]> pd.if.org Git - zpackage/blobdiff - lib/jsw/jsw_avltree.c
add jsw data structure code
[zpackage] / lib / jsw / jsw_avltree.c
diff --git a/lib/jsw/jsw_avltree.c b/lib/jsw/jsw_avltree.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f8910fb
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,426 @@
+/*
+  AVL balanced tree library
+
+    > Created (Julienne Walker): June 17, 2003
+    > Modified (Julienne Walker): September 24, 2005
+*/
+#include "jsw_avltree.h"
+
+#ifdef __cplusplus
+#include <cstdlib>
+
+using std::malloc;
+using std::free;
+using std::size_t;
+#else
+#include <stdlib.h>
+#endif
+
+#ifndef HEIGHT_LIMIT
+#define HEIGHT_LIMIT 64 /* Tallest allowable tree */
+#endif
+
+typedef struct jsw_avlnode {
+  int                 balance; /* Balance factor */
+  void               *data;    /* User-defined content */
+  struct jsw_avlnode *link[2]; /* Left (0) and right (1) links */
+} jsw_avlnode_t;
+
+struct jsw_avltree {
+  jsw_avlnode_t *root; /* Top of the tree */
+  cmp_f          cmp;    /* Compare two items */
+  dup_f          dup;    /* Clone an item (user-defined) */
+  rel_f          rel;    /* Destroy an item (user-defined) */
+  size_t         size;   /* Number of items (user-defined) */
+};
+
+struct jsw_avltrav {
+  jsw_avltree_t *tree;               /* Paired tree */
+  jsw_avlnode_t *it;                 /* Current node */
+  jsw_avlnode_t *path[HEIGHT_LIMIT]; /* Traversal path */
+  size_t         top;                /* Top of stack */
+};
+
+/* Two way single rotation */
+#define jsw_single(root,dir) do {         \
+  jsw_avlnode_t *save = root->link[!dir]; \
+  root->link[!dir] = save->link[dir];     \
+  save->link[dir] = root;                 \
+  root = save;                            \
+} while (0)
+
+/* Two way double rotation */
+#define jsw_double(root,dir) do {                    \
+  jsw_avlnode_t *save = root->link[!dir]->link[dir]; \
+  root->link[!dir]->link[dir] = save->link[!dir];    \
+  save->link[!dir] = root->link[!dir];               \
+  root->link[!dir] = save;                           \
+  save = root->link[!dir];                           \
+  root->link[!dir] = save->link[dir];                \
+  save->link[dir] = root;                            \
+  root = save;                                       \
+} while (0)
+
+/* Adjust balance before double rotation */
+#define jsw_adjust_balance(root,dir,bal) do { \
+  jsw_avlnode_t *n = root->link[dir];         \
+  jsw_avlnode_t *nn = n->link[!dir];          \
+  if ( nn->balance == 0 )                     \
+    root->balance = n->balance = 0;           \
+  else if ( nn->balance == bal ) {            \
+    root->balance = -bal;                     \
+    n->balance = 0;                           \
+  }                                           \
+  else { /* nn->balance == -bal */            \
+    root->balance = 0;                        \
+    n->balance = bal;                         \
+  }                                           \
+  nn->balance = 0;                            \
+} while (0)
+
+/* Rebalance after insertion */
+#define jsw_insert_balance(root,dir) do {  \
+  jsw_avlnode_t *n = root->link[dir];      \
+  int bal = dir == 0 ? -1 : +1;            \
+  if ( n->balance == bal ) {               \
+    root->balance = n->balance = 0;        \
+    jsw_single ( root, !dir );             \
+  }                                        \
+  else { /* n->balance == -bal */          \
+    jsw_adjust_balance ( root, dir, bal ); \
+    jsw_double ( root, !dir );             \
+  }                                        \
+} while (0)
+
+/* Rebalance after deletion */
+#define jsw_remove_balance(root,dir,done) do { \
+  jsw_avlnode_t *n = root->link[!dir];         \
+  int bal = dir == 0 ? -1 : +1;                \
+  if ( n->balance == -bal ) {                  \
+    root->balance = n->balance = 0;            \
+    jsw_single ( root, dir );                  \
+  }                                            \
+  else if ( n->balance == bal ) {              \
+    jsw_adjust_balance ( root, !dir, -bal );   \
+    jsw_double ( root, dir );                  \
+  }                                            \
+  else { /* n->balance == 0 */                 \
+    root->balance = -bal;                      \
+    n->balance = bal;                          \
+    jsw_single ( root, dir );                  \
+    done = 1;                                  \
+  }                                            \
+} while (0)
+
+static jsw_avlnode_t *new_node ( jsw_avltree_t *tree, void *data )
+{
+  jsw_avlnode_t *rn = (jsw_avlnode_t *)malloc ( sizeof *rn );
+
+  if ( rn == NULL )
+    return NULL;
+
+  rn->balance = 0;
+  rn->data = tree->dup ( data );
+  rn->link[0] = rn->link[1] = NULL;
+
+  return rn;
+}
+
+jsw_avltree_t *jsw_avlnew ( cmp_f cmp, dup_f dup, rel_f rel )
+{
+  jsw_avltree_t *rt = (jsw_avltree_t *)malloc ( sizeof *rt );
+
+  if ( rt == NULL )
+    return NULL;
+
+  rt->root = NULL;
+  rt->cmp = cmp;
+  rt->dup = dup;
+  rt->rel = rel;
+  rt->size = 0;
+
+  return rt;
+}
+
+void jsw_avldelete ( jsw_avltree_t *tree )
+{
+  jsw_avlnode_t *it = tree->root;
+  jsw_avlnode_t *save;
+
+  /* Destruction by rotation */
+  while ( it != NULL ) {
+    if ( it->link[0] == NULL ) {
+      /* Remove node */
+      save = it->link[1];
+      tree->rel ( it->data );
+      free ( it );
+    }
+    else {
+      /* Rotate right */
+      save = it->link[0];
+      it->link[0] = save->link[1];
+      save->link[1] = it;
+    }
+
+    it = save;
+  }
+
+  free ( tree );
+}
+
+void *jsw_avlfind ( jsw_avltree_t *tree, void *data )
+{
+  jsw_avlnode_t *it = tree->root;
+
+  while ( it != NULL ) {
+    int cmp = tree->cmp ( it->data, data );
+
+    if ( cmp == 0 )
+      break;
+
+    it = it->link[cmp < 0];
+  }
+
+  return it == NULL ? NULL : it->data;
+}
+
+int jsw_avlinsert ( jsw_avltree_t *tree, void *data )
+{
+  /* Empty tree case */
+  if ( tree->root == NULL ) {
+    tree->root = new_node ( tree, data );
+    if ( tree->root == NULL )
+      return 0;
+  }
+  else {
+    jsw_avlnode_t head = {0}; /* Temporary tree root */
+    jsw_avlnode_t *s, *t;     /* Place to rebalance and parent */
+    jsw_avlnode_t *p, *q;     /* Iterator and save pointer */
+    int dir;
+
+    /* Set up false root to ease maintenance */
+    t = &head;
+    t->link[1] = tree->root;
+
+    /* Search down the tree, saving rebalance points */
+    for ( s = p = t->link[1]; ; p = q ) {
+      dir = tree->cmp ( p->data, data ) < 0;
+      q = p->link[dir];
+
+      if ( q == NULL )
+        break;
+      
+      if ( q->balance != 0 ) {
+        t = p;
+        s = q;
+      }
+    }
+
+    p->link[dir] = q = new_node ( tree, data );
+    if ( q == NULL )
+      return 0;
+
+    /* Update balance factors */
+    for ( p = s; p != q; p = p->link[dir] ) {
+      dir = tree->cmp ( p->data, data ) < 0;
+      p->balance += dir == 0 ? -1 : +1;
+    }
+
+    q = s; /* Save rebalance point for parent fix */
+
+    /* Rebalance if necessary */
+    if ( abs ( s->balance ) > 1 ) {
+      dir = tree->cmp ( s->data, data ) < 0;
+      jsw_insert_balance ( s, dir );
+    }
+
+    /* Fix parent */
+    if ( q == head.link[1] )
+      tree->root = s;
+    else
+      t->link[q == t->link[1]] = s;
+  }
+
+  ++tree->size;
+
+  return 1;
+}
+
+int jsw_avlerase ( jsw_avltree_t *tree, void *data )
+{
+  if ( tree->root != NULL ) {
+    jsw_avlnode_t *it, *up[HEIGHT_LIMIT];
+    int upd[HEIGHT_LIMIT], top = 0;
+    int done = 0;
+
+    it = tree->root;
+
+    /* Search down tree and save path */
+    for ( ; ; ) {
+      if ( it == NULL )
+        return 0;
+      else if ( tree->cmp ( it->data, data ) == 0 )
+        break;
+
+      /* Push direction and node onto stack */
+      upd[top] = tree->cmp ( it->data, data ) < 0;
+      up[top++] = it;
+
+      it = it->link[upd[top - 1]];
+    }
+
+    /* Remove the node */
+    if ( it->link[0] == NULL || it->link[1] == NULL ) {
+      /* Which child is not null? */
+      int dir = it->link[0] == NULL;
+
+      /* Fix parent */
+      if ( top != 0 )
+        up[top - 1]->link[upd[top - 1]] = it->link[dir];
+      else
+        tree->root = it->link[dir];
+
+      tree->rel ( it->data );
+      free ( it );
+    }
+    else {
+      /* Find the inorder successor */
+      jsw_avlnode_t *heir = it->link[1];
+      void *save;
+      
+      /* Save this path too */
+      upd[top] = 1;
+      up[top++] = it;
+
+      while ( heir->link[0] != NULL ) {
+        upd[top] = 0;
+        up[top++] = heir;
+        heir = heir->link[0];
+      }
+
+      /* Swap data */
+      save = it->data;
+      it->data = heir->data;
+      heir->data = save;
+
+      /* Unlink successor and fix parent */
+      up[top - 1]->link[up[top - 1] == it] = heir->link[1];
+
+      tree->rel ( heir->data );
+      free ( heir );
+    }
+
+    /* Walk back up the search path */
+    while ( --top >= 0 && !done ) {
+      /* Update balance factors */
+      up[top]->balance += upd[top] != 0 ? -1 : +1;
+
+      /* Terminate or rebalance as necessary */
+      if ( abs ( up[top]->balance ) == 1 )
+        break;
+      else if ( abs ( up[top]->balance ) > 1 ) {
+        jsw_remove_balance ( up[top], upd[top], done );
+
+        /* Fix parent */
+        if ( top != 0 )
+          up[top - 1]->link[upd[top - 1]] = up[top];
+        else
+          tree->root = up[0];
+      }
+    }
+
+    --tree->size;
+  }
+
+  return 1;
+}
+
+size_t jsw_avlsize ( jsw_avltree_t *tree )
+{
+  return tree->size;
+}
+
+jsw_avltrav_t *jsw_avltnew ( void )
+{
+  return malloc ( sizeof ( jsw_avltrav_t ) );
+}
+
+void jsw_avltdelete ( jsw_avltrav_t *trav )
+{
+  free ( trav );
+}
+
+/*
+  First step in traversal,
+  handles min and max
+*/
+static void *start ( jsw_avltrav_t *trav, jsw_avltree_t *tree, int dir )
+{
+  trav->tree = tree;
+  trav->it = tree->root;
+  trav->top = 0;
+
+  /* Build a path to work with */
+  if ( trav->it != NULL ) {
+    while ( trav->it->link[dir] != NULL ) {
+      trav->path[trav->top++] = trav->it;
+      trav->it = trav->it->link[dir];
+    }
+  }
+
+  return trav->it == NULL ? NULL : trav->it->data;
+}
+
+/*
+  Subsequent traversal steps,
+  handles ascending and descending
+*/
+static void *move ( jsw_avltrav_t *trav, int dir )
+{
+  if ( trav->it->link[dir] != NULL ) {
+    /* Continue down this branch */
+    trav->path[trav->top++] = trav->it;
+    trav->it = trav->it->link[dir];
+
+    while ( trav->it->link[!dir] != NULL ) {
+      trav->path[trav->top++] = trav->it;
+      trav->it = trav->it->link[!dir];
+    }
+  }
+  else {
+    /* Move to the next branch */
+    jsw_avlnode_t *last;
+
+    do {
+      if ( trav->top == 0 ) {
+        trav->it = NULL;
+        break;
+      }
+
+      last = trav->it;
+      trav->it = trav->path[--trav->top];
+    } while ( last == trav->it->link[dir] );
+  }
+
+  return trav->it == NULL ? NULL : trav->it->data;
+}
+
+void *jsw_avltfirst ( jsw_avltrav_t *trav, jsw_avltree_t *tree )
+{
+  return start ( trav, tree, 0 ); /* Min value */
+}
+
+void *jsw_avltlast ( jsw_avltrav_t *trav, jsw_avltree_t *tree )
+{
+  return start ( trav, tree, 1 ); /* Max value */
+}
+
+void *jsw_avltnext ( jsw_avltrav_t *trav )
+{
+  return move ( trav, 1 ); /* Toward larger items */
+}
+
+void *jsw_avltprev ( jsw_avltrav_t *trav )
+{
+  return move ( trav, 0 ); /* Toward smaller items */
+}