jacint@170: /* FIXME: Copyright ... 
jacint@170:  *
jacint@170:  * This implementation is heavily based on STL's heap functions and
jacint@170:  * the similar class by Alpar Juttner in IKTA...
jacint@170:  */
jacint@170: 
jacint@170: /******
jacint@170:  *
jacint@170:  * BinHeap<KeyType, ValueType, KeyIntMap, [ValueCompare]>
jacint@170:  *
jacint@170:  * Ez az osztaly kulcs-ertek parok tarolasara alkalmas binaris kupacot
jacint@170:  * valosit meg.
jacint@170:  * A kupacban legfolul mindig az a par talalhato, amiben az _ertek_ a
jacint@170:  * legkisebb. (Gondolj a Dijkstra pont-tavolsag kupacara; igazabol ahhoz
jacint@170:  * lett keszitve...)
jacint@170:  *
jacint@170:  * Megjegyzes: egy kicsit gyanus nekem, hogy a kupacos temakorben nem
jacint@170:  * azt hivjak kulcsnak, amit most en annak nevezek. :) En olyan 
jacint@170:  * property_map -os ertelemben hasznalom.
jacint@170:  *
jacint@170:  * A hasznalatahoz szukseg van egy irhato/olvashato property_map-re, ami
jacint@170:  * a kulcsokhoz egy int-et tud tarolni (ezzel tudom megkeresni az illeto
jacint@170:  * elemet a kupacban a csokkentes es hasonlo muveletekhez).
jacint@170:  * A map-re csak referenciat tarol, ugy hogy a kupac elete folyan a map-nek
jacint@170:  * is elnie kell. (???)
jacint@170:  *
jacint@170:  * Ketfele modon hasznalhato:
jacint@170:  * Lusta mod:
jacint@170:  * put(Key, Value) metodussal pakolunk a kupacba,
jacint@170:  * aztan o majd eldonti, hogy ez az elem mar benne van-e es ha igen, akkor
jacint@170:  * csokkentettunk-e rajta, vagy noveltunk.
jacint@170:  * Ehhez nagyon fontos, hogy az atadott property map inicializalva legyen
jacint@170:  * minden szobajovo kulcs ertekre, -1 -es ertekkel!
jacint@170:  * Es ilyen esetben a kulcsokrol lekerdezheto az allapotuk a state metodussal:
jacint@170:  * (nem jart meg a kupacban PRE_HEAP=-1, epp a kupacban van IN_HEAP=0,
jacint@170:  *  mar kikerult a kupacbol POST_HEAP=-2).
jacint@170:  * Szoval ebben a modban a kupac nagyjabol hasznalhato property_map-kent, csak
jacint@170:  * meg meg tudja mondani a "legkisebb" erteku elemet. De csak nagyjabol,
jacint@170:  * hiszen a kupacbol kikerult elemeknek elvesz az ertekuk...
jacint@170:  *
jacint@170:  * Kozvetlen mod:
jacint@170:  * push(Key, Value) metodussal belerakunk a kupacba (ha az illeto kulcs mar
jacint@170:  * benn volt, akkor gaz).
jacint@170:  * increase/decrease(Key k, Value new_value) metodusokkal lehet
jacint@170:  * novelni/csokkenteni az illeto kulcshoz tartozo erteket. (Ha nem volt meg
jacint@170:  * benne a kupacban az illeto kulcs, vagy nem abba az iranyba valtoztattad
jacint@170:  * az erteket, amerre mondtad -- gaz).
jacint@170:  *
jacint@170:  * Termeszetesen a fenti ket modot ertelemszeruen lehet keverni.
jacint@170:  * Ja es mindig nagyon gaz, ha belepiszkalsz a map-be, amit a kupac
jacint@170:  * hasznal. :-))
jacint@170:  *
jacint@170:  *
jacint@170:  * Bocs, most faradt vagyok, majd egyszer leforditom. (Misi)
jacint@170:  *
jacint@170:  */
jacint@170: 
jacint@170: 
jacint@170: #ifndef BIN_HEAP_HH
jacint@170: #define BIN_HEAP_HH
jacint@170: 
jacint@170: #include <vector>
jacint@170: #include <utility>
jacint@170: #include <functional>
jacint@170: 
jacint@170: namespace hugo {
jacint@170: 
jacint@170:   template <typename Key, typename Val, typename KeyIntMap,
jacint@170: 	    typename Compare = std::less<Val> >
jacint@170:   class BinHeap {
jacint@170: 
jacint@170:   public:
jacint@170:     typedef Key	             KeyType;
jacint@170:     // FIXME: stl-ben nem ezt hivjak value_type -nak, hanem a kovetkezot...
jacint@170:     typedef Val              ValueType;
jacint@170:     typedef std::pair<KeyType,ValueType>     PairType;
jacint@170:     typedef KeyIntMap        KeyIntMapType;
jacint@170:     typedef Compare          ValueCompare;
jacint@170: 
jacint@170:     /**
jacint@170:      * Each Key element have a state associated to it. It may be "in heap",
jacint@170:      * "pre heap" or "post heap". The later two are indifferent from the
jacint@170:      * heap's point of view, but may be useful to the user.
jacint@170:      *
jacint@170:      * The KeyIntMap _should_ be initialized in such way, that it maps
jacint@170:      * PRE_HEAP (-1) to any element to be put in the heap...
jacint@170:      */
jacint@170:     enum state_enum {
jacint@170:       IN_HEAP = 0,
jacint@170:       PRE_HEAP = -1,
jacint@170:       POST_HEAP = -2
jacint@170:     };
jacint@170: 
jacint@170:   private:
jacint@170:     std::vector<PairType> data;
jacint@170:     Compare comp;
jacint@170:     // FIXME: jo ez igy???
jacint@170:     KeyIntMap &kim;
jacint@170: 
jacint@170:   public:
jacint@170:     BinHeap(KeyIntMap &_kim) : kim(_kim) {}
jacint@170:     BinHeap(KeyIntMap &_kim, const Compare &_comp) : comp(_comp), kim(_kim) {}
jacint@170: 
jacint@170: 
jacint@170:     int size() const { return data.size(); }
jacint@170:     bool empty() const { return data.empty(); }
jacint@170: 
jacint@170:   private:
jacint@170:     static int parent(int i) { return (i-1)/2; }
jacint@170:     static int second_child(int i) { return 2*i+2; }
jacint@170:     bool less(const PairType &p1, const PairType &p2) {
jacint@170:       return comp(p1.second, p2.second);
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     int bubble_up(int hole, PairType p);
jacint@170:     int bubble_down(int hole, PairType p, int length);
jacint@170: 
jacint@170:     void move(const PairType &p, int i) {
jacint@170:       data[i] = p;
jacint@170:       kim.set(p.first, i);
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     void rmidx(int h) {
jacint@170:       int n = data.size()-1;
jacint@170:       if( h>=0 && h<=n ) {
jacint@170: 	kim.set(data[h].first, POST_HEAP);
jacint@170: 	if ( h<n ) {
jacint@170: 	  bubble_down(h, data[n], n);
jacint@170: 	}
jacint@170: 	data.pop_back();
jacint@170:       }
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:   public:
jacint@170:     void push(const PairType &p) {
jacint@170:       int n = data.size();
jacint@170:       data.resize(n+1);
jacint@170:       bubble_up(n, p);
jacint@170:     }
jacint@170:     void push(const Key &k, const Val &v) { push(PairType(k,v)); }
jacint@170: 
jacint@170:     Key top() const {
jacint@170:       // FIXME: test size>0 ?
jacint@170:       return data[0].first;
jacint@170:     }
jacint@170:     Val topValue() const {
jacint@170:       // FIXME: test size>0 ?
jacint@170:       return data[0].second;
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     void pop() {
jacint@170:       rmidx(0);
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     void erase(const Key &k) {
jacint@170:       rmidx(kim.get(k));
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     const Val get(const Key &k) const {
jacint@170:       int idx = kim.get(k);
jacint@170:       return data[idx].second;
jacint@170:     }
jacint@170:     void put(const Key &k, const Val &v) {
jacint@170:       int idx = kim.get(k);
jacint@170:       if( idx < 0 ) {
jacint@170: 	push(k,v);
jacint@170:       }
jacint@170:       else if( comp(v, data[idx].second) ) {
jacint@170: 	bubble_up(idx, PairType(k,v));
jacint@170:       }
jacint@170:       else {
jacint@170: 	bubble_down(idx, PairType(k,v), data.size());
jacint@170:       }
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     void decrease(const Key &k, const Val &v) {
jacint@170:       int idx = kim.get(k);
jacint@170:       bubble_up(idx, PairType(k,v));
jacint@170:     }
jacint@170:     void increase(const Key &k, const Val &v) {
jacint@170:       int idx = kim.get(k);
jacint@170:       bubble_down(idx, PairType(k,v), data.size());
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:     state_enum state(const Key &k) const {
jacint@170:       int s = kim.get(k);
jacint@170:       if( s>=0 )
jacint@170: 	s=0;
jacint@170:       return state_enum(s);
jacint@170:     }
jacint@170: 
jacint@170:   }; // class BinHeap
jacint@170: 
jacint@170:   
jacint@170:   template <typename K, typename V, typename M, typename C>
jacint@170:   int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_up(int hole, PairType p) {
jacint@170:     int par = parent(hole);
jacint@170:     while( hole>0 && less(p,data[par]) ) {
jacint@170:       move(data[par],hole);
jacint@170:       hole = par;
jacint@170:       par = parent(hole);
jacint@170:     }
jacint@170:     move(p, hole);
jacint@170:     return hole;
jacint@170:   }
jacint@170: 
jacint@170:   template <typename K, typename V, typename M, typename C>
jacint@170:   int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_down(int hole, PairType p, int length) {
jacint@170:     int child = second_child(hole);
jacint@170:     while(child < length) {
jacint@170:       if( less(data[child-1], data[child]) ) {
jacint@170: 	--child;
jacint@170:       }
jacint@170:       if( !less(data[child], p) )
jacint@170: 	goto ok;
jacint@170:       move(data[child], hole);
jacint@170:       hole = child;
jacint@170:       child = second_child(hole);
jacint@170:     }
jacint@170:     child--;
jacint@170:     if( child<length && less(data[child], p) ) {
jacint@170:       move(data[child], hole);
jacint@170:       hole=child;
jacint@170:     }
jacint@170:   ok:
jacint@170:     move(p, hole);
jacint@170:     return hole;
jacint@170:   }
jacint@170: 
jacint@170: } // namespace hugo
jacint@170: 
jacint@170: #endif // BIN_HEAP_HH