| [906] | 1 | /* -*- C++ -*- | 
|---|
 | 2 |  * src/hugo/bin_heap.h - Part of HUGOlib, a generic C++ optimization library | 
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| [39] | 3 |  * | 
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| [906] | 4 |  * Copyright (C) 2004 Egervary Jeno Kombinatorikus Optimalizalasi Kutatocsoport | 
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 | 5 |  * (Egervary Combinatorial Optimization Research Group, EGRES). | 
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| [39] | 6 |  * | 
|---|
| [906] | 7 |  * Permission to use, modify and distribute this software is granted | 
|---|
 | 8 |  * provided that this copyright notice appears in all copies. For | 
|---|
 | 9 |  * precise terms see the accompanying LICENSE file. | 
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| [39] | 10 |  * | 
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| [906] | 11 |  * This software is provided "AS IS" with no warranty of any kind, | 
|---|
 | 12 |  * express or implied, and with no claim as to its suitability for any | 
|---|
 | 13 |  * purpose. | 
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| [39] | 14 |  * | 
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 | 15 |  */ | 
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 | 16 |  | 
|---|
| [542] | 17 | #ifndef HUGO_BIN_HEAP_H | 
|---|
 | 18 | #define HUGO_BIN_HEAP_H | 
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| [37] | 19 |  | 
|---|
| [491] | 20 | ///\ingroup auxdat | 
|---|
| [274] | 21 | ///\file | 
|---|
 | 22 | ///\brief Binary Heap implementation. | 
|---|
| [906] | 23 | ///\todo It should be documented. | 
|---|
| [274] | 24 |  | 
|---|
| [37] | 25 | #include <vector> | 
|---|
 | 26 | #include <utility> | 
|---|
 | 27 | #include <functional> | 
|---|
 | 28 |  | 
|---|
| [114] | 29 | namespace hugo { | 
|---|
| [37] | 30 |  | 
|---|
| [430] | 31 |   /// \addtogroup auxdat | 
|---|
 | 32 |   /// @{ | 
|---|
 | 33 |  | 
|---|
 | 34 |    /// A Binary Heap implementation. | 
|---|
| [172] | 35 |   template <typename Item, typename Prio, typename ItemIntMap, | 
|---|
 | 36 |             typename Compare = std::less<Prio> > | 
|---|
| [37] | 37 |   class BinHeap { | 
|---|
 | 38 |  | 
|---|
 | 39 |   public: | 
|---|
| [172] | 40 |     typedef Item                             ItemType; | 
|---|
| [37] | 41 |     // FIXME: stl-ben nem ezt hivjak value_type -nak, hanem a kovetkezot... | 
|---|
| [172] | 42 |     typedef Prio                             PrioType; | 
|---|
 | 43 |     typedef std::pair<ItemType,PrioType>     PairType; | 
|---|
 | 44 |     typedef ItemIntMap                       ItemIntMapType; | 
|---|
 | 45 |     typedef Compare                          PrioCompare; | 
|---|
| [37] | 46 |  | 
|---|
 | 47 |     /** | 
|---|
| [172] | 48 |      * Each Item element have a state associated to it. It may be "in heap", | 
|---|
| [37] | 49 |      * "pre heap" or "post heap". The later two are indifferent from the | 
|---|
 | 50 |      * heap's point of view, but may be useful to the user. | 
|---|
 | 51 |      * | 
|---|
| [172] | 52 |      * The ItemIntMap _should_ be initialized in such way, that it maps | 
|---|
| [37] | 53 |      * PRE_HEAP (-1) to any element to be put in the heap... | 
|---|
 | 54 |      */ | 
|---|
| [274] | 55 |     ///\todo it is used nowhere | 
|---|
 | 56 |     /// | 
|---|
| [39] | 57 |     enum state_enum { | 
|---|
| [37] | 58 |       IN_HEAP = 0, | 
|---|
 | 59 |       PRE_HEAP = -1, | 
|---|
 | 60 |       POST_HEAP = -2 | 
|---|
 | 61 |     }; | 
|---|
 | 62 |  | 
|---|
 | 63 |   private: | 
|---|
 | 64 |     std::vector<PairType> data; | 
|---|
 | 65 |     Compare comp; | 
|---|
 | 66 |     // FIXME: jo ez igy??? | 
|---|
| [172] | 67 |     ItemIntMap &iim; | 
|---|
| [37] | 68 |  | 
|---|
 | 69 |   public: | 
|---|
| [172] | 70 |     BinHeap(ItemIntMap &_iim) : iim(_iim) {} | 
|---|
 | 71 |     BinHeap(ItemIntMap &_iim, const Compare &_comp) : comp(_comp), iim(_iim) {} | 
|---|
| [37] | 72 |  | 
|---|
 | 73 |  | 
|---|
 | 74 |     int size() const { return data.size(); } | 
|---|
| [41] | 75 |     bool empty() const { return data.empty(); } | 
|---|
| [37] | 76 |  | 
|---|
 | 77 |   private: | 
|---|
 | 78 |     static int parent(int i) { return (i-1)/2; } | 
|---|
 | 79 |     static int second_child(int i) { return 2*i+2; } | 
|---|
| [214] | 80 |     bool less(const PairType &p1, const PairType &p2) const { | 
|---|
| [37] | 81 |       return comp(p1.second, p2.second); | 
|---|
 | 82 |     } | 
|---|
 | 83 |  | 
|---|
 | 84 |     int bubble_up(int hole, PairType p); | 
|---|
 | 85 |     int bubble_down(int hole, PairType p, int length); | 
|---|
 | 86 |  | 
|---|
 | 87 |     void move(const PairType &p, int i) { | 
|---|
 | 88 |       data[i] = p; | 
|---|
| [172] | 89 |       iim.set(p.first, i); | 
|---|
| [37] | 90 |     } | 
|---|
 | 91 |  | 
|---|
| [41] | 92 |     void rmidx(int h) { | 
|---|
 | 93 |       int n = data.size()-1; | 
|---|
 | 94 |       if( h>=0 && h<=n ) { | 
|---|
| [172] | 95 |         iim.set(data[h].first, POST_HEAP); | 
|---|
| [41] | 96 |         if ( h<n ) { | 
|---|
 | 97 |           bubble_down(h, data[n], n); | 
|---|
 | 98 |         } | 
|---|
 | 99 |         data.pop_back(); | 
|---|
 | 100 |       } | 
|---|
 | 101 |     } | 
|---|
 | 102 |  | 
|---|
| [37] | 103 |   public: | 
|---|
 | 104 |     void push(const PairType &p) { | 
|---|
 | 105 |       int n = data.size(); | 
|---|
 | 106 |       data.resize(n+1); | 
|---|
 | 107 |       bubble_up(n, p); | 
|---|
 | 108 |     } | 
|---|
| [172] | 109 |     void push(const Item &i, const Prio &p) { push(PairType(i,p)); } | 
|---|
| [37] | 110 |  | 
|---|
| [172] | 111 |     Item top() const { | 
|---|
| [37] | 112 |       return data[0].first; | 
|---|
 | 113 |     } | 
|---|
| [274] | 114 |     /// Returns the prio of the top element of the heap. | 
|---|
 | 115 |     Prio prio() const { | 
|---|
| [37] | 116 |       return data[0].second; | 
|---|
 | 117 |     } | 
|---|
 | 118 |  | 
|---|
 | 119 |     void pop() { | 
|---|
| [41] | 120 |       rmidx(0); | 
|---|
 | 121 |     } | 
|---|
 | 122 |  | 
|---|
| [172] | 123 |     void erase(const Item &i) { | 
|---|
| [221] | 124 |       rmidx(iim[i]); | 
|---|
| [37] | 125 |     } | 
|---|
 | 126 |  | 
|---|
| [274] | 127 |     Prio operator[](const Item &i) const { | 
|---|
| [221] | 128 |       int idx = iim[i]; | 
|---|
| [37] | 129 |       return data[idx].second; | 
|---|
 | 130 |     } | 
|---|
| [274] | 131 |  | 
|---|
| [172] | 132 |     void set(const Item &i, const Prio &p) { | 
|---|
| [221] | 133 |       int idx = iim[i]; | 
|---|
| [37] | 134 |       if( idx < 0 ) { | 
|---|
| [172] | 135 |         push(i,p); | 
|---|
| [37] | 136 |       } | 
|---|
| [172] | 137 |       else if( comp(p, data[idx].second) ) { | 
|---|
 | 138 |         bubble_up(idx, PairType(i,p)); | 
|---|
| [37] | 139 |       } | 
|---|
 | 140 |       else { | 
|---|
| [172] | 141 |         bubble_down(idx, PairType(i,p), data.size()); | 
|---|
| [37] | 142 |       } | 
|---|
 | 143 |     } | 
|---|
 | 144 |  | 
|---|
| [172] | 145 |     void decrease(const Item &i, const Prio &p) { | 
|---|
| [221] | 146 |       int idx = iim[i]; | 
|---|
| [172] | 147 |       bubble_up(idx, PairType(i,p)); | 
|---|
| [37] | 148 |     } | 
|---|
| [172] | 149 |     void increase(const Item &i, const Prio &p) { | 
|---|
| [221] | 150 |       int idx = iim[i]; | 
|---|
| [172] | 151 |       bubble_down(idx, PairType(i,p), data.size()); | 
|---|
| [37] | 152 |     } | 
|---|
 | 153 |  | 
|---|
| [172] | 154 |     state_enum state(const Item &i) const { | 
|---|
| [221] | 155 |       int s = iim[i]; | 
|---|
| [39] | 156 |       if( s>=0 ) | 
|---|
 | 157 |         s=0; | 
|---|
 | 158 |       return state_enum(s); | 
|---|
 | 159 |     } | 
|---|
 | 160 |  | 
|---|
| [37] | 161 |   }; // class BinHeap | 
|---|
 | 162 |  | 
|---|
 | 163 |    | 
|---|
 | 164 |   template <typename K, typename V, typename M, typename C> | 
|---|
 | 165 |   int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_up(int hole, PairType p) { | 
|---|
 | 166 |     int par = parent(hole); | 
|---|
 | 167 |     while( hole>0 && less(p,data[par]) ) { | 
|---|
 | 168 |       move(data[par],hole); | 
|---|
 | 169 |       hole = par; | 
|---|
 | 170 |       par = parent(hole); | 
|---|
 | 171 |     } | 
|---|
 | 172 |     move(p, hole); | 
|---|
 | 173 |     return hole; | 
|---|
 | 174 |   } | 
|---|
 | 175 |  | 
|---|
 | 176 |   template <typename K, typename V, typename M, typename C> | 
|---|
 | 177 |   int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_down(int hole, PairType p, int length) { | 
|---|
 | 178 |     int child = second_child(hole); | 
|---|
 | 179 |     while(child < length) { | 
|---|
 | 180 |       if( less(data[child-1], data[child]) ) { | 
|---|
 | 181 |         --child; | 
|---|
 | 182 |       } | 
|---|
 | 183 |       if( !less(data[child], p) ) | 
|---|
 | 184 |         goto ok; | 
|---|
 | 185 |       move(data[child], hole); | 
|---|
 | 186 |       hole = child; | 
|---|
 | 187 |       child = second_child(hole); | 
|---|
 | 188 |     } | 
|---|
 | 189 |     child--; | 
|---|
 | 190 |     if( child<length && less(data[child], p) ) { | 
|---|
 | 191 |       move(data[child], hole); | 
|---|
 | 192 |       hole=child; | 
|---|
 | 193 |     } | 
|---|
 | 194 |   ok: | 
|---|
 | 195 |     move(p, hole); | 
|---|
 | 196 |     return hole; | 
|---|
 | 197 |   } | 
|---|
 | 198 |  | 
|---|
| [430] | 199 |   ///@} | 
|---|
 | 200 |  | 
|---|
| [114] | 201 | } // namespace hugo | 
|---|
| [37] | 202 |  | 
|---|
| [901] | 203 | #endif // HUGO_BIN_HEAP_H | 
|---|