+b+c);
     r= a*b*c / sqrt((a+b+c)*(a-b+c)*(b-c+a)*(c-a+b) + 1e-6);
 
-    double minradius= minradius_base + circcircrat*(a+b);
+    double minradius= minradius_base + edge_angle_cost_circcircrat*(a+b);
     double deficit= minradius - r;
     if (deficit < 0) continue;
     double cost= deficit*deficit;
@@ -358,14 +433,14 @@ double edge_angle_cost(const Vertices vertices, double circcircrat) {
    *     vd, edge PQ      vd
    */
 
-double small_triangles_cost(const Vertices vertices) {
+double small_triangles_cost(const Vertices vertices, int section) {
   double pq[D3], ps[D3];
   double x[D3];
   int pi,e,qi,si, k;
 //  double our_epsilon=1e-6;
   double total_cost= 0;
 
-  FOR_EDGE(pi,e,qi) {
+  FOR_EDGE(pi,e,qi, OUTER) {
 //    if (!(RIM_VERTEX_P(pi) || RIM_VERTEX_P(qi))) continue;
 
     si= EDGE_END2(pi,(e+V6-1)%V6);  if (si<0) continue;