[150] | 1 | // -*- c++ -*- // |
---|
[218] | 2 | #ifndef HUGO_UNION_FIND_H |
---|
| 3 | #define HUGO_UNION_FIND_H |
---|
[150] | 4 | |
---|
| 5 | #include <vector> |
---|
[394] | 6 | #include <list> |
---|
[150] | 7 | #include <utility> |
---|
[394] | 8 | #include <algorithm> |
---|
| 9 | |
---|
| 10 | #include <invalid.h> |
---|
[150] | 11 | |
---|
| 12 | namespace hugo { |
---|
| 13 | |
---|
| 14 | template <typename T, typename TIntMap> |
---|
| 15 | class UnionFind { |
---|
| 16 | |
---|
| 17 | public: |
---|
| 18 | typedef T ElementType; |
---|
| 19 | typedef std::pair<int,int> PairType; |
---|
| 20 | |
---|
| 21 | private: |
---|
| 22 | std::vector<PairType> data; |
---|
| 23 | TIntMap& map; |
---|
| 24 | |
---|
| 25 | public: |
---|
| 26 | UnionFind(TIntMap& m) : map(m) {} |
---|
| 27 | |
---|
| 28 | |
---|
[394] | 29 | int find(T a) |
---|
[150] | 30 | { |
---|
[349] | 31 | int comp0 = map[a]; |
---|
[150] | 32 | if (comp0 < 0) { |
---|
[394] | 33 | return insert(a); |
---|
[150] | 34 | } |
---|
| 35 | int comp = comp0; |
---|
| 36 | int next; |
---|
| 37 | while ( (next = data[comp].first) != comp) { |
---|
| 38 | comp = next; |
---|
| 39 | } |
---|
| 40 | while ( (next = data[comp0].first) != comp) { |
---|
| 41 | data[comp0].first = comp; |
---|
| 42 | comp0 = next; |
---|
| 43 | } |
---|
| 44 | |
---|
| 45 | return comp; |
---|
| 46 | } |
---|
| 47 | |
---|
[394] | 48 | int insert(T a) |
---|
[150] | 49 | { |
---|
| 50 | int n = data.size(); |
---|
[394] | 51 | data.push_back(std::make_pair(n, 1)); |
---|
[150] | 52 | map.set(a,n); |
---|
| 53 | return n; |
---|
| 54 | } |
---|
| 55 | |
---|
[394] | 56 | bool join(T a, T b) |
---|
[150] | 57 | { |
---|
[394] | 58 | int ca = find(a); |
---|
| 59 | int cb = find(b); |
---|
[150] | 60 | |
---|
| 61 | if ( ca == cb ) |
---|
| 62 | return false; |
---|
| 63 | |
---|
| 64 | if ( data[ca].second > data[cb].second ) { |
---|
| 65 | data[cb].first = ca; |
---|
| 66 | data[ca].second += data[cb].second; |
---|
| 67 | } |
---|
| 68 | else { |
---|
| 69 | data[ca].first = cb; |
---|
| 70 | data[cb].second += data[ca].second; |
---|
| 71 | } |
---|
| 72 | return true; |
---|
| 73 | } |
---|
| 74 | |
---|
[394] | 75 | int size(T a) |
---|
[218] | 76 | { |
---|
[394] | 77 | int ca = find(a); |
---|
[218] | 78 | return data[ca].second; |
---|
| 79 | } |
---|
| 80 | |
---|
[150] | 81 | }; |
---|
| 82 | |
---|
[394] | 83 | |
---|
| 84 | |
---|
| 85 | |
---|
| 86 | /*******************************************************/ |
---|
| 87 | |
---|
| 88 | |
---|
| 89 | |
---|
| 90 | template <typename T> |
---|
| 91 | struct UnionFindEnumItem { |
---|
| 92 | |
---|
| 93 | typedef std::list<UnionFindEnumItem> ItemList; |
---|
| 94 | typedef std::list<ItemList> ClassList; |
---|
| 95 | typedef typename ItemList::iterator IIter; |
---|
| 96 | typedef typename ClassList::iterator CIter; |
---|
| 97 | |
---|
| 98 | T me; |
---|
| 99 | IIter parent; |
---|
| 100 | int size; |
---|
| 101 | CIter my_class; |
---|
| 102 | |
---|
| 103 | UnionFindEnumItem() {} |
---|
| 104 | UnionFindEnumItem(const T &_me, CIter _my_class): |
---|
| 105 | me(_me), size(1), my_class(_my_class) {} |
---|
| 106 | }; |
---|
| 107 | |
---|
| 108 | template <typename T, template <typename Item> class Map> |
---|
| 109 | class UnionFindEnum { |
---|
| 110 | |
---|
| 111 | typedef std::list<UnionFindEnumItem<T> > ItemList; |
---|
| 112 | typedef std::list<ItemList> ClassList; |
---|
| 113 | typedef typename ItemList::iterator IIter; |
---|
| 114 | typedef typename ItemList::const_iterator IcIter; |
---|
| 115 | typedef typename ClassList::iterator CIter; |
---|
| 116 | typedef typename ClassList::const_iterator CcIter; |
---|
| 117 | |
---|
| 118 | public: |
---|
| 119 | typedef T ElementType; |
---|
| 120 | typedef UnionFindEnumItem<T> ItemType; |
---|
| 121 | typedef Map< IIter > MapType; |
---|
| 122 | |
---|
| 123 | private: |
---|
| 124 | MapType& m; |
---|
| 125 | ClassList classes; |
---|
| 126 | |
---|
| 127 | // IIter where(const T &a) { return m[a]; } |
---|
| 128 | // IIter parent(IIter a) { return a->parent; } |
---|
| 129 | // P sibling(P a) { return &m[a->sibling]; } |
---|
| 130 | |
---|
| 131 | IIter _find(IIter a) const { |
---|
| 132 | IIter comp = a; |
---|
| 133 | IIter next; |
---|
| 134 | while( (next = comp->parent) != comp ) { |
---|
| 135 | comp = next; |
---|
| 136 | } |
---|
| 137 | |
---|
| 138 | IIter comp1 = a; |
---|
| 139 | while( (next = comp1->parent) != comp ) { |
---|
| 140 | comp1->parent = comp->parent; |
---|
| 141 | comp1 = next; |
---|
| 142 | } |
---|
| 143 | return comp; |
---|
| 144 | } |
---|
| 145 | |
---|
| 146 | public: |
---|
| 147 | UnionFindEnum(MapType& _m) : m(_m) {} |
---|
| 148 | |
---|
| 149 | void insert(const T &a) |
---|
| 150 | { |
---|
| 151 | |
---|
| 152 | |
---|
| 153 | classes.push_back(ItemList()); |
---|
| 154 | CIter aclass = classes.end(); |
---|
| 155 | --aclass; |
---|
| 156 | |
---|
| 157 | ItemList &alist = *aclass; |
---|
| 158 | alist.push_back(ItemType(a, aclass)); |
---|
| 159 | IIter ai = alist.begin(); |
---|
| 160 | |
---|
| 161 | ai->parent = ai; |
---|
| 162 | m.set(a, ai); |
---|
| 163 | |
---|
| 164 | } |
---|
| 165 | |
---|
| 166 | T find(const T &a) const { |
---|
| 167 | return _find(m[a])->me; |
---|
| 168 | } |
---|
| 169 | |
---|
| 170 | bool join(T a, T b) { |
---|
| 171 | |
---|
| 172 | IIter ca = _find(m[a]); |
---|
| 173 | IIter cb = _find(m[b]); |
---|
| 174 | |
---|
| 175 | if ( ca == cb ) { |
---|
| 176 | return false; |
---|
| 177 | } |
---|
| 178 | |
---|
| 179 | if ( ca->size > cb->size ) { |
---|
| 180 | |
---|
| 181 | cb->parent = ca->parent; |
---|
| 182 | ca->size += cb->size; |
---|
| 183 | |
---|
| 184 | ItemList &alist = *ca->my_class; |
---|
| 185 | alist.splice(alist.end(),*cb->my_class); |
---|
| 186 | |
---|
| 187 | classes.erase(cb->my_class); |
---|
| 188 | cb->my_class = 0; |
---|
| 189 | } |
---|
| 190 | else { |
---|
| 191 | |
---|
| 192 | ca->parent = cb->parent; |
---|
| 193 | cb->size += ca->size; |
---|
| 194 | |
---|
| 195 | ItemList &blist = *cb->my_class; |
---|
| 196 | blist.splice(blist.end(),*ca->my_class); |
---|
| 197 | |
---|
| 198 | classes.erase(ca->my_class); |
---|
| 199 | ca->my_class = 0; |
---|
| 200 | } |
---|
| 201 | |
---|
| 202 | return true; |
---|
| 203 | } |
---|
| 204 | |
---|
| 205 | int size(const T &a) const { |
---|
| 206 | return _find(m[a])->size; |
---|
| 207 | } |
---|
| 208 | |
---|
| 209 | |
---|
| 210 | void split(const T &a) { |
---|
| 211 | |
---|
| 212 | IIter ca = _find(m[a]); |
---|
| 213 | |
---|
| 214 | if ( ca->size == 1 ) |
---|
| 215 | return; |
---|
| 216 | |
---|
| 217 | CIter aclass = ca->my_class; |
---|
| 218 | |
---|
| 219 | for(IIter curr = ca; ++curr != aclass->end(); curr=ca) { |
---|
| 220 | classes.push_back(ItemList()); |
---|
| 221 | CIter nl = --classes.end(); |
---|
| 222 | nl->splice(nl->end(), *aclass, curr); |
---|
| 223 | |
---|
| 224 | curr->size=1; |
---|
| 225 | curr->parent=curr; |
---|
| 226 | curr->my_class = nl; |
---|
| 227 | } |
---|
| 228 | |
---|
| 229 | ca->size=1; |
---|
| 230 | return; |
---|
| 231 | } |
---|
| 232 | |
---|
| 233 | void erase(const T &a) { |
---|
| 234 | |
---|
| 235 | IIter ma = m[a]; |
---|
| 236 | if (ma == 0) return; |
---|
| 237 | |
---|
| 238 | IIter la = _find(ma); |
---|
| 239 | if (la == ma) { |
---|
| 240 | if (ma -> size == 1){ |
---|
| 241 | classes.erase(ma->my_class); |
---|
| 242 | m.set(a,0); |
---|
| 243 | return; |
---|
| 244 | } |
---|
| 245 | ++la; |
---|
| 246 | la->size = ma->size - 1; |
---|
| 247 | la->my_class = ma->my_class; |
---|
| 248 | } |
---|
| 249 | |
---|
| 250 | for (IIter i = la; i != la->my_class->end(); ++i) { |
---|
| 251 | i->parent = la; |
---|
| 252 | } |
---|
| 253 | |
---|
| 254 | la->my_class->erase(ma); |
---|
| 255 | m.set(a,0); |
---|
| 256 | } |
---|
| 257 | |
---|
| 258 | void eraseClass(const T &a) { |
---|
| 259 | IIter ma = m[a]; |
---|
| 260 | if (ma == 0) return; |
---|
| 261 | # ifdef DEBUG |
---|
| 262 | CIter c = _find(ma)->my_class; |
---|
| 263 | for (IIter i=c->begin(); i!=c->end(); ++i) |
---|
| 264 | m.set(i->me, 0); |
---|
| 265 | # endif |
---|
| 266 | classes.erase(_find(ma)->my_class); |
---|
| 267 | } |
---|
| 268 | |
---|
| 269 | |
---|
| 270 | class ClassIt { |
---|
| 271 | friend class UnionFindEnum; |
---|
| 272 | |
---|
| 273 | CcIter i; |
---|
| 274 | public: |
---|
| 275 | ClassIt(Invalid): i(0) {} |
---|
| 276 | ClassIt() {} |
---|
| 277 | |
---|
| 278 | operator const T& () const { |
---|
| 279 | ItemList const &ll = *i; |
---|
| 280 | return (ll.begin())->me; } |
---|
| 281 | bool operator == (ClassIt it) const { |
---|
| 282 | return (i == it.i); |
---|
| 283 | } |
---|
| 284 | bool operator != (ClassIt it) const { |
---|
| 285 | return (i != it.i); |
---|
| 286 | } |
---|
| 287 | bool operator < (ClassIt it) const { |
---|
| 288 | return (i < it.i); |
---|
| 289 | } |
---|
| 290 | |
---|
| 291 | bool valid() const { return i != 0; } |
---|
| 292 | private: |
---|
| 293 | void first(const ClassList &l) { i = l.begin(); validate(l); } |
---|
| 294 | void next(const ClassList &l) { |
---|
| 295 | ++i; |
---|
| 296 | validate(l); |
---|
| 297 | } |
---|
| 298 | void validate(const ClassList &l) { |
---|
| 299 | if ( i == l.end() ) |
---|
| 300 | i = 0; |
---|
| 301 | } |
---|
| 302 | }; |
---|
| 303 | |
---|
| 304 | |
---|
| 305 | ClassIt& first(ClassIt& it) const { |
---|
| 306 | it.first(classes); |
---|
| 307 | return it; |
---|
| 308 | } |
---|
| 309 | |
---|
| 310 | bool valid(ClassIt const &it) const { |
---|
| 311 | return it.valid(); |
---|
| 312 | } |
---|
| 313 | |
---|
| 314 | ClassIt& next(ClassIt& it) const { |
---|
| 315 | it.next(classes); |
---|
| 316 | return it; |
---|
| 317 | } |
---|
| 318 | |
---|
| 319 | |
---|
| 320 | class ItemIt { |
---|
| 321 | friend class UnionFindEnum; |
---|
| 322 | |
---|
| 323 | IcIter i; |
---|
| 324 | const ItemList *l; |
---|
| 325 | public: |
---|
| 326 | ItemIt(Invalid): i(0) {} |
---|
| 327 | ItemIt() {} |
---|
| 328 | |
---|
| 329 | operator const T& () const { return i->me; } |
---|
| 330 | bool operator == (ItemIt it) const { |
---|
| 331 | return (i == it.i); |
---|
| 332 | } |
---|
| 333 | bool operator != (ItemIt it) const { |
---|
| 334 | return (i != it.i); |
---|
| 335 | } |
---|
| 336 | bool operator < (ItemIt it) const { |
---|
| 337 | return (i < it.i); |
---|
| 338 | } |
---|
| 339 | |
---|
| 340 | bool valid() const { return i != 0; } |
---|
| 341 | private: |
---|
| 342 | void first(const ItemList &il) { l=&il; i = l->begin(); validate(); } |
---|
| 343 | void next() { |
---|
| 344 | ++i; |
---|
| 345 | validate(); |
---|
| 346 | } |
---|
| 347 | void validate() { |
---|
| 348 | if ( i == l->end() ) |
---|
| 349 | i = 0; |
---|
| 350 | } |
---|
| 351 | }; |
---|
| 352 | |
---|
| 353 | |
---|
| 354 | ItemIt& first(ItemIt& it, const T& a) const { |
---|
| 355 | it.first( * _find(m[a])->my_class ); |
---|
| 356 | return it; |
---|
| 357 | } |
---|
| 358 | |
---|
| 359 | bool valid(ItemIt const &it) const { |
---|
| 360 | return it.valid(); |
---|
| 361 | } |
---|
| 362 | |
---|
| 363 | ItemIt& next(ItemIt& it) const { |
---|
| 364 | it.next(); |
---|
| 365 | return it; |
---|
| 366 | } |
---|
| 367 | |
---|
| 368 | |
---|
| 369 | |
---|
| 370 | }; |
---|
| 371 | |
---|
[150] | 372 | } //namespace hugo |
---|
| 373 | |
---|
[218] | 374 | #endif //HUGO_UNION_FIND_H |
---|