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https://gitlab.com/scemama/QCaml.git
synced 2024-12-22 20:33:36 +01:00
Added determinant_space
This commit is contained in:
parent
3694f8695c
commit
a9c5fd16a9
343
ci/lib/determinant_space.ml
Normal file
343
ci/lib/determinant_space.ml
Normal file
@ -0,0 +1,343 @@
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|
(** Data structures for storing the determinant space.
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If the space is built as the outer product of all {% $\alpha$ %} and {%
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$\beta$ %} determinants, the storage is of type [Spin]. It is sufficient
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to have the arrays of {% $\alpha$ %} and {% $\beta$ %} spindeterminants.
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Otherwise, the space is of type [Arbitrary].
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*)
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open Common
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open Linear_algebra
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type arbitrary_space =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
det : int array array ;
|
||||||
|
det_alfa : Spindeterminant.t array ;
|
||||||
|
det_beta : Spindeterminant.t array ;
|
||||||
|
index_start : int array;
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|
}
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||||||
|
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||||||
|
|
||||||
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type determinant_storage =
|
||||||
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| Arbitrary of arbitrary_space
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| Spin of (Spindeterminant.t array * Spindeterminant.t array)
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type t =
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|
{
|
||||||
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n_alfa : int ;
|
||||||
|
n_beta : int ;
|
||||||
|
mo_class : Mo.Class.t ;
|
||||||
|
mo_basis : Mo.Basis.t ;
|
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|
determinants : determinant_storage;
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}
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||||||
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||||||
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||||||
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module Ss = Spindeterminant_space
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module Electrons = Particles.Electrons
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|
module Nuclei = Particles.Nuclei
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||||||
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let n_alfa t = t.n_alfa
|
||||||
|
let n_beta t = t.n_beta
|
||||||
|
let mo_class t = t.mo_class
|
||||||
|
let mo_basis t = t.mo_basis
|
||||||
|
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||||||
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|
||||||
|
let size t =
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||||||
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match t.determinants with
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||||||
|
| Spin (a,b) -> (Array.length a) * (Array.length b)
|
||||||
|
| Arbitrary a ->
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|
let ndet_a = Array.length a.det_alfa in
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||||||
|
a.index_start.(ndet_a)
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||||||
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||||||
|
let determinant_stream t =
|
||||||
|
match t.determinants with
|
||||||
|
| Arbitrary a ->
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||||||
|
let det_beta = a.det_beta
|
||||||
|
and det_alfa = a.det_alfa
|
||||||
|
and det = a.det in
|
||||||
|
let n_alfa = Array.length det_alfa in
|
||||||
|
let alfa = ref det_alfa.(0)
|
||||||
|
and det_i_alfa = ref det.(0) in
|
||||||
|
let i_alfa = ref 0
|
||||||
|
and k_beta = ref 0
|
||||||
|
in
|
||||||
|
Stream.from (fun _ ->
|
||||||
|
if !i_alfa = n_alfa then None else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
let i_beta = (!det_i_alfa).(!k_beta) in
|
||||||
|
let beta = det_beta.(i_beta) in
|
||||||
|
let result =
|
||||||
|
Some (Determinant.of_spindeterminants (!alfa) beta)
|
||||||
|
in
|
||||||
|
incr k_beta;
|
||||||
|
if !k_beta = Array.length !det_i_alfa then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
k_beta := 0;
|
||||||
|
incr i_alfa;
|
||||||
|
if !i_alfa < n_alfa then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
alfa := det_alfa.(!i_alfa);
|
||||||
|
det_i_alfa := det.(!i_alfa)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
result
|
||||||
|
end
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
| Spin (a,b) ->
|
||||||
|
let na = Array.length a
|
||||||
|
and nb = Array.length b in
|
||||||
|
let i = ref 0
|
||||||
|
and j = ref 0 in
|
||||||
|
Stream.from (fun _ ->
|
||||||
|
if !j < nb then
|
||||||
|
let result =
|
||||||
|
Determinant.of_spindeterminants a.(!i) b.(!j)
|
||||||
|
in
|
||||||
|
incr i;
|
||||||
|
if !i = na then (i := 0 ; incr j);
|
||||||
|
Some result
|
||||||
|
else
|
||||||
|
None)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let determinants t = t.determinants
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let determinants_array t =
|
||||||
|
let s = determinant_stream t in
|
||||||
|
Array.init (size t) (fun _ -> Stream.next s)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
(*
|
||||||
|
let determinant t i =
|
||||||
|
let alfa, beta =
|
||||||
|
match t.determinants with
|
||||||
|
| Arbitrary a ->
|
||||||
|
let i_alfa =
|
||||||
|
let index_start = a.index_start in
|
||||||
|
let rec loop i_alfa =
|
||||||
|
if index_start.(i_alfa) <= i then
|
||||||
|
(loop [@tailcall]) (i_alfa+1)
|
||||||
|
else i_alfa
|
||||||
|
in loop 0
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let i_beta = i - a.index_start.(i_alfa) in
|
||||||
|
let alfa = a.det_alfa.(i_alfa) in
|
||||||
|
let beta = a.det_beta.(i_beta) in
|
||||||
|
alfa, beta
|
||||||
|
|
||||||
|
| Spin (a,b) ->
|
||||||
|
let nb = Array.length b in
|
||||||
|
let k = i / nb in
|
||||||
|
let j = i - k * nb in
|
||||||
|
a.(j), b.(k)
|
||||||
|
|
||||||
|
in
|
||||||
|
Determinant.of_spindeterminants alfa beta
|
||||||
|
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
|
let fock_diag det_space det =
|
||||||
|
|
||||||
|
let alfa_list =
|
||||||
|
Determinant.alfa det
|
||||||
|
|> Spindeterminant.to_list
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let beta_list =
|
||||||
|
Determinant.beta det
|
||||||
|
|> Spindeterminant.to_list
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let mo_basis = mo_basis det_space in
|
||||||
|
let mo_num = Mo.Basis.size mo_basis in
|
||||||
|
let one_e_ints = Mo.Basis.one_e_ints mo_basis
|
||||||
|
and two_e_ints = Mo.Basis.two_e_ints mo_basis
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let two_e i j k l = Four_idx_storage.get_phys two_e_ints i j k l in
|
||||||
|
let build_array list1 list2 =
|
||||||
|
let result = Array.make (mo_num+1) 0. in
|
||||||
|
|
||||||
|
(* Occupied *)
|
||||||
|
List.iter (fun i ->
|
||||||
|
let x = one_e_ints%:(i,i) in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
result.(0) <- result.(0) +. x;
|
||||||
|
List.iter (fun j ->
|
||||||
|
if j <> i then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
let x = two_e i j i j -. two_e i j j i in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
result.(0) <- result.(0) +. 0.5 *. x;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
) list1;
|
||||||
|
List.iter (fun j ->
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
let x = two_e i j i j in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
result.(0) <- result.(0) +. 0.5 *. x;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
) list2;
|
||||||
|
) list1;
|
||||||
|
|
||||||
|
(* Virtuals*)
|
||||||
|
List.iter (fun i ->
|
||||||
|
if result.(i) = 0. then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
let x = one_e_ints%:(i,i) in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
List.iter (fun j ->
|
||||||
|
let x = two_e i j i j -. two_e i j j i in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
) list1;
|
||||||
|
List.iter (fun j ->
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
let x = two_e i j i j in
|
||||||
|
result.(i) <- result.(i) +. x;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
) list2;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
) (Util.list_range 1 mo_num);
|
||||||
|
result
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let alfa, beta =
|
||||||
|
build_array alfa_list beta_list,
|
||||||
|
build_array beta_list alfa_list
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let e = alfa.(0) +. beta.(0) in
|
||||||
|
alfa.(0) <- e;
|
||||||
|
beta.(0) <- e;
|
||||||
|
alfa, beta
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let spin_of_mo_basis mo_basis f =
|
||||||
|
|
||||||
|
let s = Mo.Basis.simulation mo_basis in
|
||||||
|
let e = Simulation.electrons s in
|
||||||
|
let n_alfa = Electrons.n_alfa e
|
||||||
|
and n_beta = Electrons.n_beta e in
|
||||||
|
let det_a = f n_alfa
|
||||||
|
and det_b = f n_beta
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let mo_class = Ss.mo_class det_a in
|
||||||
|
let determinants =
|
||||||
|
let det_alfa = Ss.spin_determinants det_a
|
||||||
|
and det_beta = Ss.spin_determinants det_b
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let n_det_beta = Array.length det_beta in
|
||||||
|
let n_det_alfa = Array.length det_alfa in
|
||||||
|
|
||||||
|
let ndet = n_det_alfa * n_det_beta in
|
||||||
|
Format.printf "Number of determinants : %d %d %d\n%!"
|
||||||
|
n_det_alfa n_det_beta ndet;
|
||||||
|
Spin (det_alfa, det_beta)
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{ n_alfa ; n_beta ; mo_class ; mo_basis ; determinants }
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
(*
|
||||||
|
let arbitrary_of_mo_basis mo_basis f =
|
||||||
|
|
||||||
|
let s = Mo.Basis.simulation mo_basis in
|
||||||
|
let e = Simulation.electrons s in
|
||||||
|
let n_alfa = Electrons.n_alfa e
|
||||||
|
and n_beta = Electrons.n_beta e in
|
||||||
|
let det_a = f n_alfa
|
||||||
|
and det_b = f n_beta
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let mo_class = Ss.mo_class det_a in
|
||||||
|
let determinants =
|
||||||
|
let det_alfa = Ss.spin_determinants det_a
|
||||||
|
and det_beta = Ss.spin_determinants det_b
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let n_det_beta = Array.length det_beta in
|
||||||
|
let n_det_alfa = Array.length det_alfa in
|
||||||
|
|
||||||
|
let det = Array.make n_det_alfa
|
||||||
|
(Array.init n_det_beta (fun i -> i))
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let index_start = Array.init (n_det_alfa+1) (fun i -> i*n_det_beta) in
|
||||||
|
let ndet = (index_start.(n_det_alfa)) in
|
||||||
|
|
||||||
|
Format.printf "Number of determinants : %d %d %d\n%!"
|
||||||
|
n_det_alfa n_det_beta ndet;
|
||||||
|
Arbitrary {
|
||||||
|
det_alfa ; det_beta ; det ; index_start
|
||||||
|
}
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{ n_alfa ; n_beta ; mo_class ; mo_basis ; determinants }
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let cas_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n m =
|
||||||
|
let f n_alfa =
|
||||||
|
Ss.cas_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n_alfa n m
|
||||||
|
in
|
||||||
|
spin_of_mo_basis mo_basis f
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let fci_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core =
|
||||||
|
let f n_alfa =
|
||||||
|
Ss.fci_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n_alfa
|
||||||
|
in
|
||||||
|
spin_of_mo_basis mo_basis f
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let fci_f12_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core mo_num =
|
||||||
|
let s = Mo.Basis.simulation mo_basis in
|
||||||
|
let e = Simulation.electrons s in
|
||||||
|
let n_alfa = Electrons.n_alfa e
|
||||||
|
and n_beta = Electrons.n_beta e in
|
||||||
|
let n_core = Mo.Frozen_core.num_mos frozen_core in
|
||||||
|
let n, m =
|
||||||
|
(n_alfa + n_beta - n_core),
|
||||||
|
(mo_num - n_core)
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let f n_alfa =
|
||||||
|
Ss.cas_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n_alfa n m
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let r =
|
||||||
|
spin_of_mo_basis mo_basis f
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{ r with mo_class =
|
||||||
|
Mo.Class.to_list r.mo_class
|
||||||
|
|> List.rev_map (fun i ->
|
||||||
|
match i with
|
||||||
|
| Mo.Class.Virtual i when i > mo_num -> Mo.Class.Auxiliary i
|
||||||
|
| i -> i)
|
||||||
|
|> List.rev
|
||||||
|
|> Mo.Class.of_list }
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let cas_f12_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n m mo_num =
|
||||||
|
let f n_alfa =
|
||||||
|
Ss.cas_of_mo_basis mo_basis ~frozen_core n_alfa n m
|
||||||
|
in
|
||||||
|
let r =
|
||||||
|
spin_of_mo_basis mo_basis f
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{ r with mo_class =
|
||||||
|
Mo.Class.to_list r.mo_class
|
||||||
|
|> List.rev_map (fun i ->
|
||||||
|
match i with
|
||||||
|
| Mo.Class.Virtual i when i > mo_num -> Mo.Class.Auxiliary i
|
||||||
|
| i -> i)
|
||||||
|
|> List.rev
|
||||||
|
|> Mo.Class.of_list
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
let pp ppf t =
|
||||||
|
Format.fprintf ppf "@[<v 2>[ ";
|
||||||
|
let i = ref 0 in
|
||||||
|
determinant_stream t
|
||||||
|
|> Stream.iter (fun d -> Format.fprintf ppf "@[<v>@[%8d@]@;@[%a@]@]@;" !i
|
||||||
|
Determinant.pp d; incr i) ;
|
||||||
|
Format.fprintf ppf "]@]"
|
||||||
|
|
74
ci/lib/determinant_space.mli
Normal file
74
ci/lib/determinant_space.mli
Normal file
@ -0,0 +1,74 @@
|
|||||||
|
(**
|
||||||
|
The determinant space in which we solve the Schrodinger equation.
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
|
type t
|
||||||
|
|
||||||
|
type arbitrary_space =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
det : int array array ;
|
||||||
|
det_alfa : Spindeterminant.t array ;
|
||||||
|
det_beta : Spindeterminant.t array ;
|
||||||
|
index_start : int array;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
type determinant_storage =
|
||||||
|
| Arbitrary of arbitrary_space
|
||||||
|
| Spin of (Spindeterminant.t array * Spindeterminant.t array)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
(** {1 Accessors} *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val n_alfa : t -> int
|
||||||
|
(** Number of {% $\alpha$ %} electrons in the {% $\alpha$ %} MOs. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val n_beta : t -> int
|
||||||
|
(** Number of {% $\beta$ %} electrons in the {% $\beta$ %} MOs. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val mo_class : t -> Mo.Class.t
|
||||||
|
(** The MO classes used to generate the space. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val mo_basis : t -> Mo.Basis.t
|
||||||
|
(** The MO basis on which the determinants are expanded. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val determinants : t -> determinant_storage
|
||||||
|
(** All the determinants belonging to the space. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val determinants_array : t -> Determinant.t array
|
||||||
|
(** All the determinants belonging to the space. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val determinant_stream : t -> Determinant.t Stream.t
|
||||||
|
(** All the determinants belonging to the space, as a stream. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val size : t -> int
|
||||||
|
(** Size of the determinant space *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val fock_diag : t -> Determinant.t -> float array * float array
|
||||||
|
(** Returns the diagonal of the {% $\alpha$ %} and {% $\beta$ %} Fock matrices.
|
||||||
|
The zero elements contain the energy of the determinant.
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
val fci_of_mo_basis : Mo.Basis.t -> frozen_core:Mo.Frozen_core.t -> t
|
||||||
|
(** Creates a space of all possible ways to put [n_alfa] electrons in the {% $\alpha$ %}
|
||||||
|
[Active] MOs and [n_beta] electrons in the {% $\beta$ %} [Active] MOs.
|
||||||
|
All other MOs are untouched.
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
|
val cas_of_mo_basis : Mo.Basis.t -> frozen_core:Mo.Frozen_core.t -> int -> int -> t
|
||||||
|
(** Creates a CAS(n,m) space of determinants. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val fci_f12_of_mo_basis : Mo.Basis.t -> frozen_core:Mo.Frozen_core.t -> int -> t
|
||||||
|
(** Creates the active space to perform a FCI-F12 with an
|
||||||
|
auxiliary basis set. *)
|
||||||
|
|
||||||
|
val cas_f12_of_mo_basis : Mo.Basis.t -> frozen_core:Mo.Frozen_core.t -> int -> int -> int -> t
|
||||||
|
(** [cas_of_mo_basis mo_basis m n mo_num] Creates a CAS(n,m) space
|
||||||
|
of determinants with an auxiliary basis set defined as the MOs from
|
||||||
|
[mo_num+1] to [Mo.Basis.size mo_basis].
|
||||||
|
*)
|
||||||
|
|
||||||
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(** {2 Printing} *)
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val pp : Format.formatter -> t -> unit
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@ -337,7 +337,7 @@ val sysv : b:('a,'b) t -> ('a,'a) t -> ('a,'b) t
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|||||||
(** Solves %{ $AX=B$ %} when A is symmetric *)
|
(** Solves %{ $AX=B$ %} when A is symmetric *)
|
||||||
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||||||
val (%:) : ('a,'b) t -> (int*int) -> float
|
val (%:) : ('a,'b) t -> (int*int) -> float
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||||||
(** [t%.(i,j)] returns the element at i,j. *)
|
(** [t%:(i,j)] returns the element at i,j. *)
|
||||||
|
|
||||||
val set : ('a,'b) t -> int -> int -> float -> unit
|
val set : ('a,'b) t -> int -> int -> float -> unit
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||||||
(** [set t i j v] sets the (i,j)-th element to v *)
|
(** [set t i j v] sets the (i,j)-th element to v *)
|
||||||
|
47
top/install_printers.sh
Executable file
47
top/install_printers.sh
Executable file
@ -0,0 +1,47 @@
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#!/bin/bash
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||||||
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||||||
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function print_modules ()
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{
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MODULES=$(grep "val pp " ../*/lib/*.mli \
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| cut -d ":" -f 1 \
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| sed 's|^../||' \
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||||||
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| sed 's|\.mli||' \
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||||||
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| sed 's|/lib/| |' \
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||||||
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| sed 's/[^ ]*/\u&/g' \
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||||||
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| sed 's| |.|' \
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||||||
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| grep -v Top.Install_printers )
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||||||
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for MODULE in $MODULES ; do
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M=($(echo $MODULE | sed 's|\.| |'))
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if [[ "${M[0]}" == "${M[1]}" ]] ; then
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||||||
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echo " \"${M[1]}.pp\" ;"
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||||||
|
else
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||||||
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echo " \"${M[0]}.${M[1]}.pp\" ;"
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||||||
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fi
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done
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||||||
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}
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cat << EOF
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let printers =
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[
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$(print_modules)
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]
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||||||
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let eval_exn str =
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let lexbuf = Lexing.from_string str in
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let phrase = !Toploop.parse_toplevel_phrase lexbuf in
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||||||
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Toploop.execute_phrase false Format.err_formatter phrase
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||||||
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||||||
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let rec install_printers = function
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| [] -> eval_exn "#require \"lacaml.top\";;"
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||||||
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| printer :: printers ->
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let cmd = Printf.sprintf "#install_printer %s;;" printer in
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eval_exn cmd && install_printers printers
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||||||
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let () =
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||||||
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if not (install_printers printers) then
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||||||
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Format.eprintf "Problem installing QCaml-printers@."
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||||||
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|
EOF
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||||||
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