| [173] | 1 | // -*- C++ -*- | 
|---|
 | 2 | /*  | 
|---|
| [211] | 3 |  *template <Graph, T, Heap=FibHeap, LengthMap=Graph::EdgeMap<T> > | 
|---|
| [173] | 4 |  * | 
|---|
 | 5 |  *Constructor:  | 
|---|
 | 6 |  * | 
|---|
| [211] | 7 |  *Prim(Graph G, LengthMap weight) | 
|---|
| [173] | 8 |  * | 
|---|
 | 9 |  * | 
|---|
 | 10 |  *Methods: | 
|---|
 | 11 |  * | 
|---|
| [211] | 12 |  *void run() : Runs the Prim-algorithm from a random node | 
|---|
| [173] | 13 |  * | 
|---|
| [211] | 14 |  *void run(Node r) : Runs the Prim-algorithm from node s | 
|---|
| [173] | 15 |  * | 
|---|
| [211] | 16 |  *T weight() : After run(r) was run, it returns the minimum  | 
|---|
 | 17 |  *   weight of a spanning tree of the component of the root.  | 
|---|
| [173] | 18 |  * | 
|---|
| [211] | 19 |  *Edge tree(Node v) : After run(r) was run, it returns the  | 
|---|
 | 20 |  *   first edge in the path from v to the root. Returns  | 
|---|
 | 21 |  *   INVALID if v=r or v is not reachable from the root. | 
|---|
| [173] | 22 |  * | 
|---|
| [211] | 23 |  *bool conn() : After run(r) was run, it is true iff G is connected | 
|---|
| [173] | 24 |  * | 
|---|
| [211] | 25 |  *bool reached(Node v) : After run(r) was run, it is true  | 
|---|
 | 26 |  *   iff v is in the same component as the root | 
|---|
| [173] | 27 |  * | 
|---|
| [211] | 28 |  *Node root() : returns the root | 
|---|
| [173] | 29 |  * | 
|---|
 | 30 |  */ | 
|---|
 | 31 |  | 
|---|
| [211] | 32 | #ifndef HUGO_PRIM_H | 
|---|
 | 33 | #define HUGO_PRIM_H | 
|---|
| [173] | 34 |  | 
|---|
 | 35 | #include <fib_heap.h> | 
|---|
| [211] | 36 | #include <invalid.h> | 
|---|
| [173] | 37 |  | 
|---|
 | 38 | namespace hugo { | 
|---|
 | 39 |  | 
|---|
 | 40 |   template <typename Graph, typename T,  | 
|---|
| [211] | 41 |     typename Heap=FibHeap<typename Graph::Node, T,  | 
|---|
 | 42 |     typename Graph::NodeMap<int> >,  | 
|---|
 | 43 |     typename LengthMap=typename Graph::EdgeMap<T> > | 
|---|
| [173] | 44 |     class Prim{ | 
|---|
| [211] | 45 |       typedef typename Graph::Node Node; | 
|---|
| [173] | 46 |       typedef typename Graph::NodeIt NodeIt; | 
|---|
| [211] | 47 |       typedef typename Graph::Edge Edge; | 
|---|
| [173] | 48 |       typedef typename Graph::OutEdgeIt OutEdgeIt; | 
|---|
 | 49 |       typedef typename Graph::InEdgeIt InEdgeIt;   | 
|---|
 | 50 |  | 
|---|
| [211] | 51 |       const Graph& G; | 
|---|
 | 52 |       const LengthMap& edge_weight; | 
|---|
 | 53 |       typename Graph::NodeMap<Edge> tree_edge; | 
|---|
| [173] | 54 |       typename Graph::NodeMap<T> min_weight; | 
|---|
| [211] | 55 |       typename Graph::NodeMap<bool> reach; | 
|---|
| [173] | 56 |            | 
|---|
 | 57 |   public : | 
|---|
 | 58 |  | 
|---|
| [211] | 59 |       Prim(Graph& _G, LengthMap& _edge_weight) :  | 
|---|
 | 60 |         G(_G), edge_weight(_edge_weight),  | 
|---|
 | 61 |         tree_edge(_G,INVALID), min_weight(_G), reach(_G, false) { } | 
|---|
| [173] | 62 |  | 
|---|
| [211] | 63 |  | 
|---|
 | 64 |       void run() { | 
|---|
 | 65 |         NodeIt _r;       | 
|---|
 | 66 |         G.first(_r); | 
|---|
 | 67 |         run(_r); | 
|---|
| [173] | 68 |       } | 
|---|
 | 69 |  | 
|---|
 | 70 |  | 
|---|
| [211] | 71 |       void run(Node r) { | 
|---|
 | 72 |  | 
|---|
 | 73 |         NodeIt u; | 
|---|
 | 74 |         for ( G.first(u) ; G.valid(u) ; G.next(u) ) { | 
|---|
 | 75 |           tree_edge.set(u,INVALID); | 
|---|
 | 76 |           min_weight.set(u,0); | 
|---|
 | 77 |           reach.set(u,false); | 
|---|
 | 78 |         } | 
|---|
 | 79 |  | 
|---|
| [173] | 80 |  | 
|---|
 | 81 |         typename Graph::NodeMap<bool> scanned(G, false); | 
|---|
 | 82 |         typename Graph::NodeMap<int> heap_map(G,-1); | 
|---|
 | 83 |          | 
|---|
 | 84 |         Heap heap(heap_map); | 
|---|
 | 85 |  | 
|---|
 | 86 |         heap.push(r,0);  | 
|---|
| [211] | 87 |         reach.set(r, true); | 
|---|
| [173] | 88 |  | 
|---|
 | 89 |         while ( !heap.empty() ) { | 
|---|
 | 90 |  | 
|---|
| [211] | 91 |           Node v=heap.top();  | 
|---|
| [173] | 92 |           min_weight.set(v, heap.get(v)); | 
|---|
 | 93 |           heap.pop(); | 
|---|
 | 94 |           scanned.set(v,true); | 
|---|
 | 95 |  | 
|---|
 | 96 |           OutEdgeIt e; | 
|---|
| [211] | 97 |           for( G.first(e,v); G.valid(e); G.next(e)) { | 
|---|
 | 98 |             Node w=G.head(e);  | 
|---|
| [173] | 99 |              | 
|---|
| [211] | 100 |             if ( !scanned[w] ) { | 
|---|
 | 101 |               if ( !reach[w] ) { | 
|---|
 | 102 |                 reach.set(w,true); | 
|---|
 | 103 |                 heap.push(w, edge_weight[e]);  | 
|---|
| [173] | 104 |                 tree_edge.set(w,e); | 
|---|
| [211] | 105 |               } else if ( edge_weight[e] < heap.get(w) ) { | 
|---|
| [173] | 106 |                 tree_edge.set(w,e); | 
|---|
| [211] | 107 |                 heap.decrease(w, edge_weight[e]);  | 
|---|
| [173] | 108 |               } | 
|---|
 | 109 |             } | 
|---|
 | 110 |           } | 
|---|
 | 111 |  | 
|---|
 | 112 |           InEdgeIt f; | 
|---|
| [211] | 113 |           for( G.first(f,v); G.valid(f); G.next(f)) { | 
|---|
 | 114 |             Node w=G.tail(f);  | 
|---|
| [173] | 115 |              | 
|---|
| [211] | 116 |             if ( !scanned[w] ) { | 
|---|
 | 117 |               if ( !reach[w] ) { | 
|---|
 | 118 |                 reach.set(w,true); | 
|---|
 | 119 |                 heap.push(w, edge_weight[f]);  | 
|---|
| [173] | 120 |                 tree_edge.set(w,f); | 
|---|
| [211] | 121 |               } else if ( edge_weight[f] < heap.get(w) ) { | 
|---|
| [173] | 122 |                 tree_edge.set(w,f); | 
|---|
| [211] | 123 |                 heap.decrease(w, edge_weight[f]);  | 
|---|
| [173] | 124 |               } | 
|---|
 | 125 |             } | 
|---|
 | 126 |           } | 
|---|
 | 127 |         } | 
|---|
 | 128 |       }  | 
|---|
 | 129 |   | 
|---|
 | 130 |  | 
|---|
 | 131 |       T weight() { | 
|---|
 | 132 |         T w=0; | 
|---|
| [211] | 133 |         NodeIt u; | 
|---|
 | 134 |         for ( G.first(u) ; G.valid(u) ; G.next(u) ) w+=min_weight[u]; | 
|---|
| [173] | 135 |         return w; | 
|---|
 | 136 |       } | 
|---|
 | 137 |       | 
|---|
 | 138 |  | 
|---|
| [211] | 139 |       Edge tree(Node v) { | 
|---|
 | 140 |         return tree_edge[v]; | 
|---|
| [173] | 141 |       }  | 
|---|
 | 142 |  | 
|---|
 | 143 |  | 
|---|
 | 144 |       bool conn() { | 
|---|
 | 145 |         bool c=true; | 
|---|
| [211] | 146 |         NodeIt u; | 
|---|
 | 147 |         for ( G.first(u) ; G.valid(u) ; G.next(u) )  | 
|---|
 | 148 |           if ( !reached[u] ) {  | 
|---|
| [173] | 149 |             c=false; | 
|---|
 | 150 |             break; | 
|---|
 | 151 |           } | 
|---|
 | 152 |         return c; | 
|---|
 | 153 |       } | 
|---|
 | 154 |  | 
|---|
 | 155 |  | 
|---|
| [211] | 156 |       bool reached(Node v) { | 
|---|
 | 157 |         return reached[v]; | 
|---|
| [173] | 158 |       } | 
|---|
 | 159 |  | 
|---|
 | 160 |  | 
|---|
| [211] | 161 |       Node root() { | 
|---|
| [173] | 162 |         return r; | 
|---|
 | 163 |       } | 
|---|
 | 164 |  | 
|---|
 | 165 |     }; | 
|---|
 | 166 |  | 
|---|
 | 167 | } | 
|---|
 | 168 |  | 
|---|
 | 169 | #endif | 
|---|
 | 170 |  | 
|---|
 | 171 |  | 
|---|