src/xbt/heap.c

   1 /*      $Id$     */
   2
   3 /* a generic and efficient heap                                             */
   4
   5 /* Copyright (c) 2004 Arnaud Legrand. All rights reserved.                  */
   6
   7 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   9
  10 #include "xbt/sysdep.h"
  11 #include "xbt/log.h"
  12 #include "heap_private.h"
  13
  14
  15 /** @addtogroup XBT_heap
  16  *  \brief This section describes the API to generic heap with O(log(n)) access.
  17  */
  18
  19 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(heap, xbt, "Heap");
  20
  21 /**
  22  * @brief Creates a new heap.
  23  * \param init_size initial size of the heap
  24  * \param free_func function to call on each element when you want to free
  25  *             the whole heap (or NULL if nothing to do).
  26  *
  27  * Creates a new heap.
  28  */
  29 xbt_heap_t xbt_heap_new(int init_size, void_f_pvoid_t * const free_func)
  30 {
  31   xbt_heap_t H = xbt_new0(struct xbt_heap, 1);
  32   H->size = init_size;
  33   H->count = 0;
  34   H->items = (xbt_heapItem_t) xbt_new0(struct xbt_heapItem, init_size);
  35   H->free = free_func;
  36   return H;
  37 }
  38
  39 /**
  40  * @brief kilkil a heap and its content
  41  * @param H poor victim
  42  */
  43 void xbt_heap_free(xbt_heap_t H)
  44 {
  45   int i;
  46   if (H->free)
  47     for (i = 0; i < H->count; i++)
  48       H->free(H->items[i].content);
  49   free(H->items);
  50   free(H);
  51   return;
  52 }
  53
  54 /**
  55  * @brief returns the number of elements in the heap
  56  * @param H the heap we're working on
  57  * @return the number of elements in the heap
  58  */
  59 int xbt_heap_size(xbt_heap_t H)
  60 {
  61   return (H->count);
  62 }
  63
  64 /**
  65  * @brief Add an element into the heap.
  66  * \param H the heap we're working on
  67  * \param content the object you want to add to the heap
  68  * \param key the key associated to this object
  69  *
  70  * The element with the smallest key is automatically moved at the top of the heap.
  71  */
  72 void xbt_heap_push(xbt_heap_t H, void *content, double key)
  73 {
  74   int count = ++(H->count);
  75   int size = H->size;
  76   xbt_heapItem_t item;
  77   if (count > size) {
  78     H->size = 2 * size + 1;
  79     H->items =
  80         (void *) realloc(H->items,
  81                          (H->size) * sizeof(struct xbt_heapItem));
  82   }
  83   item = &(H->items[count - 1]);
  84   item->key = key;
  85   item->content = content;
  86   xbt_heap_increaseKey(H, count - 1);
  87   return;
  88 }
  89
  90 /**
  91  * @brief Extracts from the heap and returns the element with the smallest key.
  92  * \param H the heap we're working on
  93  * \return the element with the smallest key
  94  *
  95  * Extracts from the heap and returns the element with the smallest
  96  * key. The element with the next smallest key is automatically moved
  97  * at the top of the heap.
  98  */
  99 void *xbt_heap_pop(xbt_heap_t H)
 100 {
 101   void *max;
 102
 103   if (H->count == 0)
 104     return NULL;
 105
 106   max = CONTENT(H, 0);
 107
 108   H->items[0] = H->items[(H->count) - 1];
 109   (H->count)--;
 110   xbt_heap_maxHeapify(H);
 111   if (H->count < H->size / 4 && H->size > 16) {
 112     H->size = H->size / 2 + 1;
 113     H->items =
 114         (void *) realloc(H->items,
 115                          (H->size) * sizeof(struct xbt_heapItem));
 116   }
 117   return max;
 118 }
 119
 120 /**
 121  * @brief returns the smallest key in the heap (heap unchanged)
 122  * \param H the heap we're working on
 123  *
 124  * \return the smallest key in the heap without modifying the heap.
 125  */
 126 double xbt_heap_maxkey(xbt_heap_t H)
 127 {
 128   xbt_assert0(H->count != 0,"Empty heap");
 129   return KEY(H, 0);
 130 }
 131
 132 /**
 133  * @brief returns the value associated to the smallest key in the heap (heap unchanged)
 134  * \param H the heap we're working on
 135  *
 136  * \return the value associated to the smallest key in the heap
 137  * without modifying the heap.
 138  */
 139 void *xbt_heap_maxcontent(xbt_heap_t H)
 140 {
 141   xbt_assert0(H->count != 0,"Empty heap");
 142   return CONTENT(H, 0);
 143 }
 144
 145 /* <<<< private >>>>
 146  * \param H the heap we're working on
 147  *
 148  * Restores the heap property once an element has been deleted.
 149  */
 150 static void xbt_heap_maxHeapify(xbt_heap_t H)
 151 {
 152   int i = 0;
 153   while (1) {
 154     int greatest = i;
 155     int l = LEFT(i);
 156     int r = RIGHT(i);
 157     int count = H->count;
 158     if (l < count && KEY(H, l) < KEY(H, i))
 159       greatest = l;
 160     if (r < count && KEY(H, r) < KEY(H, greatest))
 161       greatest = r;
 162     if (greatest != i) {
 163       struct xbt_heapItem tmp = H->items[i];
 164       H->items[i] = H->items[greatest];
 165       H->items[greatest] = tmp;
 166       i = greatest;
 167     } else
 168       return;
 169   }
 170 }
 171
 172 /* <<<< private >>>>
 173  * \param H the heap we're working on
 174  * \param i an item position in the heap
 175  *
 176  * Moves up an item at position i to its correct position. Works only
 177  * when called from xbt_heap_push. Do not use otherwise.
 178  */
 179 static void xbt_heap_increaseKey(xbt_heap_t H, int i)
 180 {
 181   while (i > 0 && KEY(H, PARENT(i)) > KEY(H, i)) {
 182     struct xbt_heapItem tmp = H->items[i];
 183     H->items[i] = H->items[PARENT(i)];
 184     H->items[PARENT(i)] = tmp;
 185     i = PARENT(i);
 186   }
 187   return;
 188 }