1 | // (C) Copyright Jeremy Siek 2004.
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2 | // Distributed under the Boost Software License, Version 1.0. (See
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3 | // accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at
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4 | // http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt)
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5 | #ifndef BOOST_FIBONACCI_HEAP_HPP
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6 | #define BOOST_FIBONACCI_HEAP_HPP
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7 |
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8 | #if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__)
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9 | # include <math.h>
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10 | #else
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11 | # include <cmath>
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12 | #endif
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13 | #include <iosfwd>
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14 | #include <vector>
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15 | #include <functional>
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16 | #include <boost/config.hpp>
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17 | #include <boost/property_map.hpp>
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18 |
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19 | //
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20 | // An adaptation of Knuth's Fibonacci heap implementation
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21 | // in "The Stanford Graph Base", pages 475-482.
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22 | //
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23 |
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24 | namespace boost {
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25 |
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26 |
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27 | template <class T,
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28 | class Compare = std::less<T>,
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29 | class ID = identity_property_map>
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30 | class fibonacci_heap
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31 | {
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32 | typedef typename boost::property_traits<ID>::value_type size_type;
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33 | typedef T value_type;
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34 | protected:
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35 | typedef fibonacci_heap self;
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36 | typedef std::vector<size_type> LinkVec;
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37 | typedef typename LinkVec::iterator LinkIter;
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38 | public:
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39 |
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40 | fibonacci_heap(size_type n,
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41 | const Compare& cmp,
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42 | const ID& id = identity_property_map())
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43 | : _key(n), _left(n), _right(n), _p(n), _mark(n), _degree(n),
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44 | _n(0), _root(n), _id(id), _compare(cmp), _child(n),
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45 | #if defined(BOOST_MSVC) || defined(__ICL) // need a new macro?
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46 | new_roots(size_type(log(float(n))) + 5) { }
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47 | #else
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48 | new_roots(size_type(std::log(float(n))) + 5) { }
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49 | #endif
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50 |
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51 | // 33
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52 | void push(const T& d) {
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53 | ++_n;
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54 | size_type v = get(_id, d);
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55 | _key[v] = d;
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56 | _p[v] = nil();
|
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57 | _degree[v] = 0;
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58 | _mark[v] = false;
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59 | _child[v] = nil();
|
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60 | if (_root == nil()) {
|
---|
61 | _root = _left[v] = _right[v] = v;
|
---|
62 | //std::cout << "root added" << std::endl;
|
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63 | } else {
|
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64 | size_type u = _left[_root];
|
---|
65 | _left[v] = u;
|
---|
66 | _right[v] = _root;
|
---|
67 | _left[_root] = _right[u] = v;
|
---|
68 | if (_compare(d, _key[_root]))
|
---|
69 | _root = v;
|
---|
70 | //std::cout << "non-root node added" << std::endl;
|
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71 | }
|
---|
72 | }
|
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73 | T& top() { return _key[_root]; }
|
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74 | const T& top() const { return _key[_root]; }
|
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75 |
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76 | // 38
|
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77 | void pop() {
|
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78 | --_n;
|
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79 | int h = -1;
|
---|
80 | size_type v, w;
|
---|
81 | if (_root != nil()) {
|
---|
82 | if (_degree[_root] == 0) {
|
---|
83 | v = _right[_root];
|
---|
84 | } else {
|
---|
85 | w = _child[_root];
|
---|
86 | v = _right[w];
|
---|
87 | _right[w] = _right[_root];
|
---|
88 | for (w = v; w != _right[_root]; w = _right[w])
|
---|
89 | _p[w] = nil();
|
---|
90 | }
|
---|
91 | while (v != _root) {
|
---|
92 | w = _right[v];
|
---|
93 | add_tree_to_new_roots(v, new_roots.begin(), h);
|
---|
94 | v = w;
|
---|
95 | }
|
---|
96 | rebuild_root_list(new_roots.begin(), h);
|
---|
97 | }
|
---|
98 | }
|
---|
99 | // 39
|
---|
100 | inline void add_tree_to_new_roots(size_type v,
|
---|
101 | LinkIter new_roots,
|
---|
102 | int& h)
|
---|
103 | {
|
---|
104 | int r;
|
---|
105 | size_type u;
|
---|
106 | r = _degree[v];
|
---|
107 | while (1) {
|
---|
108 | if (h < r) {
|
---|
109 | do {
|
---|
110 | ++h;
|
---|
111 | new_roots[h] = (h == r ? v : nil());
|
---|
112 | } while (h < r);
|
---|
113 | break;
|
---|
114 | }
|
---|
115 | if (new_roots[r] == nil()) {
|
---|
116 | new_roots[r] = v;
|
---|
117 | break;
|
---|
118 | }
|
---|
119 | u = new_roots[r];
|
---|
120 | new_roots[r] = nil();
|
---|
121 | if (_compare(_key[u], _key[v])) {
|
---|
122 | _degree[v] = r;
|
---|
123 | std::swap(u, v);
|
---|
124 | }
|
---|
125 | make_child(u, v, r);
|
---|
126 | ++r;
|
---|
127 | }
|
---|
128 | _degree[v] = r;
|
---|
129 | }
|
---|
130 | // 40
|
---|
131 | void make_child(size_type u, size_type v, size_type r) {
|
---|
132 | if (r == 0) {
|
---|
133 | _child[v] = u;
|
---|
134 | _left[u] = u;
|
---|
135 | _right[u] = u;
|
---|
136 | } else {
|
---|
137 | size_type t = _child[v];
|
---|
138 | _right[u] = _right[t];
|
---|
139 | _left[u] = t;
|
---|
140 | _right[t] = u;
|
---|
141 | _left[_right[u]] = u;
|
---|
142 | }
|
---|
143 | }
|
---|
144 | // 41
|
---|
145 | inline void rebuild_root_list(LinkIter new_roots, int& h)
|
---|
146 | {
|
---|
147 | size_type u, v, w;
|
---|
148 | if (h < 0)
|
---|
149 | _root = nil();
|
---|
150 | else {
|
---|
151 | T d;
|
---|
152 | u = v = new_roots[h];
|
---|
153 | d = _key[u];
|
---|
154 | _root = u;
|
---|
155 | for (h--; h >= 0; --h)
|
---|
156 | if (new_roots[h] != nil()) {
|
---|
157 | w = new_roots[h];
|
---|
158 | _left[w] = v;
|
---|
159 | _right[v] = w;
|
---|
160 | if (_compare(_key[w], d)) {
|
---|
161 | _root = w;
|
---|
162 | d = _key[w];
|
---|
163 | }
|
---|
164 | v = w;
|
---|
165 | }
|
---|
166 | _right[v] = u;
|
---|
167 | _left[u] = v;
|
---|
168 | }
|
---|
169 | }
|
---|
170 |
|
---|
171 | // 34
|
---|
172 | void update(const T& d) {
|
---|
173 | size_type v = get(_id, d);
|
---|
174 | assert(!_compare(_key[v], d));
|
---|
175 | _key[v] = d;
|
---|
176 | size_type p = _p[v];
|
---|
177 | if (p == nil()) {
|
---|
178 | if (_compare(d, _key[_root]))
|
---|
179 | _root = v;
|
---|
180 | } else if (_compare(d, _key[_root]))
|
---|
181 | while (1) {
|
---|
182 | size_type r = _degree[p];
|
---|
183 | if (r >= 2)
|
---|
184 | remove_from_family(v, p);
|
---|
185 | insert_into_forest(v, d);
|
---|
186 | size_type pp = _p[p];
|
---|
187 | if (pp == nil()) {
|
---|
188 | --_degree[p];
|
---|
189 | break;
|
---|
190 | }
|
---|
191 | if (_mark[p] == false) {
|
---|
192 | _mark[p] = true;
|
---|
193 | break;
|
---|
194 | } else
|
---|
195 | --_degree[p];
|
---|
196 | v = p;
|
---|
197 | p = pp;
|
---|
198 | }
|
---|
199 | }
|
---|
200 |
|
---|
201 | inline size_type size() const { return _n; }
|
---|
202 | inline bool empty() const { return _n == 0; }
|
---|
203 |
|
---|
204 | void print(std::ostream& os) {
|
---|
205 | if (_root != nil()) {
|
---|
206 | size_type i = _root;
|
---|
207 | do {
|
---|
208 | print_recur(i, os);
|
---|
209 | os << std::endl;
|
---|
210 | i = _right[i];
|
---|
211 | } while (i != _root);
|
---|
212 | }
|
---|
213 | }
|
---|
214 |
|
---|
215 | protected:
|
---|
216 | // 35
|
---|
217 | inline void remove_from_family(size_type v, size_type p) {
|
---|
218 | size_type u = _left[v];
|
---|
219 | size_type w = _right[v];
|
---|
220 | _right[u] = w;
|
---|
221 | _left[w] = u;
|
---|
222 | if (_child[p] == v)
|
---|
223 | _child[p] = w;
|
---|
224 | }
|
---|
225 | // 36
|
---|
226 | inline void insert_into_forest(size_type v, const T& d) {
|
---|
227 | _p[v] = nil();
|
---|
228 | size_type u = _left[_root];
|
---|
229 | _left[v] = u;
|
---|
230 | _right[v] = _root;
|
---|
231 | _left[_root] = _right[u] = v;
|
---|
232 | if (_compare(d, _key[_root]))
|
---|
233 | _root = v;
|
---|
234 | }
|
---|
235 |
|
---|
236 | void print_recur(size_type x, std::ostream& os) {
|
---|
237 | if (x != nil()) {
|
---|
238 | os << x;
|
---|
239 | if (_child[x] != nil()) {
|
---|
240 | os << "(";
|
---|
241 | size_type i = _child[x];
|
---|
242 | do {
|
---|
243 | print_recur(i, os); os << " ";
|
---|
244 | i = _right[i];
|
---|
245 | } while (i != _child[x]);
|
---|
246 | os << ")";
|
---|
247 | }
|
---|
248 | }
|
---|
249 | }
|
---|
250 |
|
---|
251 | size_type nil() const { return _left.size(); }
|
---|
252 |
|
---|
253 | std::vector<T> _key;
|
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254 | LinkVec _left, _right, _p;
|
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255 | std::vector<bool> _mark;
|
---|
256 | LinkVec _degree;
|
---|
257 | size_type _n, _root;
|
---|
258 | ID _id;
|
---|
259 | Compare _compare;
|
---|
260 | LinkVec _child;
|
---|
261 | LinkVec new_roots;
|
---|
262 | };
|
---|
263 |
|
---|
264 | } // namespace boost
|
---|
265 |
|
---|
266 |
|
---|
267 | #endif // BOOST_FIBONACCI_HEAP_HPP
|
---|