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List.rev is unexpectedly quadratic

Aperta
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Valutazione

Difficoltà
1/5
Tempo stimato
Meno di un'ora
Idoneità per principianti
35/100
Tipo di issue
Documentazione
Chiarezza
Abbastanza chiara
Stato di attività
Ferma
Ambito
performance

Direzione di ricerca

Inizia con le definizioni di rev e rev' in Coq.Lists.List e rivedi il benchmark nell'issue. Chiarisci la differenza di complessità e documentala vicino a rev o all'inizio del modulo; il lavoro è completato quando gli utenti possono scoprire che rev ha complessità quadratica e rev' è ricorsiva in coda.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Descrizione

This is probably known to a number of Coq developers, but I discovered only yesterday, after 15 years of using Coq, that List.rev is implemented with quadratic complexity. That could explain numerous of the performance bottleneck that I, and others, have encountered.

I then saw that Coq.Lists.List also defines a rev' function, with the proper tail-rec definition. But I don't recall seeing it used in any Coq script that I have looked at.
I suggest to better advertise the issue with the definition of rev. At the very least, I guess there should be a comment above the definition of rev, and possibly also at the top of the file.

Another possibility for tracking down problematic usages would be to develop a profiler version for coqc , that could, among other things, measure the length of arguments of rev and report a warning whenever the length exceeds a couple dozen elements. Such a profiler could be exploited by users who want their scripts to run faster, suggesting hints for improvements.

To see how bad the quadratic behavior gets in practice, I ran the following benchmark. Even for short lists, the computation time is significant.

Set Implicit Arguments.
From Coq Require Import List.

Fixpoint make A (n:nat) (v:A) : list A :=
   match n with
   | 0 => nil
   | S n' => v :: make n' v
   end.

Set Implicit Arguments.
From Coq Require Import List.

Fixpoint make A (n:nat) (v:A) : list A :=
   match n with
   | 0 => nil
   | S n' => v :: make n' v
   end.

Lemma test : forall (v w:nat),
      last (rev (make 300 v)) w = v
  /\  last (rev (make 500 v)) w = v
  /\  last (rev (make 500 v)) w = v
  /\  last (rev (make 1500 v)) w = v
  /\  last (rev (make 5000 v)) w = v
  /\  last (rev' (make 5000 v)) w = v.
Proof. 
  intros. split;[|split;[|split;[|split;[|split]]]].
  time simpl. auto.  (* >1 second for 300 elements *)
  time simpl. auto.  (* 5 seconds for 500 elements *)
  time reflexivity. (* 0.1 seconds for 500 elements *)
  time reflexivity. (* >1 seconds for 1500 elements *)
  time reflexivity. (* 17 seconds for 5000 elements *) 
  time reflexivity. (* 0.01 seconds for 5000 elements with the tail rec version *) 
Abort.
Lingua principale
Rocq Prover
Stelle
42
Fork
40
Merge medio
20h 23m
PR unite (30g)
2

Preparare l'ambiente

Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

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