test: unique names changed again
[haskell/symantic-parser.git] / src / Symantic / Parser / Grammar / Optimize.hs
index 9149cf6555fefb52b8ee17dcc7fa4d0c2b120f99..21bb5e9db4d64f75fbc7bf0f30a8096a4aea5817 100644 (file)
-{-# LANGUAGE PatternSynonyms #-}
-{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}
-{-# LANGUAGE ViewPatterns #-}
-{-# LANGUAGE UndecidableInstances #-}
-{-# OPTIONS_GHC -fno-warn-orphans #-}
+{-# LANGUAGE PatternSynonyms #-} -- For aliased combinators
+{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-} -- For optimizeCombNode
+{-# LANGUAGE ViewPatterns #-} -- For optimizeCombNode
+{-# OPTIONS_GHC -fno-warn-orphans #-} -- For MakeLetName TH.Name
 module Symantic.Parser.Grammar.Optimize where
 
 import Data.Bool (Bool(..))
-import Data.Char (Char)
 import Data.Either (Either(..), either)
 import Data.Eq (Eq(..))
-import Data.Foldable (all, foldr)
 import Data.Function ((.))
-import Debug.Trace (trace)
-import Data.Function (($))
 import qualified Data.Functor as Functor
+import qualified Data.Foldable as Foldable
 import qualified Data.List as List
+import qualified Language.Haskell.TH.Syntax as TH
 
 import Symantic.Parser.Grammar.Combinators as Comb
-import Symantic.Parser.Staging (ValueCode(..), Value(..),  Code(..), getValue, getCode)
+import Symantic.Parser.Haskell ()
 import Symantic.Univariant.Letable
 import Symantic.Univariant.Trans
-import qualified Language.Haskell.TH.Syntax as TH
-import qualified Symantic.Parser.Staging as Hask
+import qualified Symantic.Parser.Haskell as H
 
--- * Type 'Grammar'
-data Grammar a where
-  Pure :: Hask.Haskell a -> Grammar a
-  Satisfy :: Hask.Haskell (Char -> Bool) -> Grammar Char
-  Item :: Grammar Char
-  Try :: Grammar a -> Grammar a
-  Look :: Grammar a -> Grammar a
-  NegLook :: Grammar a -> Grammar ()
-  (:<*>) :: Grammar (a -> b) -> Grammar a -> Grammar b
-  (:<|>) :: Grammar a -> Grammar a -> Grammar a
-  Empty :: Grammar a
-  Branch :: Grammar (Either a b) -> Grammar (a -> c) -> Grammar (b -> c) -> Grammar c
-  Match :: Eq a => [Hask.Haskell (a -> Bool)] -> [Grammar b] -> Grammar a -> Grammar b -> Grammar b
-  ChainPre :: Grammar (a -> a) -> Grammar a -> Grammar a
-  ChainPost :: Grammar a -> Grammar (a -> a) -> Grammar a
-  Def :: TH.Name -> Grammar a -> Grammar a
-  Ref :: Bool -> TH.Name -> Grammar a
+-- import Debug.Trace (trace)
+
+-- * Type 'Comb'
+-- | Pattern-matchable 'Comb'inators of the grammar.
+-- @(repr)@ is not strictly necessary since it's only a phantom type
+-- (no constructor use it as a value), but having it:
+--
+-- 1. emphasizes that those 'Comb'inators will be 'trans'formed again
+--    (eg. in 'ViewGrammar' or 'Instr'uctions).
+--
+-- 2. Avoid overlapping instances between
+--    @('Trans' ('Comb' repr) repr)@ and
+--    @('Trans' ('Comb' repr) ('OptimizeGrammar' letName repr))@
+data Comb repr a where
+  Pure :: TermGrammar a -> Comb repr a
+  Satisfy ::
+    Satisfiable repr tok =>
+    [ErrorItem tok] ->
+    TermGrammar (tok -> Bool) -> Comb repr tok
+  Item :: Satisfiable repr tok => Comb repr tok
+  Try :: Comb repr a -> Comb repr a
+  Look :: Comb repr a -> Comb repr a
+  NegLook :: Comb repr a -> Comb repr ()
+  Eof :: Comb repr ()
+  (:<*>) :: Comb repr (a -> b) -> Comb repr a -> Comb repr b
+  (:<*) :: Comb repr a -> Comb repr b -> Comb repr a
+  (:*>) :: Comb repr a -> Comb repr b -> Comb repr b
+  (:<|>) :: Comb repr a -> Comb repr a -> Comb repr a
+  Empty :: Comb repr a
+  Branch ::
+    Comb repr (Either a b) ->
+    Comb repr (a -> c) -> Comb repr (b -> c) -> Comb repr c
+  Match :: Eq a =>
+    Comb repr a ->
+    [TermGrammar (a -> Bool)] ->
+    [Comb repr b] -> Comb repr b -> Comb repr b
+  ChainPre :: Comb repr (a -> a) -> Comb repr a -> Comb repr a
+  ChainPost :: Comb repr a -> Comb repr (a -> a) -> Comb repr a
+  Def :: TH.Name -> Comb repr a -> Comb repr a
+  Ref :: Bool -> TH.Name -> Comb repr a
+infixl 3 :<|>
+infixl 4 :<*>
+infixl 4 :<*, :*>
 
-pattern (:<$>) :: Hask.Haskell (a -> b) -> Grammar a -> Grammar b
-pattern (:$>) :: Grammar a -> Hask.Haskell b -> Grammar b
-pattern (:<$) :: Hask.Haskell a -> Grammar b -> Grammar a
-pattern (:*>) :: Grammar a -> Grammar b -> Grammar b
-pattern (:<*) :: Grammar a -> Grammar b -> Grammar a
+pattern (:<$>) :: TermGrammar (a -> b) -> Comb repr a -> Comb repr b
 pattern x :<$> p = Pure x :<*> p
+pattern (:$>) :: Comb repr a -> TermGrammar b -> Comb repr b
+pattern (:<$) :: TermGrammar a -> Comb repr b -> Comb repr a
 pattern p :$> x = p :*> Pure x
 pattern x :<$ p = Pure x :<* p
-pattern x :<* p = Hask.Const :<$> x :<*> p
-pattern p :*> x = Hask.Id :<$ p :<*> x
-
-infixl 3 :<|>
-infixl 4 :<*>, :<*, :*>
 infixl 4 :<$>, :<$, :$>
 
-instance Applicable Grammar where
+{-
+pattern (:*>) :: Comb repr a -> Comb repr b -> Comb repr b
+pattern (:<*) :: Comb repr a -> Comb repr b -> Comb repr a
+pattern x :<* p = H.Const :<$> x :<*> p
+pattern p :*> x = H.Id :<$ p :<*> x
+x .<* p = H.const :<$> x :<*> p
+x .<$ p = Pure x .<* p
+p .*> x = H.id .<$ p :<*> x
+p .$> x = p .*> Pure x
+-}
+
+{-
+pattern (:<$>) :: Defunc (a -> b) -> Fix Combinator a -> Combinator (Fix Combinator) b
+pattern f :<$> p = (Pure f) :<*> p
+pattern (:$>) :: Fix Combinator a -> Defunc b -> Combinator (Fix Combinator) b
+pattern p :$> x = p :*> (Pure x)
+pattern (:<$) :: Defunc a -> Fix Combinator b -> Combinator (Fix Combinator) a
+pattern x :<$ p = (Pure x) :<* p
+-}
+
+
+instance Applicable (Comb repr) where
   pure = Pure
   (<*>) = (:<*>)
-instance Alternable Grammar where
+  (<*) = (:<*)
+  (*>) = (:*>)
+instance Alternable (Comb repr) where
   (<|>) = (:<|>)
   empty = Empty
   try = Try
-instance Selectable Grammar where
+instance Selectable (Comb repr) where
   branch = Branch
-instance Matchable Grammar where
+instance Matchable (Comb repr) where
   conditional = Match
-instance Foldable Grammar where
+instance Foldable (Comb repr) where
   chainPre = ChainPre
   chainPost = ChainPost
-instance Charable Grammar where
+instance Satisfiable repr tok => Satisfiable (Comb repr) tok where
   satisfy = Satisfy
-instance Lookable Grammar where
+instance Lookable (Comb repr) where
   look = Look
   negLook = NegLook
-instance Letable TH.Name Grammar where
+  eof = Eof
+instance Letable TH.Name (Comb repr) where
   def = Def
   ref = Ref
 instance MakeLetName TH.Name where
-  makeLetName _ = TH.qNewName "let"
+  makeLetName _ = TH.qNewName "name"
 
-instance Letable letName repr =>
-         Letable letName (Any repr)
+-- Pattern-matchable 'Comb'inators keep enough structure
+-- to have some of the symantics producing them interpreted again
+-- (eg. after being modified by 'optimizeGrammar').
+type instance Output (Comb repr) = repr
 instance
   ( Applicable repr
   , Alternable repr
   , Selectable repr
   , Foldable repr
-  , Charable repr
   , Lookable repr
   , Matchable repr
   , Letable TH.Name repr
-  ) =>
-  Trans Grammar (Any repr) where
+  ) => Trans (Comb repr) repr where
   trans = \case
-    Pure a -> pure a
-    Satisfy p -> satisfy p
+    Pure a -> pure (H.optimizeTerm a)
+    Satisfy es p -> satisfy es p
     Item -> item
     Try x -> try (trans x)
     Look x -> look (trans x)
     NegLook x -> negLook (trans x)
+    Eof -> eof
+    x :<* y -> trans x <* trans y
+    x :*> y -> trans x *> trans y
     x :<*> y -> trans x <*> trans y
     x :<|> y -> trans x <|> trans y
     Empty -> empty
     Branch lr l r -> branch (trans lr) (trans l) (trans r)
-    Match ps bs a b -> conditional ps (trans Functor.<$> bs) (trans a) (trans b)
+    Match a ps bs b -> conditional (trans a) ps (trans Functor.<$> bs) (trans b)
     ChainPre x y -> chainPre (trans x) (trans y)
     ChainPost x y -> chainPost (trans x) (trans y)
     Def n x -> def n (trans x)
     Ref r n -> ref r n
 
+{-
+-- * Type 'OptimizeHaskell'
+newtype OptimizeHaskell letName repr a =
+        OptimizeHaskell { unOptimizeHaskell :: Comb repr a }
+instance
+  Letable letName (Comb repr) =>
+  Letable letName (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Applicable (OptimizeGrammar letName repr) where
+  pure a = pure (optimizeTerm a)
+instance Comb.Alternable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Satisfiable repr tok =>
+         Comb.Satisfiable (OptimizeGrammar letName repr) tok
+instance Comb.Selectable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Matchable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Lookable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Foldable (OptimizeGrammar letName repr)
+-}
+
 -- * Type 'OptimizeGrammar'
--- Bottom-up application of 'optimizeGrammarNode'.
-newtype OptimizeGrammar letName a = OptimizeGrammar { unOptimizeGrammar ::
-  Grammar a }
+-- | Bottom-up application of 'optimizeCombNode'.
+newtype OptimizeGrammar letName repr a =
+        OptimizeGrammar { unOptimizeGrammar :: Comb repr a }
 
-optimizeGrammar :: OptimizeGrammar TH.Name a -> Grammar a
-optimizeGrammar = unOptimizeGrammar
+optimizeGrammar ::
+  Trans (OptimizeGrammar TH.Name repr) repr =>
+  OptimizeGrammar TH.Name repr a -> repr a
+optimizeGrammar = trans
+instance
+  Trans (Comb repr) repr =>
+  Trans (OptimizeGrammar letName repr) repr where
+  trans = trans . unOptimizeGrammar
 
-type instance Output (OptimizeGrammar letName) = Grammar
-instance Trans Grammar (OptimizeGrammar letName) where
-  trans = OptimizeGrammar . optimizeGrammarNode
-instance Trans1 Grammar (OptimizeGrammar letName)
-instance Trans2 Grammar (OptimizeGrammar letName)
-instance Trans3 Grammar (OptimizeGrammar letName)
-instance Trans (OptimizeGrammar letName) Grammar where
+type instance Output (OptimizeGrammar _letName repr) = Comb repr
+instance Trans (OptimizeGrammar letName repr) (Comb repr) where
   trans = unOptimizeGrammar
+instance Trans (Comb repr) (OptimizeGrammar letName repr) where
+  trans = OptimizeGrammar . optimizeCombNode
+instance Trans1 (Comb repr) (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Trans2 (Comb repr) (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Trans3 (Comb repr) (OptimizeGrammar letName repr)
 
 instance
-  Letable letName Grammar =>
-  Letable letName (OptimizeGrammar letName) where
-  -- Disable useless calls to 'optimizeGrammarNode'
+  Letable letName (Comb repr) =>
+  Letable letName (OptimizeGrammar letName repr) where
+  -- Disable useless calls to 'optimizeCombNode'
   -- because 'Def' or 'Ref' have no matching in it.
   def n = OptimizeGrammar . def n . unOptimizeGrammar
   ref r n = OptimizeGrammar (ref r n)
-instance Comb.Applicable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Alternable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Charable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Selectable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Matchable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Lookable (OptimizeGrammar letName)
-instance Comb.Foldable (OptimizeGrammar letName)
+instance Comb.Applicable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Alternable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Satisfiable repr tok =>
+         Comb.Satisfiable (OptimizeGrammar letName repr) tok
+instance Comb.Selectable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Matchable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Lookable (OptimizeGrammar letName repr)
+instance Comb.Foldable (OptimizeGrammar letName repr)
+
+
+optimizeCombNode :: Comb repr a -> Comb repr a
 
-optimizeGrammarNode :: Grammar a -> Grammar a
-optimizeGrammarNode = \case
-  -- Pure merge optimisation
-  -- Pure x :<*> Pure y -> Pure (x Hask.:@ y)
+----------------------------------------------
+-- Destructive optimizations
+----------------------------------------------
 
-  -- Functor Identity Law
-  Hask.Id :<$> x ->
-    trace "Functor Identity Law" $
-    x
-  -- Functor Commutativity Law
-  x :<$ u ->
-    trace "Functor Commutativity Law" $
-    optimizeGrammarNode (u :$> x)
-  -- Functor Flip Const Law
-  Hask.Flip Hask.:@ Hask.Const :<$> u ->
-    trace "Functor Flip Const Law" $
-    optimizeGrammarNode (u :*> Pure Hask.Id)
-  -- Functor Homomorphism Law
-  f :<$> Pure x ->
-    trace "Functor Homomorphism Law" $
-    Pure (f Hask.:@ x)
+optimizeCombNode (Empty :<*> _) =
+  -- trace "App Right Absorption Law" $
+  Empty
+optimizeCombNode (u :<*> Empty) =
+  -- trace "App Failure Weakening Law" $
+  optimizeCombNode (u :*> Empty)
+optimizeCombNode (Empty :*> _) =
+  -- trace "App Right Absorption Law" $
+  Empty
+optimizeCombNode (Empty :<* _) =
+  -- trace "App Right Absorption Law" $
+  Empty
+optimizeCombNode (u :<* Empty) =
+  -- trace "App Failure Weakening Law" $
+  optimizeCombNode (u :*> Empty)
+optimizeCombNode (Branch Empty _ _) =
+  -- trace "Branch Absorption Law" $
+  Empty
+optimizeCombNode (Branch b Empty Empty) =
+  -- trace "Branch Weakening Law" $
+  optimizeCombNode (b :*> Empty)
+optimizeCombNode (Match Empty _ _ d) =
+  -- trace "Match Absorption Law" $
+  d
+optimizeCombNode (Match p _ qs Empty)
+  | Foldable.all (\case {Empty -> True; _ -> False}) qs =
+  -- trace "Match Weakening Law" $
+  optimizeCombNode (p :*> Empty)
 
-  -- App Right Absorption Law
-  Empty :<*> _ ->
-    trace "App Right Absorption Law" $
-    Empty
-  _ :<*> Empty ->
-    -- In Parsley: this is only a weakening to u :*> Empty
-    -- but here :*> is an alias to :<*>
-    -- hence it would loop on itself forever.
-    trace "App Left Absorption Law" $
-    Empty
-  -- App Composition Law
-  u :<*> (v :<*> w) ->
-    trace "App Composition Law" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode ((Hask.:.) :<$> u) :<*> v) :<*> w)
-  -- App Interchange Law
-  u :<*> Pure x ->
-    trace "App Interchange Law" $
-    optimizeGrammarNode (Hask.Flip Hask.:@ (Hask.:$) Hask.:@ x :<$> u)
-  -- App Left Absorption Law
-  p :<* (_ :<$> q) ->
-    trace "App Left Absorption Law" $
-    p :<* q
-  -- App Right Absorption Law
-  (_ :<$> p) :*> q ->
-    trace "App Right Absorption Law" $
-    p :*> q
-  -- App Pure Left Identity Law
-  Pure _ :*> u ->
-    trace "App Pure Left Identity Law" $
-    u
-  -- App Functor Left Identity Law
-  (u :$> _) :*> v ->
-    trace "App Functor Left Identity Law" $
-    u :*> v
-  -- App Pure Right Identity Law
-  u :<* Pure _ ->
-    trace "App Pure Right Identity Law" $
-    u
-  -- App Functor Right Identity Law
-  u :<* (v :$> _) ->
-    trace "App Functor Right Identity Law" $
-    optimizeGrammarNode (u :<* v)
-  -- App Left Associativity Law
-  (u :<* v) :<* w ->
-    trace "App Left Associativity Law" $
-    optimizeGrammarNode (u :<* optimizeGrammarNode (v :<* w))
 
-  -- Alt Left Catch Law
-  p@Pure{} :<|> _ ->
-    trace "Alt Left Catch Law" $
-    p
-  -- Alt Left Neutral Law
-  Empty :<|> u ->
-    trace "Alt Left Neutral Law" $
-    u
-  -- All Right Neutral Law
-  u :<|> Empty ->
-    trace "Alt Right Neutral Law" $
-    u
-  -- Alt Associativity Law
-  (u :<|> v) :<|> w ->
-    trace "Alt Associativity Law" $
-    u :<|> optimizeGrammarNode (v :<|> w)
+----------------------------------------------
+-- Applicative optimizations
+----------------------------------------------
 
-  -- Look Pure Law
-  Look p@Pure{} ->
-    trace "Look Pure Law" $
-    p
-  -- Look Empty Law
-  Look p@Empty ->
-    trace "Look Empty Law" $
-    p
-  -- NegLook Pure Law
-  NegLook Pure{} ->
-    trace "NegLook Pure Law" $
-    Empty
-  -- NegLook Empty Law
-  NegLook Empty ->
-    trace "NegLook Dead Law" $
-    Pure Hask.unit
-  -- NegLook Double Negation Law
-  NegLook (NegLook p) ->
-    trace "NegLook Double Negation Law" $
-    optimizeGrammarNode (Look (Try p) :*> Pure Hask.unit)
-  -- NegLook Zero Consumption Law
-  NegLook (Try p) ->
-    trace "NegLook Zero Consumption Law" $
-    optimizeGrammarNode (NegLook p)
-  -- Idempotence Law
-  Look (Look p) ->
-    trace "Look Idempotence Law" $
-    Look p
-  -- Look Right Identity Law
-  NegLook (Look p) ->
-    trace "Look Right Identity Law" $
-    optimizeGrammarNode (NegLook p)
-  -- Look Left Identity Law
-  Look (NegLook p) ->
-    trace "Look Left Identity Law" $
-    NegLook p
-  -- NegLook Transparency Law
-  NegLook (Try p :<|> q) ->
-    trace "NegLook Transparency Law" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (NegLook p) :*> optimizeGrammarNode (NegLook q))
-  -- Look Distributivity Law
-  Look p :<|> Look q ->
-    trace "Look Distributivity Law" $
-    optimizeGrammarNode (Look (optimizeGrammarNode (Try p :<|> q)))
-  -- Look Interchange Law
-  Look (f :<$> p) ->
-    trace "Look Interchange Law" $
-    optimizeGrammarNode (f :<$> optimizeGrammarNode (Look p))
-  -- NegLook Absorption Law
-  p :<*> NegLook q ->
-    trace "Neglook Absorption Law" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (p :<*> Pure Hask.unit) :<* NegLook q)
-  -- NegLook Idempotence Right Law
-  NegLook (_ :<$> p) ->
-    trace "NegLook Idempotence Law" $
-    optimizeGrammarNode (NegLook p)
-  -- Try Interchange Law
-  Try (f :<$> p) ->
-    trace "Try Interchange Law" $
-    optimizeGrammarNode (f :<$> optimizeGrammarNode (Try p))
+{- Those laws require to pattern match on some singled-out pure constructors,
+ - but 'optimizeHaskellNode' is normalizing them using lambda abstractions
+ - and thus they will no longer match.
 
-  -- Branch Absorption Law
-  Branch Empty _ _ ->
-    trace "Branch Absorption Law" $
-    empty
-  -- Branch Weakening Law
-  Branch b Empty Empty ->
-    trace "Branch Weakening Law" $
-    optimizeGrammarNode (b :*> Empty)
-  -- Branch Pure Left/Right Laws
-  Branch (Pure (trans -> lr)) l r ->
-    trace "Branch Pure Left/Right Law" $
-    case getValue lr of
-     Left v -> optimizeGrammarNode (l :<*> Pure (Hask.Haskell (ValueCode (Value v) c)))
-      where c = Code [|| case $$(getCode lr) of Left x -> x ||]
-     Right v -> optimizeGrammarNode (r :<*> Pure (Hask.Haskell (ValueCode (Value v) c)))
-      where c = Code [|| case $$(getCode lr) of Right x -> x ||]
-  -- Branch Generalised Identity Law
-  Branch b (Pure (trans -> l)) (Pure (trans -> r)) ->
-    trace "Branch Generalised Identity Law" $
-    optimizeGrammarNode (Hask.Haskell (ValueCode v c) :<$> b)
-    where
-    v = Value (either (getValue l) (getValue r))
-    c = Code [|| either $$(getCode l) $$(getCode r) ||]
-  -- Branch Interchange Law
-  Branch (x :*> y) p q ->
-    trace "Branch Interchange Law" $
-    optimizeGrammarNode (x :*> optimizeGrammarNode (Branch y p q))
-  -- Branch Empty Right Law
-  Branch b l Empty ->
-    trace " Branch Empty Right Law" $
-    Branch (Pure (Hask.Haskell (ValueCode v c)) :<*> b) Empty l
-    where
-    v = Value (either Right Left)
-    c = Code [||either Right Left||]
-  -- Branch Fusion Law
-  Branch (Branch b Empty (Pure (trans -> lr))) Empty br ->
-    trace "Branch Fusion Law" $
-    optimizeGrammarNode (Branch (optimizeGrammarNode (Pure (Hask.Haskell (ValueCode (Value v) c)) :<*> b)) Empty br)
-    where
-    v Left{} = Left ()
-    v (Right r) = case getValue lr r of
-                   Left _ -> Left ()
-                   Right rr -> Right rr
-    c = Code [|| \case Left{} -> Left ()
-                       Right r -> case $$(getCode lr) r of
-                                   Left _ -> Left ()
-                                   Right rr -> Right rr ||]
-  -- Branch Distributivity Law
-  f :<$> Branch b l r ->
-    trace "Branch Distributivity Law" $
-    optimizeGrammarNode (Branch b (optimizeGrammarNode ((Hask..@) (Hask..) f :<$> l)) (optimizeGrammarNode ((Hask..@) (Hask..) f :<$> r)))
+optimizeCombNode (H.Id :<$> u) =
+  -- trace "Identity Law" $
+  u
+optimizeCombNode ((H.Flip H.:@ H.Const) :<$> u) =
+  -- trace "Flip Const Optimisation" $
+  optimizeCombNode (u :*> Pure H.id)
+optimizeCombNode (((H.Flip H.:@ H.Const) :<$> p) :<*> q) =
+  -- trace "Definition of *>" $
+  p :*> q
+optimizeCombNode ((H.Const :<$> p) :<*> q) =
+  -- trace "Definition of <*" $
+  p :<* q
+-}
+optimizeCombNode (f :<$> Pure x) =
+  -- trace "Homomorphism Law" $
+  Pure (f H..@ x)
+optimizeCombNode (f :<$> (g :<$> p)) =
+  -- NOTE: This is basically a shortcut, it can be caught by the Composition Law and Homomorphism Law
+  -- trace "Functor Composition Law" $
+  optimizeCombNode ((H..) H..@ f H..@ g :<$> p)
+optimizeCombNode (u :<*> (v :<*> w)) =
+  -- trace "Composition Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (optimizeCombNode ((H..) :<$> u) :<*> v) :<*> w)
+optimizeCombNode ((u :*> v) :<*> w) =
+  -- trace "Reassociation Law 1" $
+  optimizeCombNode (u :*> (optimizeCombNode (v :<*> w)))
+optimizeCombNode (u :<*> (Pure x)) =
+  -- trace "Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (H.flip H..@ (H.$) H..@ x :<$> u)
+optimizeCombNode ((_ :<$> p) :*> q) =
+  -- trace "Right Absorption Law" $
+  p :*> q
+optimizeCombNode (p :<* (_ :<$> q)) =
+  -- trace "Left Absorption Law"
+  p :<* q
+optimizeCombNode (u :<*> (v :<* w)) =
+  -- trace "Reassociation Law 2" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (u :<*> v) :<* w)
+optimizeCombNode (u :<*> (v :$> x)) =
+  -- trace "Reassociation Law 3" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (u :<*> Pure x) :<* v)
 
-  -- Match Absorption Law
-  Match _ _ Empty d ->
-    trace "Match Absorption Law" $
-    d
-  -- Match Weakening Law
-  Match _ bs a Empty
-    | all (\case {Empty -> True; _ -> False}) bs ->
-      trace "Match Weakening Law" $
-      optimizeGrammarNode (a :*> Empty)
-  -- Match Pure Law
-  Match ps bs (Pure (trans -> a)) d ->
-    trace "Match Pure Law" $
-    foldr (\(trans -> p, b) next -> if getValue p (getValue a) then b else next) d (List.zip ps bs)
-  -- Match Distributivity Law
-  f :<$> Match ps bs a d ->
-    trace "Match Distributivity Law" $
-    Match ps (optimizeGrammarNode . (f :<$>) Functor.<$> bs) a (optimizeGrammarNode (f :<$> d))
+----------------------------------------------
+-- Alternative optimizations
+----------------------------------------------
 
-  {- Possibly useless laws to be tested
-  Empty  :*> _ -> Empty
-  Empty :<*  _ -> Empty
-  -- App Definition of *> Law
-  Hask.Flip Hask.:@ Hask.Const :<$> p :<*> q ->
-    trace "EXTRALAW: App Definition of *> Law" $
-    p :*> q
-  -- App Definition of <* Law
-  Hask.Const :<$> p :<*> q ->
-    trace "EXTRALAW: App Definition of <* Law" $
-    p :<* q
+optimizeCombNode (p@Pure{} :<|> _) =
+  -- trace "Left Catch Law" $
+  p
+optimizeCombNode (Empty :<|> u) =
+  -- trace "Left Neutral Law" $
+  u
+optimizeCombNode (u :<|> Empty) =
+  -- trace "Right Neutral Law" $
+  u
+optimizeCombNode ((u :<|> v) :<|> w) =
+  -- trace "Associativity Law" $
+  u :<|> optimizeCombNode (v :<|> w)
 
-  -- Functor Composition Law
-  -- (a shortcut that could also have been be caught
-  -- by the Composition Law and Homomorphism Law)
-  f :<$> (g :<$> p) ->
-    trace "EXTRALAW: Functor Composition Law" $
-    optimizeGrammarNode ((Hask.:.) Hask.:@ f Hask.:@ g :<$> p)
-  -- Applicable Failure Weakening Law
-  u :<*  Empty ->
-    trace "EXTRALAW: App Failure Weakening Law" $
-    optimizeGrammarNode (u :*> Empty)
-  Try (p :$> x) ->
-    trace "EXTRALAW: Try Interchange Right Law" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (Try p) :$> x)
-  -- App Reassociation Law 1
-  (u :*> v) :<*> w ->
-    trace "EXTRALAW: App Reassociation Law 1" $
-    optimizeGrammarNode (u :*> optimizeGrammarNode (v :<*> w))
-  -- App Reassociation Law 2
-  u :<*> (v :<* w) ->
-    trace "EXTRALAW: App Reassociation Law 2" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (u :<*> v) :<* w)
-  -- App Right Associativity Law
-  u :*> (v :*> w) ->
-    trace "EXTRALAW: App Right Associativity Law" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (u :*> v) :*> w)
-  -- App Reassociation Law 3
-  u :<*> (v :$> x) ->
-    trace "EXTRALAW: App Reassociation Law 3" $
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (u :<*> Pure x) :<* v)
+----------------------------------------------
+-- Sequencing optimizations
+----------------------------------------------
 
-  Look (p :$> x) ->
-    optimizeGrammarNode (optimizeGrammarNode (Look p) :$> x)
-  NegLook (p :$> _) -> optimizeGrammarNode (NegLook p)
-  -}
+optimizeCombNode ((Pure _) :*> u) =
+  -- trace "Identity Law" $
+  u
+optimizeCombNode ((u :$> _) :*> v) =
+  -- trace "Identity Law" $
+  u :*> v
+optimizeCombNode (u :*> (v :*> w)) =
+  -- trace "Associativity Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (u :*> v) :*> w)
+optimizeCombNode (u :<* (Pure _)) =
+  -- trace "Identity Law" $
+  u
+optimizeCombNode (u :<* (v :$> _)) =
+  -- trace "Identity Law" $
+  optimizeCombNode (u :<* v)
+optimizeCombNode (x :<$ u) =
+  -- trace "Commutativity Law" $
+  optimizeCombNode (u :$> x)
+optimizeCombNode ((u :<* v) :<* w) =
+  -- trace "Associativity Law" $
+  optimizeCombNode (u :<* optimizeCombNode (v :<* w))
+optimizeCombNode (Look p@Pure{}) =
+  -- trace "Pure Look Law" $
+  p
+optimizeCombNode (Look p@Empty) =
+  -- trace "Dead Look Law" $
+  p
+optimizeCombNode (NegLook Pure{}) =
+  -- trace "Pure Negative-Look" $
+  Empty
+optimizeCombNode (NegLook Empty) =
+  -- trace "Dead Negative-Look" $
+  Pure H.unit
+optimizeCombNode (NegLook (NegLook p)) =
+  -- trace "Double Negation Law" $
+  optimizeCombNode (Look (Try p :*> Pure H.unit))
+optimizeCombNode (NegLook (Try p)) =
+  -- trace "Zero Consumption Law" $
+  optimizeCombNode (NegLook p)
+optimizeCombNode (Look (Look p)) =
+  -- trace "Idempotence Law" $
+  Look p
+optimizeCombNode (NegLook (Look p)) =
+  -- trace "Right Identity Law" $
+  optimizeCombNode (NegLook p)
+optimizeCombNode (Look (NegLook p)) =
+  -- trace "Left Identity Law" $
+  NegLook p
+optimizeCombNode (NegLook (Try p :<|> q)) =
+  -- trace "Transparency Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (NegLook p) :*> optimizeCombNode (NegLook q))
+optimizeCombNode (Look p :<|> Look q) =
+  -- trace "Distributivity Law" $
+  optimizeCombNode (Look (optimizeCombNode ((Try p) :<|> q)))
+optimizeCombNode (Look (p :$> x)) =
+  -- trace "Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (Look p) :$> x)
+optimizeCombNode (Look (f :<$> p)) =
+  -- trace "Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (f :<$> optimizeCombNode (Look p))
+optimizeCombNode (p :<*> NegLook q) =
+  -- trace "Absorption Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (p :<*> Pure H.unit) :<* NegLook q)
+optimizeCombNode (NegLook ((p :$> _))) =
+  -- trace "NegLookIdempotence Law" $
+  optimizeCombNode (NegLook p)
+optimizeCombNode (NegLook ((_ :<$> p))) =
+  -- trace "NegLook Idempotence Law" $
+  optimizeCombNode (NegLook p)
+optimizeCombNode (Try (p :$> x)) =
+  -- trace "Try Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (optimizeCombNode (Try p) :$> x)
+optimizeCombNode (Try (f :<$> p)) =
+  -- trace "Try Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (f :<$> optimizeCombNode (Try p))
+optimizeCombNode (Branch (Pure (trans -> lr)) l r) =
+  -- trace "Branch Pure Left/Right Law" $
+  case H.value lr of
+    Left value -> optimizeCombNode (l :<*> Pure (trans H.ValueCode{..}))
+      where code = [|| case $$(H.code lr) of Left x -> x ||]
+    Right value -> optimizeCombNode (r :<*> Pure (trans H.ValueCode{..}))
+      where code = [|| case $$(H.code lr) of Right x -> x ||]
+optimizeCombNode (Branch b (Pure (trans -> l)) (Pure (trans -> r))) =
+  -- trace "Branch Generalised Identity Law" $
+  optimizeCombNode (trans H.ValueCode{..} :<$> b)
+  where
+  value = either (H.value l) (H.value r)
+  code = [|| either $$(H.code l) $$(H.code r) ||]
+optimizeCombNode (Branch (x :*> y) p q) =
+  -- trace "Interchange Law" $
+  optimizeCombNode (x :*> optimizeCombNode (Branch y p q))
+optimizeCombNode (Branch b l Empty) =
+  -- trace "Negated Branch Law" $
+  Branch (Pure (trans (H.ValueCode{..})) :<*> b) Empty l
+  where
+  value = either Right Left
+  code = [||either Right Left||]
+optimizeCombNode (Branch (Branch b Empty (Pure (trans -> lr))) Empty br) =
+  -- trace "Branch Fusion Law" $
+  optimizeCombNode (Branch (optimizeCombNode (Pure (trans H.ValueCode{..}) :<*> b)) Empty br)
+  where
+  value Left{} = Left ()
+  value (Right r) = case H.value lr r of
+                      Left _ -> Left ()
+                      Right rr -> Right rr
+  code = [|| \case Left{} -> Left ()
+                   Right r -> case $$(H.code lr) r of
+                                Left _ -> Left ()
+                                Right rr -> Right rr ||]
+optimizeCombNode (f :<$> Branch b l r) =
+  -- trace "Branch Distributivity Law" $
+  optimizeCombNode (Branch b (optimizeCombNode ((H..) H..@ f :<$> l))
+                             (optimizeCombNode ((H..) H..@ f :<$> r)))
+optimizeCombNode (Match a _ps bs Empty)
+  | Foldable.all (\case { Empty -> True; _ -> False }) bs =
+    -- trace "Match Weakening Law" $
+    optimizeCombNode (a :*> Empty)
+optimizeCombNode (Match (Pure (trans -> a)) ps bs d) =
+  -- trace "Match Pure Law" $
+  Foldable.foldr (\(trans -> p, b) next ->
+    if H.value p (H.value a) then b else next
+  ) d (List.zip ps bs)
+optimizeCombNode (f :<$> Match a ps bs d) =
+  -- trace "Match Distributivity Law" $
+  Match a ps (optimizeCombNode . (f :<$>) Functor.<$> bs)
+            (optimizeCombNode (f :<$> d))
 
-  x -> x
+optimizeCombNode x = x