[project @ 2001-08-17 12:48:38 by simonmar]
authorsimonmar <unknown>
Fri, 17 Aug 2001 12:48:38 +0000 (12:48 +0000)
committersimonmar <unknown>
Fri, 17 Aug 2001 12:48:38 +0000 (12:48 +0000)
Add QuickCheck from package util.

Debug/QuickCheck.hs [new file with mode: 0644]
Debug/QuickCheck/Batch.hs [new file with mode: 0644]
Debug/QuickCheck/Utils.hs [new file with mode: 0644]

diff --git a/Debug/QuickCheck.hs b/Debug/QuickCheck.hs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ccada06
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,351 @@
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- 
+-- Module      :  Debug.QuickCheck
+-- Copyright   :  (c) Koen Claessen, John Hughes 2001
+-- License     :  BSD-style (see the file libraries/core/LICENSE)
+-- 
+-- Maintainer  :  libraries@haskell.org
+-- Stability   :  experimental
+-- Portability :  portable
+--
+-- $Id: QuickCheck.hs,v 1.1 2001/08/17 12:48:38 simonmar Exp $
+--
+-- QuickCheck v.0.2
+-- DRAFT implementation; last update 000104.
+-- Koen Claessen, John Hughes.
+-- This file represents work in progress, and might change at a later date.
+--
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+module Debug.QuickCheck
+  -- testing functions
+  ( quickCheck    -- :: prop -> IO ()
+  , verboseCheck  -- :: prop -> IO ()
+  , test          -- :: prop -> IO ()  -- = quickCheck
+  
+  , Config(..)    -- :: *
+  , check         -- :: Config -> prop -> IO ()
+  -- property combinators
+  , forAll        -- :: Gen a -> (a -> prop) -> prop
+  , (==>)         -- :: Bool -> prop -> prop
+  
+  -- gathering test-case information
+  , label         -- :: String         -> prop -> prop
+  , collect       -- :: Show a => a    -> prop -> prop
+  , classify      -- :: Bool -> String -> prop -> prop
+  , trivial       -- :: Bool           -> prop -> prop
+  
+  -- generator combinators
+  , Gen           -- :: * -> * ; Functor, Monad
+  
+  , elements      -- :: [a] -> Gen a
+  , two           -- :: Gen a -> Gen (a,a)
+  , three         -- :: Gen a -> Gen (a,a,a)
+  , four          -- :: Gen a -> Gen (a,a,a,a)
+  
+  , sized         -- :: (Int -> Gen a) -> Gen a
+  , resize        -- :: Int -> Gen a -> Gen a
+  , choose        -- :: Random a => (a, a) -> Gen a
+  , oneof         -- :: [Gen a] -> Gen a
+  , frequency     -- :: [(Int, Gen a)] -> Gen a
+  
+  , vector        -- :: Arbitrary a => Int -> Gen [a]
+
+  -- default generators
+  , Arbitrary(..) -- :: class
+  , rand          -- :: Gen StdGen
+  , promote       -- :: (a -> Gen b) -> Gen (a -> b)
+  , variant       -- :: Int -> Gen a -> Gen a
+
+  -- testable
+  , Testable(..)  -- :: class
+  , Property      -- :: *
+
+  -- For writing your own driver
+  , Result(..)  -- :: data
+  , generate    -- :: Int -> StdGen -> Gen a -> a
+  , evaluate     -- :: Testable a => a -> Gen Result
+  )
+ where
+
+import System.Random
+import Data.List( group, sort, intersperse )
+import Control.Monad( liftM2, liftM3, liftM4 )
+
+infixr 0 ==>
+infix  1 `classify`
+
+--------------------------------------------------------------------
+-- Generator
+
+newtype Gen a
+  = Gen (Int -> StdGen -> a)
+
+sized :: (Int -> Gen a) -> Gen a
+sized fgen = Gen (\n r -> let Gen m = fgen n in m n r)
+
+resize :: Int -> Gen a -> Gen a
+resize n (Gen m) = Gen (\_ r -> m n r)
+
+rand :: Gen StdGen
+rand = Gen (\n r -> r)
+
+promote :: (a -> Gen b) -> Gen (a -> b)
+promote f = Gen (\n r -> \a -> let Gen m = f a in m n r)
+
+variant :: Int -> Gen a -> Gen a
+variant v (Gen m) = Gen (\n r -> m n (rands r !! (v+1)))
+ where
+  rands r0 = r1 : rands r2 where (r1, r2) = split r0
+
+generate :: Int -> StdGen -> Gen a -> a
+generate n rnd (Gen m) = m size rnd'
+ where
+  (size, rnd') = randomR (0, n) rnd
+
+instance Functor Gen where
+  fmap f m = m >>= return . f
+
+instance Monad Gen where
+  return a    = Gen (\n r -> a)
+  Gen m >>= k =
+    Gen (\n r0 -> let (r1,r2) = split r0
+                      Gen m'  = k (m n r1)
+                   in m' n r2)
+
+-- derived
+
+choose :: Random a => (a, a) -> Gen a
+choose bounds = (fst . randomR bounds) `fmap` rand
+
+elements :: [a] -> Gen a
+elements xs = (xs !!) `fmap` choose (0, length xs - 1)
+
+vector :: Arbitrary a => Int -> Gen [a]
+vector n = sequence [ arbitrary | i <- [1..n] ]
+
+oneof :: [Gen a] -> Gen a
+oneof gens = elements gens >>= id
+
+frequency :: [(Int, Gen a)] -> Gen a
+frequency xs = choose (1, tot) >>= (`pick` xs)
+ where
+  tot = sum (map fst xs)
+
+  pick n ((k,x):xs)
+    | n <= k    = x
+    | otherwise = pick (n-k) xs
+
+-- general monadic
+
+two :: Monad m => m a -> m (a, a)
+two m = liftM2 (,) m m
+
+three :: Monad m => m a -> m (a, a, a)
+three m = liftM3 (,,) m m m
+
+four :: Monad m => m a -> m (a, a, a, a)
+four m = liftM4 (,,,) m m m m
+
+--------------------------------------------------------------------
+-- Arbitrary
+
+class Arbitrary a where
+  arbitrary   :: Gen a
+  coarbitrary :: a -> Gen b -> Gen b
+
+instance Arbitrary () where
+  arbitrary     = return ()
+  coarbitrary _ = variant 0
+
+instance Arbitrary Bool where
+  arbitrary     = elements [True, False]
+  coarbitrary b = if b then variant 0 else variant 1
+
+instance Arbitrary Int where
+  arbitrary     = sized $ \n -> choose (-n,n)
+  coarbitrary n = variant (if n >= 0 then 2*n else 2*(-n) + 1)
+
+instance Arbitrary Integer where
+  arbitrary     = sized $ \n -> choose (-fromIntegral n,fromIntegral n)
+  coarbitrary n = variant (fromInteger (if n >= 0 then 2*n else 2*(-n) + 1))
+
+instance Arbitrary Float where
+  arbitrary     = liftM3 fraction arbitrary arbitrary arbitrary 
+  coarbitrary x = coarbitrary (decodeFloat x)
+
+instance Arbitrary Double where
+  arbitrary     = liftM3 fraction arbitrary arbitrary arbitrary 
+  coarbitrary x = coarbitrary (decodeFloat x)
+
+fraction a b c = fromInteger a + (fromInteger b / (abs (fromInteger c) + 1))
+
+instance (Arbitrary a, Arbitrary b) => Arbitrary (a, b) where
+  arbitrary          = liftM2 (,) arbitrary arbitrary
+  coarbitrary (a, b) = coarbitrary a . coarbitrary b
+
+instance (Arbitrary a, Arbitrary b, Arbitrary c) => Arbitrary (a, b, c) where
+  arbitrary             = liftM3 (,,) arbitrary arbitrary arbitrary
+  coarbitrary (a, b, c) = coarbitrary a . coarbitrary b . coarbitrary c
+
+instance (Arbitrary a, Arbitrary b, Arbitrary c, Arbitrary d)
+      => Arbitrary (a, b, c, d)
+ where
+  arbitrary = liftM4 (,,,) arbitrary arbitrary arbitrary arbitrary
+  coarbitrary (a, b, c, d) =
+    coarbitrary a . coarbitrary b . coarbitrary c . coarbitrary d
+
+instance Arbitrary a => Arbitrary [a] where
+  arbitrary          = sized (\n -> choose (0,n) >>= vector)
+  coarbitrary []     = variant 0
+  coarbitrary (a:as) = coarbitrary a . variant 1 . coarbitrary as
+
+instance (Arbitrary a, Arbitrary b) => Arbitrary (a -> b) where
+  arbitrary         = promote (`coarbitrary` arbitrary)
+  coarbitrary f gen = arbitrary >>= ((`coarbitrary` gen) . f)
+
+--------------------------------------------------------------------
+-- Testable
+
+data Result
+  = Result { ok :: Maybe Bool, stamp :: [String], arguments :: [String] }
+
+nothing :: Result
+nothing = Result{ ok = Nothing, stamp = [], arguments = [] }
+
+newtype Property
+  = Prop (Gen Result)
+
+result :: Result -> Property
+result res = Prop (return res)
+
+evaluate :: Testable a => a -> Gen Result
+evaluate a = gen where Prop gen = property a
+
+class Testable a where
+  property :: a -> Property
+
+instance Testable () where
+  property _ = result nothing
+
+instance Testable Bool where
+  property b = result (nothing{ ok = Just b })
+
+instance Testable Result where
+  property res = result res
+
+instance Testable Property where
+  property prop = prop
+
+instance (Arbitrary a, Show a, Testable b) => Testable (a -> b) where
+  property f = forAll arbitrary f
+
+forAll :: (Show a, Testable b) => Gen a -> (a -> b) -> Property
+forAll gen body = Prop $
+  do a   <- gen
+     res <- evaluate (body a)
+     return (argument a res)
+ where
+  argument a res = res{ arguments = show a : arguments res }
+
+(==>) :: Testable a => Bool -> a -> Property
+True  ==> a = property a
+False ==> a = property ()
+
+label :: Testable a => String -> a -> Property
+label s a = Prop (add `fmap` evaluate a)
+ where
+  add res = res{ stamp = s : stamp res }
+
+classify :: Testable a => Bool -> String -> a -> Property
+classify True  name = label name
+classify False _    = property
+
+trivial :: Testable a => Bool -> a -> Property
+trivial = (`classify` "trivial")
+
+collect :: (Show a, Testable b) => a -> b -> Property
+collect v = label (show v)
+
+--------------------------------------------------------------------
+-- Testing
+
+data Config = Config
+  { configMaxTest :: Int
+  , configMaxFail :: Int
+  , configSize    :: Int -> Int
+  , configEvery   :: Int -> [String] -> String
+  }
+
+quick :: Config
+quick = Config
+  { configMaxTest = 100
+  , configMaxFail = 1000
+  , configSize    = (+ 3) . (`div` 2)
+  , configEvery   = \n args -> let s = show n in s ++ [ '\b' | _ <- s ]
+  }
+         
+verbose :: Config
+verbose = quick
+  { configEvery = \n args -> show n ++ ":\n" ++ unlines args
+  }
+
+test, quickCheck, verboseCheck :: Testable a => a -> IO ()
+test         = check quick
+quickCheck   = check quick
+verboseCheck = check verbose
+         
+check :: Testable a => Config -> a -> IO ()
+check config a =
+  do rnd <- newStdGen
+     tests config (evaluate a) rnd 0 0 []
+
+tests :: Config -> Gen Result -> StdGen -> Int -> Int -> [[String]] -> IO () 
+tests config gen rnd0 ntest nfail stamps
+  | ntest == configMaxTest config = do done "OK, passed" ntest stamps
+  | nfail == configMaxFail config = do done "Arguments exhausted after" ntest stamps
+  | otherwise               =
+      do putStr (configEvery config ntest (arguments result))
+         case ok result of
+           Nothing    ->
+             tests config gen rnd1 ntest (nfail+1) stamps
+           Just True  ->
+             tests config gen rnd1 (ntest+1) nfail (stamp result:stamps)
+           Just False ->
+             putStr ( "Falsifiable, after "
+                   ++ show ntest
+                   ++ " tests:\n"
+                   ++ unlines (arguments result)
+                    )
+     where
+      result      = generate (configSize config ntest) rnd2 gen
+      (rnd1,rnd2) = split rnd0
+
+done :: String -> Int -> [[String]] -> IO ()
+done mesg ntest stamps =
+  do putStr ( mesg ++ " " ++ show ntest ++ " tests" ++ table )
+ where
+  table = display
+        . map entry
+        . reverse
+        . sort
+        . map pairLength
+        . group
+        . sort
+        . filter (not . null)
+        $ stamps
+
+  display []  = ".\n"
+  display [x] = " (" ++ x ++ ").\n"
+  display xs  = ".\n" ++ unlines (map (++ ".") xs)
+
+  pairLength xss@(xs:_) = (length xss, xs)
+  entry (n, xs)         = percentage n ntest
+                       ++ " "
+                       ++ concat (intersperse ", " xs)
+
+  percentage n m        = show ((100 * n) `div` m) ++ "%"
+
+--------------------------------------------------------------------
+-- the end.
diff --git a/Debug/QuickCheck/Batch.hs b/Debug/QuickCheck/Batch.hs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f5056f8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,229 @@
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- 
+-- Module      :  Debug.QuickCheck.Batch
+-- Copyright   :  (c) Andy Gill 2001
+-- License     :  BSD-style (see the file libraries/core/LICENSE)
+-- 
+-- Maintainer  :  libraries@haskell.org
+-- Stability   :  experimental
+-- Portability :  non-portable (uses Control.Exception, Control.Concurrent)
+--
+-- $Id: Batch.hs,v 1.1 2001/08/17 12:48:38 simonmar Exp $
+--
+-- This is a batch driver for runing QuickCheck.
+--
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+{-
+ - Here is the key for reading the output.
+ -  . = test successful
+ -  ? = every example passed, but quickcheck did not find enough good examples
+ -  * = test aborted for some reason (out-of-time, bottom, etc)
+ -  # = test failed outright
+ - 
+ - We also provide the dangerous "isBottom".
+ -
+ - Here is is an example of use for sorting:
+ - 
+ - testOptions :: TestOptions
+ - testOptions = TestOptions 
+ -                 { no_of_tests = 100         -- number of tests to run
+ -                 , length_of_tests = 1       -- 1 second max per check
+ -                                             -- where a check == n tests
+ -                 , debug_tests = False       -- True => debugging info
+ -                 }
+ - 
+ - prop_sort1 xs = sort xs == sortBy compare xs
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA])
+ - prop_sort2 xs = 
+ -         (not (null xs)) ==>
+ -         (head (sort xs) == minimum xs)
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA])
+ - prop_sort3 xs = (not (null xs)) ==>
+ -         last (sort xs) == maximum xs
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA])
+ - prop_sort4 xs ys =
+ -         (not (null xs)) ==>
+ -         (not (null ys)) ==>
+ -         (head (sort (xs ++ ys)) == min (minimum xs) (minimum ys))
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA], ys :: [OrdALPHA])
+ - prop_sort6 xs ys =
+ -         (not (null xs)) ==>
+ -         (not (null ys)) ==>
+ -         (last (sort (xs ++ ys)) == max (maximum xs) (maximum ys))
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA], ys :: [OrdALPHA])
+ - prop_sort5 xs ys =
+ -         (not (null xs)) ==>
+ -         (not (null ys)) ==>
+ -         (head (sort (xs ++ ys)) == max (maximum xs) (maximum ys))
+ -   where types = (xs :: [OrdALPHA], ys :: [OrdALPHA])
+ - 
+ - test_sort = runTests "sort" testOptions
+ -         [ run prop_sort1
+ -         , run prop_sort2
+ -         , run prop_sort3
+ -         , run prop_sort4
+ -         , run prop_sort5
+ -         ]
+ - 
+ - When run, this gives
+ - Main> test_sort
+ -                     sort : .....
+ - 
+ - You would tie together all the test_* functions
+ - into one test_everything, on a per module basis.
+ -
+ - Examples of use of bottom and isBottom:
+ -      {- test for abort -}
+ -     prop_head2 = isBottom (head [])
+ -      {- test for strictness -}
+ -     prop_head3 = isBottom (head bottom)
+ -}
+
+module Debug.QuickCheck.Batch
+   ( run               -- :: Testable a => a -> TestOptions -> IO TestResult
+   , runTests          -- :: String -> TestOptions -> 
+                       --      [TestOptions -> IO TestResult] -> IO ()
+   , defOpt            -- :: TestOptions
+   , TestOptions (..)
+   , isBottom          -- :: a -> Bool
+   , bottom            -- :: a                 {- _|_ -}
+   ) where
+
+import System.Random
+import Control.Concurrent
+import Control.Exception hiding (catch, evaluate)
+import qualified Control.Exception as Exception (catch, evaluate)
+import Debug.QuickCheck
+import System.IO.Unsafe
+
+data TestOptions = TestOptions {
+       no_of_tests     :: Int,
+       length_of_tests :: Int,
+       debug_tests     :: Bool }
+
+defOpt :: TestOptions
+defOpt = TestOptions 
+       { no_of_tests = 100
+       , length_of_tests = 1
+       , debug_tests = False
+       }
+
+data TestResult = TestOk       String  Int [[String]]
+               | TestExausted  String  Int [[String]]
+               | TestFailed   [String] Int
+               | TestAborted   Exception
+
+tests :: Config -> Gen Result -> StdGen -> Int -> Int -> [[String]] 
+      -> IO TestResult
+tests config gen rnd0 ntest nfail stamps
+  | ntest == configMaxTest config = return (TestOk  "OK, passed" ntest stamps)
+  | nfail == configMaxFail config = return (TestExausted "Arguments exhausted after"
+                                        ntest stamps)
+  | otherwise               =
+      do (if not (null txt) then putStr txt else return ())
+        case ok result of
+           Nothing    ->
+             tests config gen rnd1 ntest (nfail+1) stamps
+           Just True  ->
+             tests config gen rnd1 (ntest+1) nfail (stamp result:stamps)
+           Just False ->
+             do return (TestFailed (arguments result) ntest)
+     where
+      txt         = configEvery config ntest (arguments result)
+      result      = generate (configSize config ntest) rnd2 gen
+      (rnd1,rnd2) = split rnd0
+
+batch n v = Config
+  { configMaxTest = n
+  , configMaxFail = n * 10
+  , configSize    = (+ 3) . (`div` 2)
+  , configEvery   = \n args -> if v then show n ++ ":\n" ++ unlines args else ""
+  }
+
+-- Here we use the same random number each time,
+-- so we get reproducable results!
+run :: Testable a => a -> TestOptions -> IO TestResult
+run a TestOptions { no_of_tests = n, length_of_tests = len, debug_tests = debug } =
+  do me <- myThreadId
+     ready <- newEmptyMVar
+     r <- if len == 0
+          then try theTest
+          else try (do
+            -- This waits a bit, then raises an exception in its parent,
+             -- saying, right, you've had long enough!
+            watcher <- forkIO (Exception.catch
+                             (do threadDelay (len * 1000 * 1000)
+                                 takeMVar ready
+                                 throwTo me NonTermination
+                                 return ())
+                             (\ _ -> return ()))
+            -- Tell the watcher we are starting...
+            putMVar ready ()
+             -- This is cheating, because possibly some of the internal message
+             -- inside "r" might be _|_, but anyway....
+            r <- theTest
+            -- Now, we turn off the watcher.
+            -- Ignored if the watcher is already dead, 
+            -- (unless some unlucky thread picks up the same name)
+            killThread watcher
+            return r)
+     case r of
+        Right r -> return r
+        Left  e -> return (TestAborted e)
+  where
+       theTest = tests (batch n debug) (evaluate a) (mkStdGen 0) 0 0 []     
+
+-- Prints a one line summary of various tests with common theme
+runTests :: String -> TestOptions -> [TestOptions -> IO TestResult] -> IO ()
+runTests name scale actions =
+  do putStr (rjustify 25 name ++ " : ")
+     f <- tr 1 actions [] 0
+     mapM fa f
+     return ()
+  where
+       rjustify n s = replicate (max 0 (n - length s)) ' ' ++ s
+
+       tr n [] xs c = do
+                       putStr (rjustify (max 0 (35-n)) " (" ++ show c ++ ")\n")
+                       return xs
+       tr n (action:actions) others c = 
+          do r <- action scale
+             case r of
+               (TestOk _ m _) 
+                       -> do { putStr "." ;
+                              tr (n+1) actions others (c+m) }
+               (TestExausted s m ss) 
+
+                       -> do { putStr "?" ;
+                              tr (n+1) actions others (c+m) }
+               (TestAborted e) 
+                       -> do { putStr "*" ;
+                              tr (n+1) actions others c }
+               (TestFailed f num)
+                       -> do { putStr "#" ;
+                               tr (n+1) actions ((f,n,num):others) (c+num) }
+
+       fa :: ([String],Int,Int) -> IO ()
+       fa (f,n,no) = 
+         do putStr "\n"
+            putStr ("    ** test " 
+                       ++ show (n  :: Int)
+                       ++ " of "
+                       ++ name
+                       ++ " failed with the binding(s)\n")
+            sequence_ [putStr ("    **   " ++ v ++ "\n")
+                       | v <- f ]
+            putStr "\n"
+
+-- Look out behind you! These can be misused badly.
+-- However, in the context of a batch tester, can also be very useful.
+
+bottom = error "_|_"
+
+isBottom :: a -> Bool
+isBottom a = unsafePerformIO (do
+       a' <- try (Exception.evaluate a)
+       case a' of
+          Left _ -> return True
+          Right _ -> return False)
diff --git a/Debug/QuickCheck/Utils.hs b/Debug/QuickCheck/Utils.hs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f6ad91f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,53 @@
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- 
+-- Module      :  Debug.QuickCheck.Poly
+-- Copyright   :  (c) Andy Gill 2001
+-- License     :  BSD-style (see the file libraries/core/LICENSE)
+-- 
+-- Maintainer  :  libraries@haskell.org
+-- Stability   :  experimental
+-- Portability :  portable
+--
+-- $Id: Utils.hs,v 1.1 2001/08/17 12:48:38 simonmar Exp $
+--
+-- These are some general purpose utilities for use with QuickCheck.
+--
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+module Debug.QuickCheckUtils
+  ( isAssociativeBy
+  , isAssociative
+  , isCommutableBy
+  , isCommutable
+  , isTotalOrder
+  ) where
+
+import Debug.QuickCheck
+
+isAssociativeBy :: (Show a,Testable prop) 
+               => (a -> a -> prop) -> Gen a -> (a -> a -> a) -> Property
+isAssociativeBy (===) src (**) = 
+       forAll src $ \ a ->
+       forAll src $ \ b ->
+       forAll src $ \ c ->
+       ((a ** b) ** c) === (a ** (b ** c))
+
+isAssociative :: (Arbitrary a,Show a,Eq a) => (a -> a -> a) -> Property
+isAssociative = isAssociativeBy (==) arbitrary
+
+isCommutableBy :: (Show a,Testable prop) 
+              => (b -> b -> prop) -> Gen a -> (a -> a -> b) -> Property
+isCommutableBy (===) src (**) =
+       forAll src $ \ a ->
+       forAll src $ \ b ->
+       (a ** b) === (b ** a)
+
+isCommutable :: (Arbitrary a,Show a,Eq b) => (a -> a -> b) -> Property
+isCommutable = isCommutableBy (==) arbitrary
+
+isTotalOrder :: (Arbitrary a,Show a,Ord a) => a -> a -> Property
+isTotalOrder x y = 
+    classify (x > y)  "less than" $
+    classify (x == y) "equals" $
+    classify (x < y)  "greater than" $
+    x < y || x == y || x > y