COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon-0.x/src/work/list_graph.h @ 309:50f1d2077d50

Last change on this file since 309:50f1d2077d50 was 309:50f1d2077d50, checked in by marci, 16 years ago

.

File size: 17.8 KB
Line 
1// -*- c++ -*-
2#ifndef HUGO_LIST_GRAPH_H
3#define HUGO_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      typename std::vector<T>::reference operator[](Node n) {
49        return container[/*G.id(n)*/n.node->id]; }
50      typename std::vector<T>::const_reference operator[](Node n) const {
51        return container[/*G.id(n)*/n.node->id];
52      }
53      void update() { container.resize(G.node_id); }
54      void update(T a) { container.resize(G.node_id, a); }
55    };
56
57    template <typename T>
58    class EdgeMap {
59      const ListGraph& G;
60      std::vector<T> container;
61    public:
62      typedef T ValueType;
63      typedef Edge KeyType;
64      EdgeMap(const ListGraph& _G) : G(_G), container(G.edge_id) { }
65      EdgeMap(const ListGraph& _G, T a) :
66        G(_G), container(G.edge_id, a) { }
67      void set(Edge e, T a) { container[/*G.id(e)*/e.edge->id]=a; }
68//      T get(Edge e) const { return container[/*G.id(e)*/e.edge->id]; }
69      typename std::vector<T>::reference operator[](Edge e) {
70        return container[/*G.id(e)*/e.edge->id]; }
71      typename std::vector<T>::const_reference operator[](Edge e) const {
72        return container[/*G.id(e)*/e.edge->id];
73      }
74      void update() { container.resize(G.edge_id); }
75      void update(T a) { container.resize(G.edge_id, a); }
76    };
77
78    int node_id;
79    int edge_id;
80    int _node_num;
81    int _edge_num;
82
83    node_item* _first_node;
84    node_item* _last_node;
85
86    class node_item {
87      friend class ListGraph;
88      template <typename T> friend class NodeMap;
89     
90      friend class Node;
91      friend class NodeIt;
92      friend class Edge;
93      friend class EdgeIt;
94      friend class OutEdgeIt;
95      friend class InEdgeIt;
96      friend class SymEdgeIt;
97      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i);
98      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
99      //ListGraph* G;
100      int id;
101      edge_item* _first_out_edge;
102      edge_item* _last_out_edge;
103      edge_item* _first_in_edge;
104      edge_item* _last_in_edge;
105      node_item* _next_node;
106      node_item* _prev_node;
107    public:
108      node_item() { }
109    };
110
111    class edge_item {
112      friend class ListGraph;
113      template <typename T> friend class EdgeMap;
114
115      friend class Node;
116      friend class NodeIt;
117      friend class Edge;
118      friend class EdgeIt;
119      friend class OutEdgeIt;
120      friend class InEdgeIt;
121      friend class SymEdgeIt;
122      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
123      //ListGraph* G;
124      int id;
125      node_item* _tail;
126      node_item* _head;
127      edge_item* _next_out;
128      edge_item* _prev_out;
129      edge_item* _next_in;
130      edge_item* _prev_in;
131    public:
132      edge_item() { }
133    };
134
135    node_item* _add_node() {
136      node_item* p=new node_item;
137      p->id=node_id++;
138      p->_first_out_edge=0;
139      p->_last_out_edge=0;
140      p->_first_in_edge=0;
141      p->_last_in_edge=0;
142      p->_prev_node=_last_node;
143      p->_next_node=0;
144      if (_last_node) _last_node->_next_node=p;
145      _last_node=p;
146      if (!_first_node) _first_node=p;
147
148      ++_node_num;
149      return p;
150    }
151
152    edge_item* _add_edge(node_item* _tail, node_item* _head) {
153      edge_item* e=new edge_item;
154      e->id=edge_id++;
155      e->_tail=_tail;
156      e->_head=_head;
157     
158      e->_prev_out=_tail->_last_out_edge;
159      if (_tail->_last_out_edge) (_tail->_last_out_edge)->_next_out=e;
160      _tail->_last_out_edge=e;
161      if (!_tail->_first_out_edge) _tail->_first_out_edge=e;
162      e->_next_out=0;
163 
164      e->_prev_in=_head->_last_in_edge;
165      if (_head->_last_in_edge) (_head->_last_in_edge)->_next_in=e;
166      _head->_last_in_edge=e;
167      if (!_head->_first_in_edge) { _head->_first_in_edge=e; }
168      e->_next_in=0;
169
170      ++_edge_num;
171      return e;
172    }
173
174    //deletes a node which has no out edge and no in edge
175    void _delete_node(node_item* v) {
176      if (v->_next_node) (v->_next_node)->_prev_node=v->_prev_node; else
177        _last_node=v->_prev_node;
178      if (v->_prev_node) (v->_prev_node)->_next_node=v->_next_node; else
179        _first_node=v->_next_node;
180
181      delete v;
182      --_node_num;
183    }
184
185    void _delete_edge(edge_item* e) {
186      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
187        (e->_tail)->_last_out_edge=e->_prev_out;
188      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
189        (e->_tail)->_first_out_edge=e->_next_out;
190      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
191        (e->_head)->_last_in_edge=e->_prev_in;
192      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
193        (e->_head)->_first_in_edge=e->_next_in;
194
195      delete e;
196      --_edge_num;
197    }
198
199    void _set_tail(edge_item* e, node_item* _tail) {
200      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
201        (e->_tail)->_last_out_edge=e->_prev_out;
202      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
203        (e->_tail)->_first_out_edge=e->_next_out;
204     
205      e->_tail=_tail;
206     
207      e->_prev_out=_tail->_last_out_edge;
208      if (_tail->_last_out_edge) (_tail->_last_out_edge)->_next_out=e;
209      _tail->_last_out_edge=e;
210      if (!_tail->_first_out_edge) _tail->_first_out_edge=e;
211      e->_next_out=0;
212    }
213
214    void _set_head(edge_item* e, node_item* _head) {
215      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
216        (e->_head)->_last_in_edge=e->_prev_in;
217      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
218        (e->_head)->_first_in_edge=e->_next_in;
219     
220      e->_head=_head;
221     
222      e->_prev_in=_head->_last_in_edge;
223      if (_head->_last_in_edge) (_head->_last_in_edge)->_next_in=e;
224      _head->_last_in_edge=e;
225      if (!_head->_first_in_edge) { _head->_first_in_edge=e; }
226      e->_next_in=0;
227    }
228
229  public:
230
231    /* default constructor */
232
233    ListGraph() : node_id(0), edge_id(0), _node_num(0), _edge_num(0), _first_node(0), _last_node(0) { }
234   
235    ~ListGraph() {
236      NodeIt n;
237      while (this->valid(first(n))) erase(n);
238      //while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
239    }
240
241    int nodeNum() const { return _node_num; }
242    int edgeNum() const { return _edge_num; }
243
244    /* functions to construct iterators from the graph, or from each other */
245
246    //NodeIt firstNode() const { return NodeIt(*this); }
247    //EdgeIt firstEdge() const { return EdgeIt(*this); }
248   
249    //OutEdgeIt firstOutEdge(const Node v) const { return OutEdgeIt(v); }
250    //InEdgeIt firstInEdge(const Node v) const { return InEdgeIt(v); }
251    //SymEdgeIt firstSymEdge(const Node v) const { return SymEdgeIt(v); }
252    Node tail(Edge e) const { return e.tailNode(); }
253    Node head(Edge e) const { return e.headNode(); }
254
255    Node aNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
256    Node aNode(const InEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
257    Node aNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
258
259    Node bNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
260    Node bNode(const InEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
261    Node bNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
262
263    //Node invalid_node() { return Node(); }
264    //Edge invalid_edge() { return Edge(); }
265    //OutEdgeIt invalid_out_edge() { return OutEdgeIt(); }
266    //InEdgeIt invalid_in_edge() { return InEdgeIt(); }
267    //SymEdgeIt invalid_sym_edge() { return SymEdgeIt(); }
268
269    /* same methods in other style */
270    /* for experimental purpose */
271
272    NodeIt& first(NodeIt& v) const {
273      v=NodeIt(*this); return v; }
274    EdgeIt& first(EdgeIt& e) const {
275      e=EdgeIt(*this); return e; }
276    OutEdgeIt& first(OutEdgeIt& e, Node v) const {
277      e=OutEdgeIt(*this, v); return e; }
278    InEdgeIt& first(InEdgeIt& e, Node v) const {
279      e=InEdgeIt(*this, v); return e; }
280    SymEdgeIt& first(SymEdgeIt& e, Node v) const {
281      e=SymEdgeIt(*this, v); return e; }
282    //void getTail(Node& n, const Edge& e) const { n=tail(e); }
283    //void getHead(Node& n, const Edge& e) const { n=head(e); }
284
285    //void getANode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
286    //void getANode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
287    //void getANode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
288    //void getBNode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
289    //void getBNode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
290    //void getBNode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
291    //void get_invalid(Node& n) { n=Node(); }
292    //void get_invalid(Edge& e) { e=Edge(); }
293    //void get_invalid(OutEdgeIt& e) { e=OutEdgeIt(); }
294    //void get_invalid(InEdgeIt& e) { e=InEdgeIt(); }
295    //void get_invalid(SymEdgeIt& e) { e=SymEdgeIt(); }
296
297    template< typename It >
298    It first() const {
299      It e;
300      first(e);
301      return e;
302    }
303
304    template< typename It >
305    It first(Node v) const {
306      It e;
307      first(e, v);
308      return e;
309    }
310
311    bool valid(Node n) const { return n.valid(); }
312    bool valid(Edge e) const { return e.valid(); }
313   
314//    template <typename It> It getNext(It it) const {
315//      It tmp(it); next(tmp); return tmp; }
316//     NodeIt& next(NodeIt& it) const { return ++it; }
317//     EdgeIt& next(EdgeIt& it) const { return ++it; }
318//     OutEdgeIt& next(OutEdgeIt& it) const { return ++it; }
319//     InEdgeIt& next(InEdgeIt& it) const { return ++it; }
320//     SymEdgeIt& next(SymEdgeIt& it) const { return ++it; }
321//    template <typename It> It& next(It& it) const { return ++it; }
322    template <typename It> It& next(It& it) const { ++it; return it; }
323   
324
325    /* for getting id's of graph objects */
326    /* these are important for the implementation of property vectors */
327
328    int id(Node v) const { return v.node->id; }
329    int id(Edge e) const { return e.edge->id; }
330
331    /* adding nodes and edges */
332
333    Node addNode() { return Node(_add_node()); }
334    Edge addEdge(Node u, Node v) {
335      return Edge(_add_edge(u.node, v.node));
336    }
337
338    void erase(Node i) {
339      {
340        OutEdgeIt e;
341        while (this->valid(first(e, i))) erase(e);
342      }
343      {
344        InEdgeIt e;
345        while (this->valid(first(e, i))) erase(e);
346      }
347      //while (first<OutEdgeIt>(i).valid()) erase(first<OutEdgeIt>(i));
348      //while (first<InEdgeIt>(i).valid()) erase(first<InEdgeIt>(i));
349      _delete_node(i.node);
350    }
351 
352    void erase(Edge e) { _delete_edge(e.edge); }
353
354    void clear() {
355      while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
356    }
357
358    void setTail(Edge e, Node tail) {
359      _set_tail(e.edge, tail.node);
360    }
361
362    void setHead(Edge e, Node head) {
363      _set_head(e.edge, head.node);
364    }
365
366    /* stream operations, for testing purpose */
367
368    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i) {
369      os << i.node->id; return os;
370    }
371    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i) {
372      os << "(" << i.edge->_tail->id << "--" << i.edge->id << "->" << i.edge->_head->id << ")";
373      return os;
374    }
375
376    class Node {
377      friend class ListGraph;
378      template <typename T> friend class NodeMap;
379
380      friend class Edge;
381      friend class OutEdgeIt;
382      friend class InEdgeIt;
383      friend class SymEdgeIt;
384      //public:  //FIXME: It is required by op= of NodeIt
385    protected:
386      node_item* node;
387    protected:
388      friend int ListGraph::id(Node v) const;
389    public:
390      Node() /*: node(0)*/ { }
391      Node(const Invalid&) : node(0) { }
392    protected:
393      Node(node_item* _node) : node(_node) { }
394      bool valid() const { return (node); }
395    public:
396      //void makeInvalid() { node=0; }
397      friend bool operator==(Node u, Node v) { return v.node==u.node; }
398      friend bool operator!=(Node u, Node v) { return v.node!=u.node; }
399      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i);
400    };
401   
402    class NodeIt : public Node {
403      friend class ListGraph;
404      //protected:
405    public: //for everybody but marci
406      NodeIt(const ListGraph& G) : Node(G._first_node) { }
407    public:
408      NodeIt() : Node() { }
409      NodeIt(const Invalid& i) : Node(i) { }
410    protected:
411      NodeIt(node_item* v) : Node(v) { }
412      NodeIt& operator++() { node=node->_next_node; return *this; }
413      //FIXME::
414      //      NodeIt& operator=(const Node& e)
415      //      { node=e.node; return *this; }
416    };
417
418    class Edge {
419      friend class ListGraph;
420      template <typename T> friend class EdgeMap;
421     
422      friend class Node;
423      friend class NodeIt;
424    protected:
425      edge_item* edge;
426      friend int ListGraph::id(Edge e) const;
427    public:
428      Edge() /*: edge(0)*/ { }
429      Edge(const Invalid&) : edge(0) { }
430      //Edge() { }
431    protected:
432      Edge(edge_item* _edge) : edge(_edge) { }
433      bool valid() const { return (edge); }
434    public:
435      //void makeInvalid() { edge=0; }
436      friend bool operator==(Edge u, Edge v) { return v.edge==u.edge; }
437      friend bool operator!=(Edge u, Edge v) { return v.edge!=u.edge; }
438    protected:
439      Node tailNode() const { return Node(edge->_tail); }
440      Node headNode() const { return Node(edge->_head); }
441    public:
442      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
443    };
444   
445    class EdgeIt : public Edge {
446      friend class ListGraph;
447      //protected:
448    public: //for alpar
449      EdgeIt(const ListGraph& G) {
450        node_item* v=G._first_node;
451        if (v) edge=v->_first_out_edge; else edge=0;
452        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
453      }
454    public:
455      EdgeIt() : Edge() { }
456      EdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
457    protected:
458      EdgeIt(edge_item* _e) : Edge(_e) { }
459      EdgeIt& operator++() {
460        node_item* v=edge->_tail;
461        edge=edge->_next_out;
462        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
463        return *this;
464      }
465    };
466   
467    class OutEdgeIt : public Edge {
468      friend class ListGraph;
469      //node_item* v;
470      //protected:
471    protected: //for alpar
472      OutEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_out_edge; }
473    public:
474      OutEdgeIt() : Edge()/*, v(0)*/ { }
475      OutEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
476      OutEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_out_edge; }
477    protected:
478      OutEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_out; return *this; }
479    protected:
480      Node aNode() const { return Node(edge->_tail); }
481      Node bNode() const { return Node(edge->_head); }
482    };
483   
484    class InEdgeIt : public Edge {
485      friend class ListGraph;
486      //node_item* v;
487      //protected:
488    protected: //for alpar
489      InEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_in_edge; }
490    public:
491      InEdgeIt() : Edge()/*, v(0)*/ { }
492      InEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
493      InEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ { edge=_v.node->_first_in_edge; }
494    protected:
495      InEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_in; return *this; }
496    protected:
497      Node aNode() const { return Node(edge->_head); }
498      Node bNode() const { return Node(edge->_tail); }
499    };
500
501    class SymEdgeIt : public Edge {
502      friend class ListGraph;
503      bool out_or_in; //1 iff out, 0 iff in
504      //node_item* v;
505      //protected:
506    public: //for alpar
507      SymEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ {
508        out_or_in=1;
509        edge=_v.node->_first_out_edge;
510        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
511      }
512    public:
513      SymEdgeIt() : Edge() /*, v(0)*/ { }
514      SymEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
515      SymEdgeIt(const ListGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ {
516        out_or_in=1;
517        edge=_v.node->_first_out_edge;
518        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
519      }
520    protected:
521      SymEdgeIt& operator++() {
522        if (out_or_in) {
523          node_item* v=edge->_tail;
524          edge=edge->_next_out;
525          if (!edge) { out_or_in=0; edge=v->_first_in_edge; }
526        } else {
527          edge=edge->_next_in;
528        }
529        return *this;
530      }
531    protected:
532      Node aNode() const {
533        return (out_or_in) ? Node(edge->_tail) : Node(edge->_head); }
534      Node bNode() const {
535        return (out_or_in) ? Node(edge->_head) : Node(edge->_tail); }
536    };
537
538  };
539
540//   template< typename T >
541//   T ListGraph::first() const {
542//     std::cerr << "Invalid use of template<typemane T> T ListGraph::first<T>();" << std::endl;
543//     return T();
544//   }
545
546//   template<>
547//   ListGraph::NodeIt ListGraph::first<ListGraph::NodeIt>() const {
548//     return firstNode();
549//   }
550
551//   template<>
552//   ListGraph::EdgeIt ListGraph::first<ListGraph::EdgeIt>() const {
553//     return firstEdge();
554//   }
555
556//   template< typename T >
557//   T ListGraph::first(ListGraph::Node v) const {
558//     std::cerr << "Invalid use of template<typemane T> T ListGraph::first<T>(ListGRaph::Node);" << std::endl;
559//     return T();
560//   }
561
562//   template<>
563//   ListGraph::OutEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::OutEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
564//     return firstOutEdge(v);
565//   }
566
567//   template<>
568//   ListGraph::InEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::InEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
569//     return firstInEdge(v);
570//   }
571
572//   template<>
573//   ListGraph::SymEdgeIt ListGraph::first<ListGraph::SymEdgeIt>(const ListGraph::Node v) const {
574//     return firstSymEdge(v);
575//   }
576
577
578} //namespace hugo
579
580#endif //HUGO_LIST_GRAPH_H
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.