| 1 | // -*- c++ -*- // | 
|---|
| 2 | #ifndef HUGO_UNION_FIND_H | 
|---|
| 3 | #define HUGO_UNION_FIND_H | 
|---|
| 4 |  | 
|---|
| 5 | #include <vector> | 
|---|
| 6 | #include <list> | 
|---|
| 7 | #include <utility> | 
|---|
| 8 | #include <algorithm> | 
|---|
| 9 |  | 
|---|
| 10 | #include <invalid.h> | 
|---|
| 11 |  | 
|---|
| 12 | namespace hugo { | 
|---|
| 13 |  | 
|---|
| 14 |   template <typename T, typename TIntMap> | 
|---|
| 15 |   class UnionFind { | 
|---|
| 16 |      | 
|---|
| 17 |   public: | 
|---|
| 18 |     typedef T ElementType; | 
|---|
| 19 |     typedef std::pair<int,int> PairType; | 
|---|
| 20 |  | 
|---|
| 21 |   private: | 
|---|
| 22 |     std::vector<PairType> data; | 
|---|
| 23 |     TIntMap& map; | 
|---|
| 24 |  | 
|---|
| 25 |   public: | 
|---|
| 26 |     UnionFind(TIntMap& m) : map(m) {} | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 |  | 
|---|
| 29 |     int find(T a) | 
|---|
| 30 |     { | 
|---|
| 31 |       int comp0 = map[a]; | 
|---|
| 32 |       if (comp0 < 0) { | 
|---|
| 33 |         return insert(a); | 
|---|
| 34 |       } | 
|---|
| 35 |       int comp = comp0; | 
|---|
| 36 |       int next; | 
|---|
| 37 |       while ( (next = data[comp].first) != comp) { | 
|---|
| 38 |         comp = next; | 
|---|
| 39 |       } | 
|---|
| 40 |       while ( (next = data[comp0].first) != comp) { | 
|---|
| 41 |         data[comp0].first = comp; | 
|---|
| 42 |         comp0 = next; | 
|---|
| 43 |       } | 
|---|
| 44 |  | 
|---|
| 45 |       return comp; | 
|---|
| 46 |     } | 
|---|
| 47 |  | 
|---|
| 48 |     int insert(T a) | 
|---|
| 49 |     { | 
|---|
| 50 |       int n = data.size(); | 
|---|
| 51 |       data.push_back(std::make_pair(n, 1)); | 
|---|
| 52 |       map.set(a,n); | 
|---|
| 53 |       return n; | 
|---|
| 54 |     } | 
|---|
| 55 |  | 
|---|
| 56 |     bool join(T a, T b) | 
|---|
| 57 |     { | 
|---|
| 58 |       int ca = find(a); | 
|---|
| 59 |       int cb = find(b); | 
|---|
| 60 |  | 
|---|
| 61 |       if ( ca == cb )  | 
|---|
| 62 |         return false; | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 |       if ( data[ca].second > data[cb].second ) { | 
|---|
| 65 |         data[cb].first = ca; | 
|---|
| 66 |         data[ca].second += data[cb].second; | 
|---|
| 67 |       } | 
|---|
| 68 |       else { | 
|---|
| 69 |         data[ca].first = cb; | 
|---|
| 70 |         data[cb].second += data[ca].second; | 
|---|
| 71 |       } | 
|---|
| 72 |       return true; | 
|---|
| 73 |     } | 
|---|
| 74 |  | 
|---|
| 75 |     int size(T a) | 
|---|
| 76 |     { | 
|---|
| 77 |       int ca = find(a); | 
|---|
| 78 |       return data[ca].second; | 
|---|
| 79 |     } | 
|---|
| 80 |  | 
|---|
| 81 |   }; | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 |  | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 |   /*******************************************************/ | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 |  | 
|---|
| 89 |  | 
|---|
| 90 |   template <typename T> | 
|---|
| 91 |   struct UnionFindEnumItem { | 
|---|
| 92 |  | 
|---|
| 93 |     typedef std::list<UnionFindEnumItem> ItemList; | 
|---|
| 94 |     typedef std::list<ItemList> ClassList; | 
|---|
| 95 |     typedef typename ItemList::iterator IIter; | 
|---|
| 96 |     typedef typename ClassList::iterator CIter; | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 |     T me; | 
|---|
| 99 |     IIter parent; | 
|---|
| 100 |     int size; | 
|---|
| 101 |     CIter my_class; | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 |     UnionFindEnumItem() {} | 
|---|
| 104 |     UnionFindEnumItem(const T &_me, CIter _my_class):  | 
|---|
| 105 |       me(_me), size(1), my_class(_my_class) {} | 
|---|
| 106 |   }; | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 |   template <typename T, template <typename Item> class Map> | 
|---|
| 109 |   class UnionFindEnum { | 
|---|
| 110 |  | 
|---|
| 111 |     typedef std::list<UnionFindEnumItem<T> > ItemList; | 
|---|
| 112 |     typedef std::list<ItemList> ClassList; | 
|---|
| 113 |     typedef typename ItemList::iterator IIter; | 
|---|
| 114 |     typedef typename ItemList::const_iterator IcIter; | 
|---|
| 115 |     typedef typename ClassList::iterator CIter; | 
|---|
| 116 |     typedef typename ClassList::const_iterator CcIter; | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 |   public: | 
|---|
| 119 |     typedef T ElementType; | 
|---|
| 120 |     typedef UnionFindEnumItem<T> ItemType; | 
|---|
| 121 |     typedef Map< IIter > MapType; | 
|---|
| 122 |  | 
|---|
| 123 |   private: | 
|---|
| 124 |     MapType& m; | 
|---|
| 125 |     ClassList classes; | 
|---|
| 126 |  | 
|---|
| 127 |     //    IIter where(const T &a) { return m[a]; } | 
|---|
| 128 |     //    IIter parent(IIter a) { return a->parent; } | 
|---|
| 129 |     //    P sibling(P a) { return &m[a->sibling]; } | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 |     IIter _find(IIter a) const { | 
|---|
| 132 |       IIter comp = a; | 
|---|
| 133 |       IIter next; | 
|---|
| 134 |       while( (next = comp->parent) != comp ) { | 
|---|
| 135 |         comp = next; | 
|---|
| 136 |       } | 
|---|
| 137 |  | 
|---|
| 138 |       IIter comp1 = a; | 
|---|
| 139 |       while( (next = comp1->parent) != comp ) { | 
|---|
| 140 |         comp1->parent = comp->parent; | 
|---|
| 141 |         comp1 = next; | 
|---|
| 142 |       } | 
|---|
| 143 |       return comp; | 
|---|
| 144 |     } | 
|---|
| 145 |  | 
|---|
| 146 |   public: | 
|---|
| 147 |     UnionFindEnum(MapType& _m) : m(_m) {} | 
|---|
| 148 |  | 
|---|
| 149 |     void insert(const T &a) | 
|---|
| 150 |     { | 
|---|
| 151 |  | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 |       classes.push_back(ItemList()); | 
|---|
| 154 |       CIter aclass = classes.end(); | 
|---|
| 155 |       --aclass; | 
|---|
| 156 |  | 
|---|
| 157 |       ItemList &alist = *aclass; | 
|---|
| 158 |       alist.push_back(ItemType(a, aclass)); | 
|---|
| 159 |       IIter ai = alist.begin(); | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 |       ai->parent = ai; | 
|---|
| 162 |       m.set(a, ai); | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 |     } | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 |     T find(const T &a) const { | 
|---|
| 167 |       return _find(m[a])->me; | 
|---|
| 168 |     } | 
|---|
| 169 |  | 
|---|
| 170 |     bool join(T a, T b) { | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 |       IIter ca = _find(m[a]); | 
|---|
| 173 |       IIter cb = _find(m[b]); | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |       if ( ca == cb ) { | 
|---|
| 176 |         return false; | 
|---|
| 177 |       } | 
|---|
| 178 |  | 
|---|
| 179 |       if ( ca->size > cb->size ) { | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |         cb->parent = ca->parent; | 
|---|
| 182 |         ca->size += cb->size; | 
|---|
| 183 |          | 
|---|
| 184 |         ItemList &alist = *ca->my_class; | 
|---|
| 185 |         alist.splice(alist.end(),*cb->my_class); | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 |         classes.erase(cb->my_class); | 
|---|
| 188 |         cb->my_class = 0; | 
|---|
| 189 |       } | 
|---|
| 190 |       else { | 
|---|
| 191 |  | 
|---|
| 192 |         ca->parent = cb->parent; | 
|---|
| 193 |         cb->size += ca->size; | 
|---|
| 194 |          | 
|---|
| 195 |         ItemList &blist = *cb->my_class; | 
|---|
| 196 |         blist.splice(blist.end(),*ca->my_class); | 
|---|
| 197 |  | 
|---|
| 198 |         classes.erase(ca->my_class); | 
|---|
| 199 |         ca->my_class = 0; | 
|---|
| 200 |       } | 
|---|
| 201 |  | 
|---|
| 202 |       return true; | 
|---|
| 203 |     } | 
|---|
| 204 |  | 
|---|
| 205 |     int size(const T &a) const { | 
|---|
| 206 |       return _find(m[a])->size; | 
|---|
| 207 |     } | 
|---|
| 208 |  | 
|---|
| 209 |      | 
|---|
| 210 |     void split(const T &a) { | 
|---|
| 211 |  | 
|---|
| 212 |       IIter ca = _find(m[a]); | 
|---|
| 213 |   | 
|---|
| 214 |       if ( ca->size == 1 ) | 
|---|
| 215 |         return; | 
|---|
| 216 |        | 
|---|
| 217 |       CIter aclass = ca->my_class; | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 |       for(IIter curr = ca; ++curr != aclass->end(); curr=ca) { | 
|---|
| 220 |         classes.push_back(ItemList()); | 
|---|
| 221 |         CIter nl = --classes.end(); | 
|---|
| 222 |         nl->splice(nl->end(), *aclass, curr); | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 |         curr->size=1; | 
|---|
| 225 |         curr->parent=curr; | 
|---|
| 226 |         curr->my_class = nl; | 
|---|
| 227 |       } | 
|---|
| 228 |  | 
|---|
| 229 |       ca->size=1; | 
|---|
| 230 |       return; | 
|---|
| 231 |     } | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 |     void erase(const T &a) { | 
|---|
| 234 |  | 
|---|
| 235 |       IIter ma = m[a]; | 
|---|
| 236 |       if (ma == 0) return; | 
|---|
| 237 |  | 
|---|
| 238 |       IIter la = _find(ma); | 
|---|
| 239 |       if (la == ma) { | 
|---|
| 240 |         if (ma -> size == 1){ | 
|---|
| 241 |           classes.erase(ma->my_class); | 
|---|
| 242 |           m.set(a,0); | 
|---|
| 243 |           return; | 
|---|
| 244 |         } | 
|---|
| 245 |         ++la; | 
|---|
| 246 |         la->size = ma->size - 1;  | 
|---|
| 247 |         la->my_class = ma->my_class;     | 
|---|
| 248 |       } | 
|---|
| 249 |  | 
|---|
| 250 |       for (IIter i = la; i != la->my_class->end(); ++i) { | 
|---|
| 251 |         i->parent = la; | 
|---|
| 252 |       } | 
|---|
| 253 |  | 
|---|
| 254 |       la->my_class->erase(ma); | 
|---|
| 255 |       m.set(a,0); | 
|---|
| 256 |     } | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 |     void eraseClass(const T &a) { | 
|---|
| 259 |       IIter ma = m[a]; | 
|---|
| 260 |       if (ma == 0) return; | 
|---|
| 261 | #     ifdef DEBUG | 
|---|
| 262 |       CIter c = _find(ma)->my_class; | 
|---|
| 263 |       for (IIter i=c->begin(); i!=c->end(); ++i) | 
|---|
| 264 |         m.set(i->me, 0); | 
|---|
| 265 | #     endif | 
|---|
| 266 |       classes.erase(_find(ma)->my_class); | 
|---|
| 267 |     } | 
|---|
| 268 |  | 
|---|
| 269 |  | 
|---|
| 270 |     class ClassIt { | 
|---|
| 271 |       friend class UnionFindEnum; | 
|---|
| 272 |  | 
|---|
| 273 |       CcIter i; | 
|---|
| 274 |     public: | 
|---|
| 275 |       ClassIt(Invalid): i(0) {} | 
|---|
| 276 |       ClassIt() {} | 
|---|
| 277 |        | 
|---|
| 278 |       operator const T& () const {  | 
|---|
| 279 |         ItemList const &ll = *i; | 
|---|
| 280 |         return (ll.begin())->me; } | 
|---|
| 281 |       bool operator == (ClassIt it) const { | 
|---|
| 282 |         return (i == it.i); | 
|---|
| 283 |       } | 
|---|
| 284 |       bool operator != (ClassIt it) const { | 
|---|
| 285 |         return (i != it.i); | 
|---|
| 286 |       } | 
|---|
| 287 |       bool operator < (ClassIt it) const { | 
|---|
| 288 |         return (i < it.i); | 
|---|
| 289 |       } | 
|---|
| 290 |  | 
|---|
| 291 |       bool valid() const { return i != 0; } | 
|---|
| 292 |     private: | 
|---|
| 293 |       void first(const ClassList &l) { i = l.begin(); validate(l); } | 
|---|
| 294 |       void next(const ClassList &l) { | 
|---|
| 295 |         ++i;  | 
|---|
| 296 |         validate(l); | 
|---|
| 297 |       } | 
|---|
| 298 |       void validate(const ClassList &l) { | 
|---|
| 299 |         if ( i == l.end() )  | 
|---|
| 300 |           i = 0; | 
|---|
| 301 |       } | 
|---|
| 302 |     }; | 
|---|
| 303 |  | 
|---|
| 304 |  | 
|---|
| 305 |     ClassIt& first(ClassIt& it) const { | 
|---|
| 306 |       it.first(classes); | 
|---|
| 307 |       return it; | 
|---|
| 308 |     } | 
|---|
| 309 |  | 
|---|
| 310 |     bool valid(ClassIt const &it) const { | 
|---|
| 311 |       return it.valid();  | 
|---|
| 312 |     } | 
|---|
| 313 |  | 
|---|
| 314 |     ClassIt& next(ClassIt& it) const { | 
|---|
| 315 |       it.next(classes); | 
|---|
| 316 |       return it; | 
|---|
| 317 |     } | 
|---|
| 318 |  | 
|---|
| 319 |  | 
|---|
| 320 |     class ItemIt { | 
|---|
| 321 |       friend class UnionFindEnum; | 
|---|
| 322 |  | 
|---|
| 323 |       IcIter i; | 
|---|
| 324 |       const ItemList *l; | 
|---|
| 325 |     public: | 
|---|
| 326 |       ItemIt(Invalid): i(0) {} | 
|---|
| 327 |       ItemIt() {} | 
|---|
| 328 |        | 
|---|
| 329 |       operator const T& () const { return i->me; } | 
|---|
| 330 |       bool operator == (ItemIt it) const { | 
|---|
| 331 |         return (i == it.i); | 
|---|
| 332 |       } | 
|---|
| 333 |       bool operator != (ItemIt it) const { | 
|---|
| 334 |         return (i != it.i); | 
|---|
| 335 |       } | 
|---|
| 336 |       bool operator < (ItemIt it) const { | 
|---|
| 337 |         return (i < it.i); | 
|---|
| 338 |       } | 
|---|
| 339 |  | 
|---|
| 340 |       bool valid() const { return i != 0; } | 
|---|
| 341 |     private: | 
|---|
| 342 |       void first(const ItemList &il) { l=&il; i = l->begin(); validate(); } | 
|---|
| 343 |       void next() { | 
|---|
| 344 |         ++i;  | 
|---|
| 345 |         validate(); | 
|---|
| 346 |       } | 
|---|
| 347 |       void validate() { | 
|---|
| 348 |         if ( i == l->end() )  | 
|---|
| 349 |           i = 0; | 
|---|
| 350 |       } | 
|---|
| 351 |     }; | 
|---|
| 352 |  | 
|---|
| 353 |  | 
|---|
| 354 |     ItemIt& first(ItemIt& it, const T& a) const { | 
|---|
| 355 |       it.first( * _find(m[a])->my_class ); | 
|---|
| 356 |       return it; | 
|---|
| 357 |     } | 
|---|
| 358 |  | 
|---|
| 359 |     bool valid(ItemIt const &it) const { | 
|---|
| 360 |       return it.valid();  | 
|---|
| 361 |     } | 
|---|
| 362 |  | 
|---|
| 363 |     ItemIt& next(ItemIt& it) const { | 
|---|
| 364 |       it.next(); | 
|---|
| 365 |       return it; | 
|---|
| 366 |     } | 
|---|
| 367 |      | 
|---|
| 368 |  | 
|---|
| 369 |  | 
|---|
| 370 |   }; | 
|---|
| 371 |  | 
|---|
| 372 | } //namespace hugo | 
|---|
| 373 |  | 
|---|
| 374 | #endif //HUGO_UNION_FIND_H | 
|---|