COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon-0.x/src/work/list_graph.h @ 212:c07e4dd32438

Last change on this file since 212:c07e4dd32438 was 212:c07e4dd32438, checked in by marci, 16 years ago

.

File size: 17.1 KB
Line 
1// -*- c++ -*-
2#ifndef LIST_GRAPH_H
3#define LIST_GRAPH_H
4
5#include <iostream>
6#include <vector>
7
8#include <invalid.h>
9
10namespace hugo {
11
12  template <typename It>
13  int count(It it) {
14    int i=0;
15    for( ; it.valid(); ++it) { ++i; }
16    return i;
17  }
18
19  class ListGraph {
20    class node_item;
21    class edge_item;
22  public:
23    class Node;
24    class NodeIt;
25    class Edge;
26    class EdgeIt;
27    class OutEdgeIt;
28    class InEdgeIt;
29    class SymEdgeIt;
30    template <typename T> class NodeMap;
31    template <typename T> class EdgeMap;
32  private:
33    template <typename T> friend class NodeMap;
34    template <typename T> friend class EdgeMap;
35 
36    template <typename T>
37    class NodeMap {
38      const ListGraph& G;
39      std::vector<T> container;
40    public:
41      typedef T ValueType;
42      typedef Node KeyType;
43      NodeMap(const ListGraph& _G) : G(_G), container(G.node_id) { }
44      NodeMap(const ListGraph& _G, T a) :
45        G(_G), container(G.node_id, a) { }
46      void set(Node n, T a) { container[/*G.id(n)*/n.node->id]=a; }
47      T get(Node n) const { return container[/*G.id(n)*/n.node->id]; }
48      T& operator[](Node n) { return container[/*G.id(n)*/n.node->id]; }
49      const T& operator[](Node n) const {
50        return container[/*G.id(n)*/n.node->id];
51      }
52      void update() { container.resize(G.node_id); }
53      void update(T a) { container.resize(G.node_id, a); }
54    };
55
56    template <typename T>
57    class EdgeMap {
58      const ListGraph& G;
59      std::vector<T> container;
60    public:
61      typedef T ValueType;
62      typedef Edge KeyType;
63      EdgeMap(const ListGraph& _G) : G(_G), container(G.edge_id) { }
64      EdgeMap(const ListGraph& _G, T a) :
65        G(_G), container(G.edge_id, a) { }
66      void set(Edge e, T a) { container[/*G.id(e)*/e.edge->id]=a; }
67      T get(Edge e) const { return container[/*G.id(e)*/e.edge->id]; }
68      T& operator[](Edge e) { return container[/*G.id(e)*/e.edge->id]; }
69      const T& operator[](Edge e) const {
70        return container[/*G.id(e)*/e.edge->id];
71      }
72      void update() { container.resize(G.edge_id); }
73      void update(T a) { container.resize(G.edge_id, a); }
74    };
75
76    int node_id;
77    int edge_id;
78    int _node_num;
79    int _edge_num;
80
81    node_item* _first_node;
82    node_item* _last_node;
83
84    class node_item {
85      friend class ListGraph;
86      template <typename T> friend class NodeMap;
87     
88      friend class Node;
89      friend class NodeIt;
90      friend class Edge;
91      friend class EdgeIt;
92      friend class OutEdgeIt;
93      friend class InEdgeIt;
94      friend class SymEdgeIt;
95      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i);
96      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
97      //ListGraph* G;
98      int id;
99      edge_item* _first_out_edge;
100      edge_item* _last_out_edge;
101      edge_item* _first_in_edge;
102      edge_item* _last_in_edge;
103      node_item* _next_node;
104      node_item* _prev_node;
105    public:
106      node_item() { }
107    };
108
109    class edge_item {
110      friend class ListGraph;
111      template <typename T> friend class EdgeMap;
112
113      friend class Node;
114      friend class NodeIt;
115      friend class Edge;
116      friend class EdgeIt;
117      friend class OutEdgeIt;
118      friend class InEdgeIt;
119      friend class SymEdgeIt;
120      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
121      //ListGraph* G;
122      int id;
123      node_item* _tail;
124      node_item* _head;
125      edge_item* _next_out;
126      edge_item* _prev_out;
127      edge_item* _next_in;
128      edge_item* _prev_in;
129    public:
130      edge_item() { }
131    };
132
133    node_item* _add_node() {
134      node_item* p=new node_item;
135      p->id=node_id++;
136      p->_first_out_edge=0;
137      p->_last_out_edge=0;
138      p->_first_in_edge=0;
139      p->_last_in_edge=0;
140      p->_prev_node=_last_node;
141      p->_next_node=0;
142      if (_last_node) _last_node->_next_node=p;
143      _last_node=p;
144      if (!_first_node) _first_node=p;
145
146      ++_node_num;
147      return p;
148    }
149
150    edge_item* _add_edge(node_item* _tail, node_item* _head) {
151      edge_item* e=new edge_item;
152      e->id=edge_id++;
153      e->_tail=_tail;
154      e->_head=_head;
155     
156      e->_prev_out=_tail->_last_out_edge;
157      if (_tail->_last_out_edge) (_tail->_last_out_edge)->_next_out=e;
158      _tail->_last_out_edge=e;
159      if (!_tail->_first_out_edge) _tail->_first_out_edge=e;
160      e->_next_out=0;
161 
162      e->_prev_in=_head->_last_in_edge;
163      if (_head->_last_in_edge) (_head->_last_in_edge)->_next_in=e;
164      _head->_last_in_edge=e;
165      if (!_head->_first_in_edge) { _head->_first_in_edge=e; }
166      e->_next_in=0;
167
168      ++_edge_num;
169      return e;
170    }
171
172    //deletes a node which has no out edge and no in edge
173    void _delete_node(node_item* v) {
174      if (v->_next_node) (v->_next_node)->_prev_node=v->_prev_node; else
175        _last_node=v->_prev_node;
176      if (v->_prev_node) (v->_prev_node)->_next_node=v->_next_node; else
177        _first_node=v->_next_node;
178
179      delete v;
180      --_node_num;
181    }
182
183    void _delete_edge(edge_item* e) {
184      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
185        (e->_tail)->_last_out_edge=e->_prev_out;
186      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
187        (e->_tail)->_first_out_edge=e->_next_out;
188      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
189        (e->_head)->_last_in_edge=e->_prev_in;
190      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
191        (e->_head)->_first_in_edge=e->_next_in;
192
193      delete e;
194      --_edge_num;
195    }
196
197    void _set_tail(edge_item* e, node_item* _tail) {
198      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
199        (e->_tail)->_last_out_edge=e->_prev_out;
200      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
201        (e->_tail)->_first_out_edge=e->_next_out;
202     
203      e->_tail=_tail;
204     
205      e->_prev_out=_tail->_last_out_edge;
206      if (_tail->_last_out_edge) (_tail->_last_out_edge)->_next_out=e;
207      _tail->_last_out_edge=e;
208      if (!_tail->_first_out_edge) _tail->_first_out_edge=e;
209      e->_next_out=0;
210    }
211
212    void _set_head(edge_item* e, node_item* _head) {
213      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
214        (e->_head)->_last_in_edge=e->_prev_in;
215      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
216        (e->_head)->_first_in_edge=e->_next_in;
217     
218      e->_head=_head;
219     
220      e->_prev_in=_head->_last_in_edge;
221      if (_head->_last_in_edge) (_head->_last_in_edge)->_next_in=e;
222      _head->_last_in_edge=e;
223      if (!_head->_first_in_edge) { _head->_first_in_edge=e; }
224      e->_next_in=0;
225    }
226
227  public:
228
229    /* default constructor */
230
231    ListGraph() : node_id(0), edge_id(0), _node_num(0), _edge_num(0), _first_node(0), _last_node(0) { }
232   
233    ~ListGraph() {
234      while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
235    }
236
237    int nodeNum() const { return _node_num; }
238    int edgeNum() const { return _edge_num; }
239
240    /* functions to construct iterators from the graph, or from each other */
241
242    //NodeIt firstNode() const { return NodeIt(*this); }
243    //EdgeIt firstEdge() const { return EdgeIt(*this); }
244   
245    //OutEdgeIt firstOutEdge(const Node v) const { return OutEdgeIt(v); }
246    //InEdgeIt firstInEdge(const Node v) const { return InEdgeIt(v); }
247    //SymEdgeIt firstSymEdge(const Node v) const { return SymEdgeIt(v); }
248    Node tail(Edge e) const { return e.tailNode(); }
249    Node head(Edge e) const { return e.headNode(); }
250
251    Node aNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
252    Node aNode(const InEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
253    Node aNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
254
255    Node bNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
256    Node bNode(const InEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
257    Node bNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
258
259    //Node invalid_node() { return Node(); }
260    //Edge invalid_edge() { return Edge(); }
261    //OutEdgeIt invalid_out_edge() { return OutEdgeIt(); }
262    //InEdgeIt invalid_in_edge() { return InEdgeIt(); }
263    //SymEdgeIt invalid_sym_edge() { return SymEdgeIt(); }
264
265    /* same methods in other style */
266    /* for experimental purpose */
267
268    NodeIt& /*getF*/first(NodeIt& v) const {
269      v=NodeIt(*this); return v; }
270    EdgeIt& /*getF*/first(EdgeIt& e) const {
271      e=EdgeIt(*this); return e; }
272    OutEdgeIt& /*getF*/first(OutEdgeIt& e, Node v) const {
273      e=OutEdgeIt(*this, v); return e; }
274    InEdgeIt& /*getF*/first(InEdgeIt& e, Node v) const {
275      e=InEdgeIt(*this, v); return e; }
276    SymEdgeIt& /*getF*/first(SymEdgeIt& e, Node v) const {
277      e=SymEdgeIt(*this, v); return e; }
278    //void getTail(Node& n, const Edge& e) const { n=tail(e); }
279    //void getHead(Node& n, const Edge& e) const { n=head(e); }
280
281    //void getANode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
282    //void getANode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
283    //void getANode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
284    //void getBNode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
285    //void getBNode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
286    //void getBNode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
287    //void get_invalid(Node& n) { n=Node(); }
288    //void get_invalid(Edge& e) { e=Edge(); }
289    //void get_invalid(OutEdgeIt& e) { e=OutEdgeIt(); }
290    //void get_invalid(InEdgeIt& e) { e=InEdgeIt(); }
291    //void get_invalid(SymEdgeIt& e) { e=SymEdgeIt(); }
292
293    template< typename It >
294    It first() const {
295      It e;
296      /*getF*/first(e);
297      return e;
298    }
299
300    template< typename It >
301    It first(Node v) const {
302      It e;
303      /*getF*/first(e, v);
304      return e;
305    }
306
307    bool valid(Node n) const { return n.valid(); }
308    bool valid(Edge e) const { return e.valid(); }
309   
310    template <typename It> It getNext(It it) const {
311      It tmp(it); return next(tmp); }
312    template <typename It> It& next(It& it) const { return ++it; }
313   
314
315    /* for getting id's of graph objects */
316    /* these are important for the implementation of property vectors */
317
318    int id(Node v) const { return v.node->id; }
319    int id(Edge e) const { return e.edge->id; }
320
321    /* adding nodes and edges */
322
323    Node addNode() { return Node(_add_node()); }
324    Edge addEdge(Node u, Node v) {
325      return Edge(_add_edge(u.node, v.node));
326    }
327
328    void erase(Node i) {
329      while (first<OutEdgeIt>(i).valid()) erase(first<OutEdgeIt>(i));
330      while (first<InEdgeIt>(i).valid()) erase(first<InEdgeIt>(i));
331      _delete_node(i.node);
332    }
333 
334    void erase(Edge e) { _delete_edge(e.edge); }
335
336    void clear() {
337      while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
338    }
339
340    void setTail(Edge e, Node tail) {
341      _set_tail(e.edge, tail.node);
342    }
343
344    void setHead(Edge e, Node head) {
345      _set_head(e.edge, head.node);
346    }
347
348    /* stream operations, for testing purpose */
349
350    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i) {
351      os << i.node->id; return os;
352    }
353    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i) {
354      os << "(" << i.edge->_tail->id << "--" << i.edge->id << "->" << i.edge->_head->id << ")";
355      return os;
356    }
357
358    class Node {
359      friend class ListGraph;
360      template <typename T> friend class NodeMap;
361
362      friend class Edge;
363      friend class OutEdgeIt;
364      friend class InEdgeIt;
365      friend class SymEdgeIt;
366      //public:  //FIXME: It is required by op= of NodeIt
367    protected:
368      node_item* node;
369    protected:
370      friend int ListGraph::id(Node v) const;
371    public:
372      Node() /*: node(0)*/ { }
373      Node(const Invalid&) : node(0) { }
374    protected:
375      Node(node_item* _node) : node(_node) { }
376      bool valid() const { return (node); }
377    public:
378      //void makeInvalid() { node=0; }
379      friend bool operator==(Node u, Node v) { return v.node==u.node; }
380      friend bool operator!=(Node u, Node v) { return v.node!=u.node; }
381      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i);
382    };
383   
384    class NodeIt : public Node {
385      friend class ListGraph;
386      //protected:
387    public: //for everybody but marci
388      NodeIt(const ListGraph& G) : Node(G._first_node) { }
389    public:
390      NodeIt() : Node() { }
391      NodeIt(const Invalid& i) : Node(i) { }
392    protected:
393      NodeIt(node_item* v) : Node(v) { }
394      NodeIt& operator++() { node=node->_next_node; return *this; }
395      //FIXME::
396      //      NodeIt& operator=(const Node& e)
397      //      { node=e.node; return *this; }
398    };
399
400    class Edge {
401      friend class ListGraph;
402      template <typename T> friend class EdgeMap;
403     
404      friend class Node;
405      friend class NodeIt;
406    protected:
407      edge_item* edge;
408      friend int ListGraph::id(Edge e) const;
409    public:
410      Edge() /*: edge(0)*/ { }
411      Edge(const Invalid&) : edge(0) { }
412      //Edge() { }
413    protected:
414      Edge(edge_item* _edge) : edge(_edge) { }
415      bool valid() const { return (edge); }
416    public:
417      //void makeInvalid() { edge=0; }
418      friend bool operator==(Edge u, Edge v) { return v.edge==u.edge; }
419      friend bool operator!=(Edge u, Edge v) { return v.edge!=u.edge; }
420    protected:
421      Node tailNode() const { return Node(edge->_tail); }
422      Node headNode() const { return Node(edge->_head); }
423    public:
424      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
425    };
426   
427    class EdgeIt : public Edge {
428      friend class ListGraph;
429      //protected:
430    public: //for alpar
431      EdgeIt(const ListGraph& G) {
432        node_item* v=G._first_node;
433        if (v) edge=v->_first_out_edge; else edge=0;
434        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
435      }
436    public:
437      EdgeIt() : Edge() { }
438      EdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
439    protected:
440      EdgeIt(edge_item* _e) : Edge(_e) { }
441      EdgeIt& operator++() {
442        node_item* v=edge->_tail;
443        edge=edge->_next_out;
444        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
445        return *this;
446      }
447    };
448   
449    class OutEdgeIt : public Edge {
450      friend class ListGraph;
451      //node_item* v;
452      //protected:
453    protected: //for alpar
454      OutEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_out_edge; }
455    public:
456      OutEdgeIt() : Edge()/*, v(0)*/ { }
457      OutEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
458      OutEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_out_edge; }
459    protected:
460      OutEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_out; return *this; }
461    protected:
462      Node aNode() const { return Node(edge->_tail); }
463      Node bNode() const { return Node(edge->_head); }
464    };
465   
466    class InEdgeIt : public Edge {
467      friend class ListGraph;
468      //node_item* v;
469      //protected:
470    protected: //for alpar
471      InEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_in_edge; }
472    public:
473      InEdgeIt() : Edge()/*, v(0)*/ { }
474      InEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
475      InEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_in_edge; }
476    protected:
477      InEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_in; return *this; }
478    protected:
479      Node aNode() const { return Node(edge->_head); }
480      Node bNode() const { return Node(edge->_tail); }
481    };
482
483    class SymEdgeIt : public Edge {
484      friend class ListGraph;
485      bool out_or_in; //1 iff out, 0 iff in
486      //node_item* v;
487      //protected:
488    public: //for alpar
489      SymEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ {
490        out_or_in=1;
491        edge=_v.node->_first_out_edge;
492        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
493      }
494    public:
495      SymEdgeIt() : Edge() /*, v(0)*/ { }
496      SymEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
497      SymEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ {
498        out_or_in=1;
499        edge=_v.node->_first_out_edge;
500        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
501      }
502    protected:
503      SymEdgeIt& operator++() {
504        if (out_or_in) {
505          node_item* v=edge->_tail;
506          edge=edge->_next_out;
507          if (!edge) { out_or_in=0; edge=v->_first_in_edge; }
508        } else {
509          edge=edge->_next_in;
510        }
511        return *this;
512      }
513    protected:
514      Node aNode() const {
515        return (out_or_in) ? Node(edge->_tail) : Node(edge->_head); }
516      Node bNode() const {
517        return (out_or_in) ? Node(edge->_head) : Node(edge->_tail); }
518    };
519
520  };
521
522//   template< typename T >
523//   T ListGraph::first() const {
524//     std::cerr << "Invalid use of template<typemane T> T ListGraph::first<T>();" << std::endl;
525//     return T();
526//   }
527
528//   template<>
529//   ListGraph::NodeIt ListGraph::first<ListGraph::NodeIt>() const {
530//     return firstNode();
531//   }
532
533//   template<>
534//   ListGraph::EdgeIt ListGraph::first<ListGraph::EdgeIt>() const {
535//     return firstEdge();
536//   }
537
538//   template< typename T >
539//   T ListGraph::first(ListGraph::Node v) const {
540//     std::cerr << "Invalid use of template<typemane T> T ListGraph::first<T>(ListGRaph::Node);" << std::endl;
541//     return T();
542//   }
543
544//   template<>
545//   ListGraph::OutEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::OutEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
546//     return firstOutEdge(v);
547//   }
548
549//   template<>
550//   ListGraph::InEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::InEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
551//     return firstInEdge(v);
552//   }
553
554//   template<>
555//   ListGraph::SymEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::SymEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
556//     return firstSymEdge(v);
557//   }
558
559
560} //namespace hugo
561
562#endif //LIST_GRAPH_H
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.