1 | // -*- C++ -*- // |
---|
2 | |
---|
3 | /* FIXME: Copyright ... |
---|
4 | * |
---|
5 | * This implementation is heavily based on STL's heap functions and |
---|
6 | * the similar class by Alpar Juttner in IKTA... |
---|
7 | */ |
---|
8 | |
---|
9 | /****** |
---|
10 | * |
---|
11 | * BinHeap<ItemType, PrioType, ItemIntMap, [PrioCompare]> |
---|
12 | * |
---|
13 | * Ez az osztaly item-prioritas parok tarolasara alkalmas binaris kupacot |
---|
14 | * valosit meg. |
---|
15 | * A kupacban legfolul mindig az a par talalhato, amiben a prioritas a |
---|
16 | * legkisebb. (Gondolj a Dijkstra pont-tavolsag kupacara; igazabol ahhoz |
---|
17 | * lett keszitve...) |
---|
18 | * |
---|
19 | * Megjegyzes: a kupacos temakorokben a prioritast kulcsnak szoktak nevezni, |
---|
20 | * de mivel ez zavaro tud lenni a property-map-es kulcs-ertek szohasznalata |
---|
21 | * miatt, megprobaltunk valami semleges elnevezeseket kitalalni. |
---|
22 | * |
---|
23 | * A hasznalatahoz szukseg van egy irhato/olvashato property_map-re, ami |
---|
24 | * az itemekhez egy int-et tud tarolni (ezzel tudom megkeresni az illeto |
---|
25 | * elemet a kupacban a csokkentes es hasonlo muveletekhez). |
---|
26 | * A map-re csak referenciat tarol, ugy hogy a kupac elete folyan a map-nek |
---|
27 | * is elnie kell. (???) |
---|
28 | * |
---|
29 | * Ketfele modon hasznalhato: |
---|
30 | * Lusta mod: |
---|
31 | * set(Item, Prio) metodussal pakolunk a kupacba, |
---|
32 | * aztan o majd eldonti, hogy ez az elem mar benne van-e es ha igen, akkor |
---|
33 | * csokkentettunk-e rajta, vagy noveltunk. |
---|
34 | * Ehhez nagyon fontos, hogy az atadott property map inicializalva legyen |
---|
35 | * minden szobajovo kulcs ertekre, -1 -es ertekkel! |
---|
36 | * Es ilyen esetben a kulcsokrol lekerdezheto az allapotuk a state metodussal: |
---|
37 | * (nem jart meg a kupacban PRE_HEAP=-1, epp a kupacban van IN_HEAP=0, |
---|
38 | * mar kikerult a kupacbol POST_HEAP=-2). |
---|
39 | * Szoval ebben a modban a kupac nagyjabol hasznalhato property_map-kent, csak |
---|
40 | * meg meg tudja mondani a "legkisebb" prioritasu elemet. De csak nagyjabol, |
---|
41 | * hiszen a kupacbol kikerult elemeknek elvesz az ertekuk... |
---|
42 | * |
---|
43 | * Kozvetlen mod: |
---|
44 | * push(Item, Prio) metodussal belerakunk a kupacba (ha az illeto kulcs mar |
---|
45 | * benn volt, akkor gaz). |
---|
46 | * increase/decrease(Item i, Prio new_prio) metodusokkal lehet |
---|
47 | * novelni/csokkenteni az illeto elemhez tartozo prioritast. (Ha nem volt |
---|
48 | * megbenne a kupacban az illeto elem, vagy nem abba az iranyba valtoztattad |
---|
49 | * az erteket, amerre mondtad -- gaz). |
---|
50 | * |
---|
51 | * Termeszetesen a fenti ket modot ertelemszeruen lehet keverni. |
---|
52 | * Ja es mindig nagyon gaz, ha belepiszkalsz a map-be, amit a kupac |
---|
53 | * hasznal. :-)) |
---|
54 | * |
---|
55 | * |
---|
56 | * Bocs, most faradt vagyok, majd egyszer leforditom. (Misi) |
---|
57 | * |
---|
58 | */ |
---|
59 | |
---|
60 | |
---|
61 | #ifndef BIN_HEAP_HH |
---|
62 | #define BIN_HEAP_HH |
---|
63 | |
---|
64 | ///\ingroup auxdat |
---|
65 | ///\file |
---|
66 | ///\brief Binary Heap implementation. |
---|
67 | |
---|
68 | #include <vector> |
---|
69 | #include <utility> |
---|
70 | #include <functional> |
---|
71 | |
---|
72 | namespace hugo { |
---|
73 | |
---|
74 | /// \addtogroup auxdat |
---|
75 | /// @{ |
---|
76 | |
---|
77 | /// A Binary Heap implementation. |
---|
78 | template <typename Item, typename Prio, typename ItemIntMap, |
---|
79 | typename Compare = std::less<Prio> > |
---|
80 | class BinHeap { |
---|
81 | |
---|
82 | public: |
---|
83 | typedef Item ItemType; |
---|
84 | // FIXME: stl-ben nem ezt hivjak value_type -nak, hanem a kovetkezot... |
---|
85 | typedef Prio PrioType; |
---|
86 | typedef std::pair<ItemType,PrioType> PairType; |
---|
87 | typedef ItemIntMap ItemIntMapType; |
---|
88 | typedef Compare PrioCompare; |
---|
89 | |
---|
90 | /** |
---|
91 | * Each Item element have a state associated to it. It may be "in heap", |
---|
92 | * "pre heap" or "post heap". The later two are indifferent from the |
---|
93 | * heap's point of view, but may be useful to the user. |
---|
94 | * |
---|
95 | * The ItemIntMap _should_ be initialized in such way, that it maps |
---|
96 | * PRE_HEAP (-1) to any element to be put in the heap... |
---|
97 | */ |
---|
98 | ///\todo it is used nowhere |
---|
99 | /// |
---|
100 | enum state_enum { |
---|
101 | IN_HEAP = 0, |
---|
102 | PRE_HEAP = -1, |
---|
103 | POST_HEAP = -2 |
---|
104 | }; |
---|
105 | |
---|
106 | private: |
---|
107 | std::vector<PairType> data; |
---|
108 | Compare comp; |
---|
109 | // FIXME: jo ez igy??? |
---|
110 | ItemIntMap &iim; |
---|
111 | |
---|
112 | public: |
---|
113 | BinHeap(ItemIntMap &_iim) : iim(_iim) {} |
---|
114 | BinHeap(ItemIntMap &_iim, const Compare &_comp) : comp(_comp), iim(_iim) {} |
---|
115 | |
---|
116 | |
---|
117 | int size() const { return data.size(); } |
---|
118 | bool empty() const { return data.empty(); } |
---|
119 | |
---|
120 | private: |
---|
121 | static int parent(int i) { return (i-1)/2; } |
---|
122 | static int second_child(int i) { return 2*i+2; } |
---|
123 | bool less(const PairType &p1, const PairType &p2) const { |
---|
124 | return comp(p1.second, p2.second); |
---|
125 | } |
---|
126 | |
---|
127 | int bubble_up(int hole, PairType p); |
---|
128 | int bubble_down(int hole, PairType p, int length); |
---|
129 | |
---|
130 | void move(const PairType &p, int i) { |
---|
131 | data[i] = p; |
---|
132 | iim.set(p.first, i); |
---|
133 | } |
---|
134 | |
---|
135 | void rmidx(int h) { |
---|
136 | int n = data.size()-1; |
---|
137 | if( h>=0 && h<=n ) { |
---|
138 | iim.set(data[h].first, POST_HEAP); |
---|
139 | if ( h<n ) { |
---|
140 | bubble_down(h, data[n], n); |
---|
141 | } |
---|
142 | data.pop_back(); |
---|
143 | } |
---|
144 | } |
---|
145 | |
---|
146 | public: |
---|
147 | void push(const PairType &p) { |
---|
148 | int n = data.size(); |
---|
149 | data.resize(n+1); |
---|
150 | bubble_up(n, p); |
---|
151 | } |
---|
152 | void push(const Item &i, const Prio &p) { push(PairType(i,p)); } |
---|
153 | |
---|
154 | Item top() const { |
---|
155 | return data[0].first; |
---|
156 | } |
---|
157 | /// Returns the prio of the top element of the heap. |
---|
158 | Prio prio() const { |
---|
159 | return data[0].second; |
---|
160 | } |
---|
161 | |
---|
162 | void pop() { |
---|
163 | rmidx(0); |
---|
164 | } |
---|
165 | |
---|
166 | void erase(const Item &i) { |
---|
167 | rmidx(iim[i]); |
---|
168 | } |
---|
169 | |
---|
170 | Prio operator[](const Item &i) const { |
---|
171 | int idx = iim[i]; |
---|
172 | return data[idx].second; |
---|
173 | } |
---|
174 | |
---|
175 | void set(const Item &i, const Prio &p) { |
---|
176 | int idx = iim[i]; |
---|
177 | if( idx < 0 ) { |
---|
178 | push(i,p); |
---|
179 | } |
---|
180 | else if( comp(p, data[idx].second) ) { |
---|
181 | bubble_up(idx, PairType(i,p)); |
---|
182 | } |
---|
183 | else { |
---|
184 | bubble_down(idx, PairType(i,p), data.size()); |
---|
185 | } |
---|
186 | } |
---|
187 | |
---|
188 | void decrease(const Item &i, const Prio &p) { |
---|
189 | int idx = iim[i]; |
---|
190 | bubble_up(idx, PairType(i,p)); |
---|
191 | } |
---|
192 | void increase(const Item &i, const Prio &p) { |
---|
193 | int idx = iim[i]; |
---|
194 | bubble_down(idx, PairType(i,p), data.size()); |
---|
195 | } |
---|
196 | |
---|
197 | state_enum state(const Item &i) const { |
---|
198 | int s = iim[i]; |
---|
199 | if( s>=0 ) |
---|
200 | s=0; |
---|
201 | return state_enum(s); |
---|
202 | } |
---|
203 | |
---|
204 | }; // class BinHeap |
---|
205 | |
---|
206 | |
---|
207 | template <typename K, typename V, typename M, typename C> |
---|
208 | int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_up(int hole, PairType p) { |
---|
209 | int par = parent(hole); |
---|
210 | while( hole>0 && less(p,data[par]) ) { |
---|
211 | move(data[par],hole); |
---|
212 | hole = par; |
---|
213 | par = parent(hole); |
---|
214 | } |
---|
215 | move(p, hole); |
---|
216 | return hole; |
---|
217 | } |
---|
218 | |
---|
219 | template <typename K, typename V, typename M, typename C> |
---|
220 | int BinHeap<K,V,M,C>::bubble_down(int hole, PairType p, int length) { |
---|
221 | int child = second_child(hole); |
---|
222 | while(child < length) { |
---|
223 | if( less(data[child-1], data[child]) ) { |
---|
224 | --child; |
---|
225 | } |
---|
226 | if( !less(data[child], p) ) |
---|
227 | goto ok; |
---|
228 | move(data[child], hole); |
---|
229 | hole = child; |
---|
230 | child = second_child(hole); |
---|
231 | } |
---|
232 | child--; |
---|
233 | if( child<length && less(data[child], p) ) { |
---|
234 | move(data[child], hole); |
---|
235 | hole=child; |
---|
236 | } |
---|
237 | ok: |
---|
238 | move(p, hole); |
---|
239 | return hole; |
---|
240 | } |
---|
241 | |
---|
242 | ///@} |
---|
243 | |
---|
244 | } // namespace hugo |
---|
245 | |
---|
246 | #endif // BIN_HEAP_HH |
---|