COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon-0.x/src/work/sage_graph.h @ 1314:9269c76551cf

Last change on this file since 1314:9269c76551cf was 987:87f7c54892df, checked in by Alpar Juttner, 15 years ago

Naming changes:

File size: 16.7 KB
Line 
1// -*- c++ -*-
2#ifndef LEMON_SAGE_GRAPH_H
3#define LEMON_SAGE_GRAPH_H
4
5#include <iostream>
6#include <vector>
7
8#include <lemon/invalid.h>
9
10namespace lemon {
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 SageGraph {
20    struct node_item;
21    struct 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 SageGraph& G;
39      std::vector<T> container;
40    public:
41      typedef T Value;
42      typedef Node Key;
43      NodeMap(const SageGraph& _G) : G(_G), container(G.node_id) { }
44      NodeMap(const SageGraph& _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 SageGraph& G;
60      std::vector<T> container;
61    public:
62      typedef T Value;
63      typedef Edge Key;
64      EdgeMap(const SageGraph& _G) : G(_G), container(G.edge_id) { }
65      EdgeMap(const SageGraph& _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  private:
79    int node_id;
80    int edge_id;
81    int _node_num;
82    int _edge_num;
83
84    node_item* _first_node;
85    node_item* _last_node;
86
87    struct node_item {
88      int id;
89      edge_item* _first_out_edge;
90      edge_item* _last_out_edge;
91      edge_item* _first_in_edge;
92      edge_item* _last_in_edge;
93      node_item* _next_node;
94      node_item* _prev_node;
95    };
96
97    struct edge_item {
98      int id;
99      node_item* _source;
100      node_item* _target;
101      edge_item* _next_out;
102      edge_item* _prev_out;
103      edge_item* _next_in;
104      edge_item* _prev_in;
105    };
106
107    node_item* _add_node() {
108      node_item* p=new node_item;
109      p->id=node_id++;
110      p->_first_out_edge=0;
111      p->_last_out_edge=0;
112      p->_first_in_edge=0;
113      p->_last_in_edge=0;
114      p->_prev_node=_last_node;
115      p->_next_node=0;
116      if (_last_node) _last_node->_next_node=p;
117      _last_node=p;
118      if (!_first_node) _first_node=p;
119
120      ++_node_num;
121      return p;
122    }
123
124    edge_item* _add_edge(node_item* _source, node_item* _target) {
125      edge_item* e=new edge_item;
126      e->id=edge_id++;
127      e->_source=_source;
128      e->_target=_target;
129     
130      e->_prev_out=_source->_last_out_edge;
131      if (_source->_last_out_edge) (_source->_last_out_edge)->_next_out=e;
132      _source->_last_out_edge=e;
133      if (!_source->_first_out_edge) _source->_first_out_edge=e;
134      e->_next_out=0;
135 
136      e->_prev_in=_target->_last_in_edge;
137      if (_target->_last_in_edge) (_target->_last_in_edge)->_next_in=e;
138      _target->_last_in_edge=e;
139      if (!_target->_first_in_edge) { _target->_first_in_edge=e; }
140      e->_next_in=0;
141
142      ++_edge_num;
143      return e;
144    }
145
146    //deletes a node which has no out edge and no in edge
147    void _delete_node(node_item* v) {
148      if (v->_next_node) (v->_next_node)->_prev_node=v->_prev_node; else
149        _last_node=v->_prev_node;
150      if (v->_prev_node) (v->_prev_node)->_next_node=v->_next_node; else
151        _first_node=v->_next_node;
152
153      delete v;
154      --_node_num;
155    }
156
157    void _delete_edge(edge_item* e) {
158      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
159        (e->_source)->_last_out_edge=e->_prev_out;
160      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
161        (e->_source)->_first_out_edge=e->_next_out;
162      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
163        (e->_target)->_last_in_edge=e->_prev_in;
164      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
165        (e->_target)->_first_in_edge=e->_next_in;
166
167      delete e;
168      --_edge_num;
169    }
170
171    void _set_source(edge_item* e, node_item* _source) {
172      if (e->_next_out) (e->_next_out)->_prev_out=e->_prev_out; else
173        (e->_source)->_last_out_edge=e->_prev_out;
174      if (e->_prev_out) (e->_prev_out)->_next_out=e->_next_out; else
175        (e->_source)->_first_out_edge=e->_next_out;
176     
177      e->_source=_source;
178     
179      e->_prev_out=_source->_last_out_edge;
180      if (_source->_last_out_edge) (_source->_last_out_edge)->_next_out=e;
181      _source->_last_out_edge=e;
182      if (!_source->_first_out_edge) _source->_first_out_edge=e;
183      e->_next_out=0;
184    }
185
186    void _set_target(edge_item* e, node_item* _target) {
187      if (e->_next_in) (e->_next_in)->_prev_in=e->_prev_in; else
188        (e->_target)->_last_in_edge=e->_prev_in;
189      if (e->_prev_in) (e->_prev_in)->_next_in=e->_next_in; else
190        (e->_target)->_first_in_edge=e->_next_in;
191     
192      e->_target=_target;
193     
194      e->_prev_in=_target->_last_in_edge;
195      if (_target->_last_in_edge) (_target->_last_in_edge)->_next_in=e;
196      _target->_last_in_edge=e;
197      if (!_target->_first_in_edge) { _target->_first_in_edge=e; }
198      e->_next_in=0;
199    }
200
201  public:
202
203    /* default constructor */
204
205    SageGraph() : node_id(0), edge_id(0), _node_num(0), _edge_num(0), _first_node(0), _last_node(0) { }
206   
207    ~SageGraph() {
208      NodeIt n;
209      while (this->valid(first(n))) erase(n);
210      //while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
211    }
212
213    int nodeNum() const { return _node_num; }
214    int edgeNum() const { return _edge_num; }
215
216    /* functions to construct iterators from the graph, or from each other */
217
218    //NodeIt firstNode() const { return NodeIt(*this); }
219    //EdgeIt firstEdge() const { return EdgeIt(*this); }
220   
221    //OutEdgeIt firstOutEdge(const Node v) const { return OutEdgeIt(v); }
222    //InEdgeIt firstInEdge(const Node v) const { return InEdgeIt(v); }
223    //SymEdgeIt firstSymEdge(const Node v) const { return SymEdgeIt(v); }
224    Node source(Edge e) const { return e.sourceNode(); }
225    Node target(Edge e) const { return e.targetNode(); }
226
227    Node aNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
228    Node aNode(const InEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
229    Node aNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.aNode(); }
230
231    Node bNode(const OutEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
232    Node bNode(const InEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
233    Node bNode(const SymEdgeIt& e) const { return e.bNode(); }
234
235    //Node invalid_node() { return Node(); }
236    //Edge invalid_edge() { return Edge(); }
237    //OutEdgeIt invalid_out_edge() { return OutEdgeIt(); }
238    //InEdgeIt invalid_in_edge() { return InEdgeIt(); }
239    //SymEdgeIt invalid_sym_edge() { return SymEdgeIt(); }
240
241    /* same methods in other style */
242    /* for experimental purpose */
243
244    NodeIt& first(NodeIt& v) const {
245      v=NodeIt(*this); return v; }
246    EdgeIt& first(EdgeIt& e) const {
247      e=EdgeIt(*this); return e; }
248    OutEdgeIt& first(OutEdgeIt& e, Node v) const {
249      e=OutEdgeIt(*this, v); return e; }
250    InEdgeIt& first(InEdgeIt& e, Node v) const {
251      e=InEdgeIt(*this, v); return e; }
252    SymEdgeIt& first(SymEdgeIt& e, Node v) const {
253      e=SymEdgeIt(*this, v); return e; }
254    //void getSource(Node& n, const Edge& e) const { n=source(e); }
255    //void getTarget(Node& n, const Edge& e) const { n=target(e); }
256
257    //void getANode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
258    //void getANode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
259    //void getANode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.aNode(); }
260    //void getBNode(Node& n, const OutEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
261    //void getBNode(Node& n, const InEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
262    //void getBNode(Node& n, const SymEdgeIt& e) const { n=e.bNode(); }
263    //void get_invalid(Node& n) { n=Node(); }
264    //void get_invalid(Edge& e) { e=Edge(); }
265    //void get_invalid(OutEdgeIt& e) { e=OutEdgeIt(); }
266    //void get_invalid(InEdgeIt& e) { e=InEdgeIt(); }
267    //void get_invalid(SymEdgeIt& e) { e=SymEdgeIt(); }
268
269//     template< typename It >
270//     It first() const {
271//       It e;
272//       first(e);
273//       return e;
274//     }
275
276//     template< typename It >
277//     It first(Node v) const {
278//       It e;
279//       first(e, v);
280//       return e;
281//     }
282
283    bool valid(Node n) const { return n.valid(); }
284    bool valid(Edge e) const { return e.valid(); }
285   
286//    template <typename It> It getNext(It it) const {
287//      It tmp(it); next(tmp); return tmp; }
288//     NodeIt& next(NodeIt& it) const { return ++it; }
289//     EdgeIt& next(EdgeIt& it) const { return ++it; }
290//     OutEdgeIt& next(OutEdgeIt& it) const { return ++it; }
291//     InEdgeIt& next(InEdgeIt& it) const { return ++it; }
292//     SymEdgeIt& next(SymEdgeIt& it) const { return ++it; }
293//    template <typename It> It& next(It& it) const { return ++it; }
294    template <typename It> It& next(It& it) const { ++it; return it; }
295   
296
297    /* for getting id's of graph objects */
298    /* these are important for the implementation of property vectors */
299
300    int id(Node v) const { return v.node->id; }
301    int id(Edge e) const { return e.edge->id; }
302
303    /* adding nodes and edges */
304
305    Node addNode() { return Node(_add_node()); }
306    Edge addEdge(Node u, Node v) {
307      return Edge(_add_edge(u.node, v.node));
308    }
309
310    void erase(Node i) {
311      {
312        OutEdgeIt e;
313        while (this->valid(first(e, i))) erase(e);
314      }
315      {
316        InEdgeIt e;
317        while (this->valid(first(e, i))) erase(e);
318      }
319      //while (first<OutEdgeIt>(i).valid()) erase(first<OutEdgeIt>(i));
320      //while (first<InEdgeIt>(i).valid()) erase(first<InEdgeIt>(i));
321      _delete_node(i.node);
322    }
323 
324    void erase(Edge e) { _delete_edge(e.edge); }
325
326    void clear() {
327      NodeIt e;
328      while (this->valid(first(e))) erase(e);
329      //while (first<NodeIt>().valid()) erase(first<NodeIt>());
330    }
331
332    void setSource(Edge e, Node source) {
333      _set_source(e.edge, source.node);
334    }
335
336    void setTarget(Edge e, Node target) {
337      _set_target(e.edge, target.node);
338    }
339
340    /* stream operations, for testing purpose */
341
342//     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i) {
343//       if (i.valid())
344//      os << i.node->id;
345//       else
346//      os << "invalid";
347//       return os;
348//     }
349//     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i) {
350//       if (i.valid())
351//      os << "(" << i.edge->_source->id << "--" << i.edge->id << "->" << i.edge->_target->id << ")";
352//       else
353//      os << "invalid";
354//       return os;
355//     }
356
357    class Node {
358      friend class SageGraph;
359      template <typename T> friend class NodeMap;
360
361      friend class Edge;
362      friend class OutEdgeIt;
363      friend class InEdgeIt;
364      friend class SymEdgeIt;
365      //public:  //FIXME: It is required by op= of NodeIt
366    protected:
367      node_item* node;
368    protected:
369      friend int SageGraph::id(Node v) const;
370    public:
371      Node() /*: node(0)*/ { }
372      Node(const Invalid&) : node(0) { }
373    protected:
374      Node(node_item* _node) : node(_node) { }
375      bool valid() const { return (node); }
376    public:
377      //void makeInvalid() { node=0; }
378      friend bool operator==(Node u, Node v) { return v.node==u.node; }
379      friend bool operator!=(Node u, Node v) { return v.node!=u.node; }
380      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Node& i);
381    };
382   
383    class NodeIt : public Node {
384      friend class SageGraph;
385      //protected:
386    public: //for everybody but marci
387      NodeIt(const SageGraph& G) : Node(G._first_node) { }
388      NodeIt(const SageGraph& G, const Node& n) : Node(n) { }
389    public:
390      NodeIt() : Node() { }
391      NodeIt(const Invalid& i) : Node(i) { }
392    protected:
393      NodeIt(node_item* v) : Node(v) { }
394    public:
395      NodeIt& operator++() { node=node->_next_node; return *this; }
396      //FIXME::
397      //      NodeIt& operator=(const Node& e)
398      //      { node=e.node; return *this; }
399    };
400
401    class Edge {
402      friend class SageGraph;
403      template <typename T> friend class EdgeMap;
404     
405      friend class Node;
406      friend class NodeIt;
407    protected:
408      edge_item* edge;
409      friend int SageGraph::id(Edge e) const;
410    public:
411      Edge() /*: edge(0)*/ { }
412      Edge(const Invalid&) : edge(0) { }
413      //Edge() { }
414    protected:
415      Edge(edge_item* _edge) : edge(_edge) { }
416      bool valid() const { return (edge); }
417    public:
418      //void makeInvalid() { edge=0; }
419      friend bool operator==(Edge u, Edge v) { return v.edge==u.edge; }
420      friend bool operator!=(Edge u, Edge v) { return v.edge!=u.edge; }
421    protected:
422      Node sourceNode() const { return Node(edge->_source); }
423      Node targetNode() const { return Node(edge->_target); }
424    public:
425      friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Edge& i);
426    };
427   
428    class EdgeIt : public Edge {
429      friend class SageGraph;
430    public:
431      EdgeIt() : Edge() { }
432      EdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
433      EdgeIt(const SageGraph& G) {
434        node_item* v=G._first_node;
435        if (v) edge=v->_first_out_edge; else edge=0;
436        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
437      }
438      EdgeIt(const SageGraph& G, const Edge& e) : Edge(e) { }
439//     protected:
440//       EdgeIt(edge_item* _e) : Edge(_e) { }
441    public:
442      EdgeIt& operator++() {
443        node_item* v=edge->_source;
444        edge=edge->_next_out;
445        while (v && !edge) { v=v->_next_node; if (v) edge=v->_first_out_edge; }
446        return *this;
447      }
448    };
449   
450    class OutEdgeIt : public Edge {
451      friend class SageGraph;
452    public:
453      OutEdgeIt() : Edge() { }
454      OutEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
455      OutEdgeIt(const SageGraph&, Node _v) : Edge(_v.node->_first_out_edge) { }
456      OutEdgeIt(const SageGraph&, const Edge& e) : Edge(e) { }
457      OutEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_out; return *this; }
458    protected:
459      Node aNode() const { return Node(edge->_source); }
460      Node bNode() const { return Node(edge->_target); }
461    };
462   
463    class InEdgeIt : public Edge {
464      friend class SageGraph;
465    public:
466      InEdgeIt() : Edge() { }
467      InEdgeIt(Invalid i) : Edge(i) { }
468      InEdgeIt(const SageGraph&, Node _v) : Edge(_v.node->_first_in_edge) { }
469      InEdgeIt(const SageGraph&, const Edge& e) : Edge(e) { }
470      InEdgeIt& operator++() { edge=edge->_next_in; return *this; }
471    protected:
472      Node aNode() const { return Node(edge->_target); }
473      Node bNode() const { return Node(edge->_source); }
474    };
475
476    class SymEdgeIt : public Edge {
477      friend class SageGraph;
478      bool out_or_in; //1 iff out, 0 iff in
479      //node_item* v;
480      //protected:
481    protected: //for alpar
482      SymEdgeIt(const Node& _v) /*: v(_v.node)*/ {
483        out_or_in=1;
484        edge=_v.node->_first_out_edge;
485        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
486      }
487    public:
488      SymEdgeIt() : Edge() /*, v(0)*/ { }
489      SymEdgeIt(const Invalid& i) : Edge(i) { }
490      SymEdgeIt(const SageGraph&, Node _v) /*: v(_v.node)*/ {
491        out_or_in=1;
492        edge=_v.node->_first_out_edge;
493        if (!edge) { edge=_v.node->_first_in_edge; out_or_in=0; }
494      }
495    protected:
496      SymEdgeIt& operator++() {
497        if (out_or_in) {
498          node_item* v=edge->_source;
499          edge=edge->_next_out;
500          if (!edge) { out_or_in=0; edge=v->_first_in_edge; }
501        } else {
502          edge=edge->_next_in;
503        }
504        return *this;
505      }
506    protected:
507      Node aNode() const {
508        return (out_or_in) ? Node(edge->_source) : Node(edge->_target); }
509      Node bNode() const {
510        return (out_or_in) ? Node(edge->_target) : Node(edge->_source); }
511    };
512  };
513
514  inline
515  std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const SageGraph::Node& i) {
516    if (i.valid())
517      os << i.node->id;
518    else
519      os << "invalid";
520    return os;
521  }
522
523  inline
524  std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const SageGraph::Edge& i) {
525    if (i.valid())
526      os << "(" << i.sourceNode() << "--" << i.edge->id << "->"
527         << i.targetNode() << ")";
528    else
529      os << "invalid";
530    return os;
531  }
532
533  class UndirSageGraph : public SageGraph {
534  public:
535    typedef SymEdgeIt OutEdgeIt;
536    typedef SymEdgeIt InEdgeIt;
537  };
538
539} //namespace lemon
540
541#endif //LEMON_SAGE_GRAPH_H
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.