path: root/lib/FHeap.cc

#include <stdio.h>
#include "config.h"
#include "PCommon.h"
#include "FHeap.h"

/*

  The Child of the Head of a FHeap is the min.
  The Key of the Head of a FHeap is the number of cells.
  The Degree of the Head is -1.

*/

static int d;

void FHeap::Link(FHeap * x)
{
	Right->Left = Left;
	Left->Right = Right;
	Father = x;
	if (x->Degree++) {
		Left = x->Child->Left;
		Right = x->Child;
		Left->Right = Right->Left = this;
	} else {
		x->Child = this;
		Left = Right = this;
	}
	Mark = false;
}

void FHeap::Rebuild(void)
{
	FHeap *A[DFMAX], *w, *x, *y;
	int i, d;

	for (i = 0; i < DFMAX; i++)
		A[i] = NULL;

	/* L'implémentation de la phrase du Cormen 'pour chaque noeud w de la
	   liste des racines de T' se fait de cette manière: comme chaque noeud
	   de la liste des racines se retrouvera dans le tableau A, si nous voulons
	   effectuer le travail sur un noeud w et qu'il se trouve déjà dans le
	   tableau A à l'emplacement de son propre degré, c'est que nous avons fait
	   le tour de la liste des racines. */

	for (w = Child; A[w->Degree] != w; w = w->Right) {
		x = w;
		d = x->Degree;
		while (A[d]) {
			y = A[d];
			if (x->Key > y->Key) {
				/* Attention, w va passer EN DESSOUS de la liste des racines. Nous devons
				   préserver w, puisque x == y. Donc comme x va disparaître de la liste
				   des racines, le prochain élément sur lequel nous travaillerons sera
				   x->Right. Et son prédesseur est x->Right->Left->Left, c'est à dire
				   x->Left. C'est pourquoi nous faisons w = x->Left maintenant. */
				w = x->Left;
				SWAP(x, y);
			}
			if (y == Child) {
				Child = x;
			}
			y->Link(x);
			A[d++] = NULL;
		}
		A[d] = x;
		/* Nous recalculons l'éventuelle nouvelle valeur de max[T]. */
		if (ReadKey(Child) > ReadKey(w)) {
			Child = w;
		}
	}

	/* Contrairement au Cormen, nous n'avons pas besoin de reconstruire ici
	   la liste des racines de T. */
}

void FHeap::Dump(ostream & os)
{
	int i;
	FHeap *l;

	if (Degree == -1) {
		os << _(" * Head cell. (") << Key << ")\n |\n";
		d = 0;
	} else {
		for (i = 1; i <= d; i++)
			os << " |";
		os << (Child ? "_  " : "__ ") << Key << " (" << Degree << ")\n";
	}
	if (Child) {
		d++;
		Child->Dump(os);
		d--;
	}

	l = Left->Right;
	Left->Right = NULL;
	if (Right) {
		Right->Dump(os);
	}
	Left->Right = l;
}

int FHeap::rn(void)
{
	int n = 0;
	FHeap *l;

	if (Degree != -1) {
		n++;
	}
	if (Child) {
		n += Child->rn();
	}

	l = Left->Right;
	Left->Right = NULL;
	if (Right) {
		n += Right->rn();
	}
	Left->Right = l;

	return n;
}

FHeap::FHeap(void):Father(NULL), Child(NULL), Left(this), Right(this), Degree(-1), Mark(false)
{
	type = T_FHEAP;
}

FHeap::FHeap(Key_t IKey, Datas_t const &IDatas):PriorityList(IKey, IDatas),
Father(NULL), Child(NULL), Left(this), Right(this), Degree(0), Mark(false)
{
	type = T_FHEAP;
#ifdef DEBUG
	nc++;
#endif
}

FHeap::~FHeap(void)
{
	if (Child) {
		delete Child;
	}
	if (Right != this) {
		Left->Right = Right;
		Right->Left = Left;
		delete Right;
	}
#ifdef DEBUG
	nd++;
#endif
}

Cell FHeap::Min(void)
{
	return Child;
}

FHeap *FHeap::Insert(FHeap * E)
{
	if (Degree != -1)
		exception(2, _("Insert: not over Head."));
	if (Child) {
		((FHeap *) E)->Father = NULL;
		((FHeap *) E)->Left = Child;
		((FHeap *) E)->Right = Child->Right;
		Child->Right->Left = ((FHeap *) E);
		Child->Right = ((FHeap *) E);
		if (ReadKey(E) < (Child->Key)) {
			Child = ((FHeap *) E);
		}
	} else {
		Child = ((FHeap *) E);
	}
	Key++;
	return E;
}

Cell FHeap::Insert(Key_t IKey, Datas_t const &IDatas)
{
	FHeap *P;

	if (!(P = new FHeap(IKey, IDatas)))
		exception(5, _("Insert: No more memory."));
	return Insert(P);
}

Key_t FHeap::Extract_Min(Datas_t & Datas)
{
	FHeap *z, *w;
	Key_t k;

	if (!(z = Child))
		exception(4, _("Extract_Min: Priority List is empty."));

	Datas = z->Datas;
	k = z->Key;

	/* Nous inversons ici l'idée du Cormen... Au lieu de procéder cas par cas, nous
	   mettons d'abord en globalité les pères de tous les fils de z à NULL (ce qui
	   nous permet de faire facilement la boucle, puisque, lorsque nous retombons
	   sur une cellule dont le père est NULL, cela signifie que nous avons fait
	   le tour) et à ce moment-là, la liste des fils de z, indexée par z fait un
	   superbe tas de Fibonacci que nous allons immédiatement fusionner avec le tas
	   en cours. De plus, nous supprimons z de la liste des racines maintenant. */

	z->Right->Left = z->Left;
	z->Left->Right = z->Right;
	if ((Child = z->Right) == z)
		Child = NULL;

	z->Father = NULL;
	z->Left = z->Right = z;

	if (z->Child) {
		for (w = z->Child; w->Father; w = w->Left)
			w->Father = NULL;
		z->Degree = -1;
		z->Key = Child ? 0 : Key;	// Pour conserver n[T] à jour.
		Union(z);
	}

	if (!(--Key)) {
		Child = NULL;
	} else {
		Rebuild();
	}

	z->Child = NULL;
	delete z;

	return k;
}

PriorityList *FHeap::Union(PriorityList * P)
{
	FHeap *Temp, *T = ((FHeap *) P);

	if ((P->GetType()) != (((PriorityList *) P)->GetType()))
		return GenericUnion(P);

	/* Cette fonction ne suit pas du tout l'idée du Cormen. Elle va
	   fusionner directement T dans le tas en cours, sans créer
	   d'intermédiaires. Les données internes du tas sont mises à
	   jour. */

	if (!Child) {
		Child = T->Child;
		Key = T->Key;
	} else if (T->Child) {
		Child->Right->Left = T->Child;
		T->Child->Right->Left = Child;
		Temp = Child->Right;
		Child->Right = T->Child->Right;
		T->Child->Right = Temp;
		if (T->Child->Key < Child->Key)
			Child = T->Child;
		Key += T->Key;
	}

	T->Child = NULL;
	return this;
}

bool FHeap::Lower_Key(Cell x, Key_t NKey)
{
	FHeap *y, *tx = ((FHeap *) x);

	if (NKey > tx->Key)
		return false;

	tx->Key = NKey;
	y = tx->Father;
	if ((y) && (tx->Key < y->Key)) {
		Cut(tx, y);
		CascadeCut(y);
	}
	if (NKey < Child->Key)
		Child = tx;
	return true;
}

Key_t FHeap::Delete(Datas_t & Datas, Cell x)
{
	Key_t K;

	K = ReadKey(x);

	Lower_Key(x, M_INFINITY);
	Extract_Min(Datas);

	return K;
}

void FHeap::Cut(FHeap * x, FHeap * y)
{
	/* Le fait de rajouter la cellule en cours à la liste des racines de T ne
	   modifie en rien le comportement de min[T]. Sinon, cela voudrait dire que
	   le minimum est la cellule que nous déplaçons et cela est impossible car
	   le minimum est obligatoirement une racine. */

	y->Degree--;

	x->Right->Left = x->Left;
	x->Left->Right = x->Right;

	if (y->Child == x) {
		y->Child = y->Degree ? x->Right : NULL;
	}

	x->Right = Child->Right;
	x->Left = Child;

	Child->Right->Left = x;
	Child->Right = x;

	x->Father = NULL;

	x->Mark = false;
}

void FHeap::CascadeCut(FHeap * y)
{
	FHeap *z = y->Father;

	if (z) {
		if (!(y->Mark)) {
			y->Mark = true;
		} else {
			Cut(y, z);
			CascadeCut(z);
		}
	}
}

bool FHeap::IsEmpty(void)
{
	return (!(Child));
}