1 | // -*- c++ -*- // |
---|
2 | #ifndef HUGO_UNION_FIND_H |
---|
3 | #define HUGO_UNION_FIND_H |
---|
4 | |
---|
5 | #include <vector> |
---|
6 | #include <list> |
---|
7 | #include <utility> |
---|
8 | #include <algorithm> |
---|
9 | |
---|
10 | #include <invalid.h> |
---|
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 | |
---|
29 | int find(T a) |
---|
30 | { |
---|
31 | int comp0 = map[a]; |
---|
32 | if (comp0 < 0) { |
---|
33 | return insert(a); |
---|
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 | |
---|
48 | int insert(T a) |
---|
49 | { |
---|
50 | int n = data.size(); |
---|
51 | data.push_back(std::make_pair(n, 1)); |
---|
52 | map.set(a,n); |
---|
53 | return n; |
---|
54 | } |
---|
55 | |
---|
56 | bool join(T a, T b) |
---|
57 | { |
---|
58 | int ca = find(a); |
---|
59 | int cb = find(b); |
---|
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 | |
---|
75 | int size(T a) |
---|
76 | { |
---|
77 | int ca = find(a); |
---|
78 | return data[ca].second; |
---|
79 | } |
---|
80 | |
---|
81 | }; |
---|
82 | |
---|
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 | |
---|
372 | } //namespace hugo |
---|
373 | |
---|
374 | #endif //HUGO_UNION_FIND_H |
---|