bp.c

   1 #include "bp.h"\r
   2 \r
   3 //#define CHECK\r
   4 #define RANDOM\r
   5 \r
   6 int msize=0;\r
   7 #define mymalloc(p,n,f) {p =(__typeof__(p)) malloc((n)*sizeof(*p)); msize += (f)*(n)*sizeof(*p); /* if (f) printf("malloc %d bytes at line %d total %d\n",(n)*sizeof(*p),__LINE__,msize);  */ if ((p)==NULL) {printf("not enough memory (%d bytes) in line %d\n",msize,__LINE__); exit(1);};}\r
   8 \r
   9 int postorder_select_bsearch(bp *b,int s);\r
  10 \r
  11 int naive_depth(bp *b, int s)\r
  12 {\r
  13   int i,d;\r
  14   if (s < 0) return 0;\r
  15   d = 0;\r
  16   for (i=0; i<=s; i++) {\r
  17     if (getbit(b->B,i)==OP) {\r
  18       d++;\r
  19     } else {\r
  20       d--;\r
  21     }\r
  22   }\r
  23   return d;\r
  24 }\r
  25 \r
  26 void printbp(bp *b, int s, int t)\r
  27 {\r
  28   int i,c,d;\r
  29   d = 0;\r
  30   for (i=s; i<=t; i++) {\r
  31     if (getbit(b->B,i)==OP) {\r
  32       c = '(';\r
  33       d++;\r
  34     } else {\r
  35       c = ')';\r
  36       d--;\r
  37     }\r
  38     putchar(c);\r
  39   }\r
  40 }\r
  41 \r
  42 int *matchtbl,*parenttbl;\r
  43 void make_naivetbl(pb *B,int n)\r
  44 {\r
  45   int i,v;\r
  46   int *stack,s;\r
  47 \r
  48   mymalloc(matchtbl,n,0);\r
  49   mymalloc(parenttbl,n,0);\r
  50   mymalloc(stack,n,0);\r
  51 \r
  52   for (i=0; i<n; i++) matchtbl[i] = parenttbl[i] = -1;\r
  53 \r
  54   s = 0;\r
  55   v = 0;\r
  56   stack[0] = -1;\r
  57   for (i=0; i<n; i++) {\r
  58     if (getbit(B,i)==OP) {\r
  59       v++;\r
  60       if (v > 0) {\r
  61         parenttbl[i] = stack[v-1];\r
  62         stack[v] = i;\r
  63       }\r
  64     } else {\r
  65       if (v > 0) {\r
  66         matchtbl[stack[v]] = i;  // close\r
  67         matchtbl[i] = stack[v];   // open\r
  68       }\r
  69       v--;\r
  70     }\r
  71   }\r
  72 \r
  73   free(stack);\r
  74 }\r
  75 \r
  76 int popCount[1<<ETW];\r
  77 int fwdtbl[(2*ETW+1)*(1<<ETW)];\r
  78 int bwdtbl[(2*ETW+1)*(1<<ETW)];\r
  79 #if 0\r
  80 int mintbl_li[1<<ETW], mintbl_lv[1<<ETW];\r
  81 int mintbl_ri[1<<ETW], mintbl_rv[1<<ETW];\r
  82 int maxtbl_li[1<<ETW], maxtbl_lv[1<<ETW];\r
  83 int maxtbl_ri[1<<ETW], maxtbl_rv[1<<ETW];\r
  84 #endif\r
  85 int minmaxtbl_i[4][1<<ETW], minmaxtbl_v[4][1<<ETW];\r
  86 int degtbl[1<<ETW];\r
  87 int degtbl2[(2*ETW+1)*(1<<ETW)];\r
  88 int childtbl[(ETW)*(1<<ETW)];\r
  89 int childtbl2[2*ETW+1][ETW][(1<<ETW)];\r
  90 int depthtbl[(2*ETW+1)*(1<<ETW)];\r
  91 \r
  92 void make_matchtbl(void)\r
  93 {\r
  94   int i,j,x,r;\r
  95   int m,M;\r
  96   pb buf[1];\r
  97   int deg;\r
  98 \r
  99   for (x = 0; x < (1<<ETW); x++) {\r
 100     setbits(buf,0,ETW,x);\r
 101     for (r=-ETW; r<=ETW; r++) fwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] = ETW;\r
 102     for (r=-ETW; r<=ETW; r++) bwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] = ETW;\r
 103     for (r=-ETW; r<=ETW; r++) degtbl2[((r+ETW)<<ETW)+x] = 0;\r
 104     for (r=-ETW; r<=ETW; r++) depthtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] = 0;\r
 105 \r
 106     r = 0;\r
 107     for (i=0; i<ETW; i++) {\r
 108       if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 109         r++;\r
 110       } else {\r
 111         r--;\r
 112       }\r
 113       if (fwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] == ETW) fwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] = i;\r
 114     }\r
 115 \r
 116     r = 0;\r
 117     for (i=ETW-1; i>=0; i--) {\r
 118       if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 119         r--;\r
 120       } else {\r
 121         r++;\r
 122       }\r
 123       if (bwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] == ETW) bwdtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] = ETW-1-i;\r
 124     }\r
 125 \r
 126     r = 0;\r
 127     for (i=0; i<ETW; i++) {\r
 128       if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 129         r++;\r
 130       } else {\r
 131         r--;\r
 132       }\r
 133       depthtbl[((r+ETW)<<ETW)+x] += (1<<(ETW-1));\r
 134     }\r
 135 \r
 136     r = 0;\r
 137     for (i=0; i<ETW; i++) {\r
 138       if (getbit(buf,i)==OP) r++;\r
 139     }\r
 140     popCount[x] = r;\r
 141 \r
 142     r = 0;  m = 0;  M = 0;\r
 143     m = ETW+1;  M = -ETW-1;\r
 144     //maxtbl_lv[x] = -ETW-1;\r
 145     //mintbl_lv[x] = ETW+1;\r
 146     minmaxtbl_v[OPT_MAX | OPT_LEFT][x] = -ETW-1;\r
 147     minmaxtbl_v[OPT_MIN | OPT_LEFT][x] = ETW+1;\r
 148     deg = 0;\r
 149     for (i=0; i<ETW; i++) {\r
 150       if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 151         r++;\r
 152         if (r > M) {\r
 153           M = r;  \r
 154           //maxtbl_li[x] = i;  maxtbl_lv[x] = r;\r
 155           minmaxtbl_i[OPT_MAX | OPT_LEFT][x] = i;\r
 156           minmaxtbl_v[OPT_MAX | OPT_LEFT][x] = r;\r
 157         }\r
 158       } else {\r
 159         r--;\r
 160         if (r == m) {\r
 161           deg++;\r
 162           childtbl[((deg-1)<<ETW) + x] = i;\r
 163         }\r
 164         if (r < m) {\r
 165           m = r;\r
 166           //mintbl_li[x] = i;  mintbl_lv[x] = r;\r
 167           minmaxtbl_i[OPT_MIN | OPT_LEFT][x] = i;\r
 168           minmaxtbl_v[OPT_MIN | OPT_LEFT][x] = r;\r
 169           deg = 1;\r
 170           childtbl[((deg-1)<<ETW) + x] = i;\r
 171         }\r
 172       }\r
 173       if (r <= m) degtbl2[((r+ETW)<<ETW)+x]++;\r
 174     }\r
 175     degtbl[x] = deg;\r
 176 \r
 177     r = 0;  m = 0;  M = 0;\r
 178     //maxtbl_rv[x] = -ETW-1;\r
 179     //mintbl_rv[x] = ETW+1;\r
 180     minmaxtbl_v[OPT_MAX | OPT_RIGHT][x] = -ETW-1;\r
 181     minmaxtbl_v[OPT_MIN | OPT_RIGHT][x] = ETW+1;\r
 182     for (i=0; i<ETW; i++) {\r
 183       if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 184         r++;\r
 185         if (r >= M) {\r
 186           M = r;  \r
 187           //maxtbl_ri[x] = i;  maxtbl_rv[x] = r;\r
 188           minmaxtbl_i[OPT_MAX | OPT_RIGHT][x] = i;\r
 189           minmaxtbl_v[OPT_MAX | OPT_RIGHT][x] = r;\r
 190         }\r
 191       } else {\r
 192         r--;\r
 193         if (r <= m) {\r
 194           m = r;\r
 195           //mintbl_ri[x] = i;  mintbl_rv[x] = r;\r
 196           minmaxtbl_i[OPT_MIN | OPT_RIGHT][x] = i;\r
 197           minmaxtbl_v[OPT_MIN | OPT_RIGHT][x] = r;\r
 198         }\r
 199       }\r
 200     }\r
 201 \r
 202     for (i = 0; i < ETW; i++) {\r
 203       for (j = -ETW; j <= ETW; j++) {\r
 204         childtbl2[j+ETW][i][x] = -1;\r
 205       }\r
 206     }\r
 207 \r
 208     for (j=-ETW; j<=ETW; j++) {\r
 209       int ith;\r
 210       ith = 0;\r
 211       r = 0;\r
 212       for (i = 0; i < ETW; i++) {\r
 213         if (getbit(buf,i)==OP) {\r
 214           r++;\r
 215         } else {\r
 216           r--;\r
 217           if (r < j) break;\r
 218           if (r == j) {\r
 219             ith++;\r
 220             childtbl2[j+ETW][ith-1][x] = i;\r
 221           }\r
 222         }\r
 223       }\r
 224     }\r
 225   }\r
 226 \r
 227 }\r
 228 \r
 229 \r
 230 int bp_construct(bp *b,int n, pb *B, int opt)\r
 231 {\r
 232   int i,j,d;\r
 233   int m,M,ds;\r
 234   int ns,nm;\r
 235   byte *sm, *sM;\r
 236   byte *sd;\r
 237   int *mm, *mM;\r
 238   int *md;\r
 239   int m_ofs;\r
 240   int r; // # of minimum values\r
 241 \r
 242 #if 0\r
 243   if (SB % D != 0) {\r
 244     printf("warning: SB=%d should be a multiple of D=%d\n",SB,D);\r
 245     // not necessarily?\r
 246   }\r
 247   if (SB % RRR != 0) {\r
 248     printf("warning: SB=%d should be a multiple of RRR=%d\n",SB,RRR);\r
 249   }\r
 250 #endif\r
 251 \r
 252   b->B = B;\r
 253   b->n = n;\r
 254   b->opt = opt;\r
 255   b->idx_size = 0;\r
 256   b->sm = NULL;\r
 257   b->sM = NULL;\r
 258   b->sd = NULL;\r
 259   b->mm = NULL;\r
 260   b->mM = NULL;\r
 261   b->md = NULL;\r
 262   b->da_leaf = NULL;\r
 263   b->da_inorder = NULL;\r
 264   b->da_postorder = NULL;\r
 265   b->da_dfuds_leaf = NULL;\r
 266   mymalloc(b->da,1,0);\r
 267   darray_construct(b->da,n,B, opt & OPT_FAST_PREORDER_SELECT);\r
 268   b->idx_size += b->da->idx_size;\r
 269   printf("preorder rank/select table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",b->da->idx_size,(double)b->da->idx_size*8/n);\r
 270 \r
 271   make_matchtbl();\r
 272 \r
 273   ns = (n+SB-1)/SB;\r
 274   mymalloc(sm, ns, 0);  b->idx_size += ns * sizeof(*sm);\r
 275   mymalloc(sM, ns, 0);  b->idx_size += ns * sizeof(*sM);\r
 276   b->sm = sm;\r
 277   b->sM = sM;\r
 278   if (opt & OPT_DEGREE) {\r
 279     mymalloc(sd, ns, 0);  b->idx_size += ns * sizeof(*sd);\r
 280     b->sd = sd;\r
 281     printf("SB degree table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",ns * sizeof(*sd), (double)ns * sizeof(*sd) * 8/n);\r
 282   }\r
 283   printf("SB table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",ns * sizeof(*sm) * 2, (double)ns * sizeof(*sm)*2 * 8/n);\r
 284 \r
 285   for (i=0; i<n; i++) {\r
 286     if (i % SB == 0) {\r
 287       ds = depth(b,i);\r
 288       m = M = ds;\r
 289       r = 1;\r
 290     } else {\r
 291       d = depth(b,i);\r
 292       if (d == m) r++;\r
 293       if (d < m) {\r
 294         m = d;\r
 295         r = 1;\r
 296       }\r
 297       if (d > M) M = d;\r
 298     }\r
 299     if (i % SB == SB-1 || i==n-1) {\r
 300       ds = depth(b,(i/SB)*SB-1);\r
 301       if (m - ds + SB < 0 || m - ds + SB > 255) {\r
 302         printf("error m=%d ds=%d\n",m,ds);\r
 303       }\r
 304       if (M - ds + 1 < 0 || M - ds + 1 > 255) {\r
 305         printf("error M=%d ds=%d\n",M,ds);\r
 306       }\r
 307       sm[i/SB] = m - ds + SB;\r
 308       sM[i/SB] = M - ds + 1;\r
 309       if (opt & OPT_DEGREE) sd[i/SB] = r;\r
 310     }\r
 311   }\r
 312 \r
 313 #if 0\r
 314   printf("sd: ");\r
 315   for (i=0;i<n/SB;i++) printf("%d ",sd[i]);\r
 316   printf("\n");\r
 317 #endif\r
 318 \r
 319 \r
 320   nm = (n+MB-1)/MB;\r
 321   m_ofs = 1 << blog(nm-1);\r
 322   b->m_ofs = m_ofs;\r
 323 \r
 324   mymalloc(mm, nm + m_ofs, 0);  b->idx_size += (nm+m_ofs) * sizeof(*mm);\r
 325   mymalloc(mM, nm + m_ofs, 0);  b->idx_size += (nm+m_ofs) * sizeof(*mM);\r
 326   b->mm = mm;\r
 327   b->mM = mM;\r
 328   if (opt & OPT_DEGREE) {\r
 329     mymalloc(md, nm + m_ofs, 0);  b->idx_size += (nm+m_ofs) * sizeof(*md);\r
 330     b->md = md;\r
 331     printf("MB degree table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",(nm+m_ofs) * sizeof(*md), (double)(nm+m_ofs) * sizeof(*md) * 8/n);\r
 332   }\r
 333   printf("MB table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",(nm+m_ofs) * sizeof(*mm) * 2, (double)(nm+m_ofs) * sizeof(*mm)*2 * 8/n);\r
 334 \r
 335   for (i=0; i<n; i++) {\r
 336     d = depth(b,i);\r
 337     if (i % MB == 0) {\r
 338       m = M = d;\r
 339       r = 1;\r
 340     } else {\r
 341       if (d == m) r++;\r
 342       if (d < m) {\r
 343         m = d;\r
 344         r = 1;\r
 345       }\r
 346       if (d > M) M = d;\r
 347     }\r
 348     if (i % MB == MB-1 || i==n-1) {\r
 349       mm[m_ofs+ i/MB] = m;\r
 350       mM[m_ofs+ i/MB] = M;\r
 351       if (opt & OPT_DEGREE) md[m_ofs+ i/MB] = r;\r
 352     }\r
 353   }\r
 354   \r
 355   for (j=m_ofs-1; j > 0; j--) {\r
 356     m = 0;\r
 357     if (j*2 < nm + m_ofs) m = mm[j*2];\r
 358     if (j*2+1 < nm + m_ofs) m = min(m,mm[j*2+1]);\r
 359     M = 0;\r
 360     if (j*2 < nm + m_ofs) M = mM[j*2];\r
 361     if (j*2+1 < nm + m_ofs) M = max(M,mM[j*2+1]);\r
 362     mm[j] = m;  mM[j] = M;\r
 363     if (opt & OPT_DEGREE) {\r
 364       d = 0;\r
 365       if (j*2 < nm + m_ofs) d = md[j*2];\r
 366       if (j*2+1 < nm + m_ofs) {\r
 367         if (mm[j*2] == mm[j*2+1]) d += md[j*2+1];\r
 368         if (mm[j*2] > mm[j*2+1]) d = md[j*2+1];\r
 369       }\r
 370       md[j] = d;\r
 371     }\r
 372   }\r
 373   mm[0] = -1;\r
 374   mM[0] = mM[1];\r
 375   if (opt & OPT_DEGREE) {\r
 376     md[0] = -1;\r
 377   }\r
 378 \r
 379 \r
 380 #if 0\r
 381   printf("md: ");\r
 382   for (i=0;i<m_ofs + n/MB;i++) printf("%d ",md[i]);\r
 383   printf("\n");\r
 384 #endif\r
 385 \r
 386   if (opt & OPT_LEAF) {\r
 387     mymalloc(b->da_leaf,1,0);\r
 388     darray_pat_construct(b->da_leaf, n, B, 2, 0x2, opt & OPT_FAST_LEAF_SELECT);\r
 389     printf("leaf rank/select table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",b->da_leaf->idx_size,(double)b->da_leaf->idx_size*8/n);\r
 390     b->idx_size += b->da_leaf->idx_size;  \r
 391   } else {\r
 392     b->da_leaf = NULL;\r
 393   }\r
 394 \r
 395   if (opt & OPT_INORDER) {\r
 396     mymalloc(b->da_inorder,1,0);\r
 397     darray_pat_construct(b->da_inorder, n, B, 2, 0x1, opt & OPT_FAST_INORDER_SELECT);\r
 398     printf("inorder rank/select table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",b->da_inorder->idx_size,(double)b->da_inorder->idx_size*8/n);\r
 399     b->idx_size += b->da_inorder->idx_size;\r
 400   } else {\r
 401     b->da_inorder = NULL;\r
 402   }\r
 403 \r
 404   if (opt & OPT_FAST_POSTORDER_SELECT) {\r
 405     mymalloc(b->da_postorder,1,0);\r
 406     darray_pat_construct(b->da_postorder, n, B, 1, 0x0, (opt & OPT_FAST_POSTORDER_SELECT) | OPT_NO_RANK);\r
 407     printf("postorder rank/select table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",b->da_postorder->idx_size,(double)b->da_postorder->idx_size*8/n);\r
 408     b->idx_size += b->da_postorder->idx_size;\r
 409   } else {\r
 410     b->da_postorder = NULL;\r
 411   }\r
 412 \r
 413   if (opt & OPT_DFUDS_LEAF) {\r
 414     mymalloc(b->da_dfuds_leaf,1,0);\r
 415     darray_pat_construct(b->da_dfuds_leaf, n, B, 2, 0x0, opt & OPT_FAST_DFUDS_LEAF_SELECT);\r
 416     printf("dfuds leaf rank/select table: %d bytes (%1.2f bpc)\n",b->da_dfuds_leaf->idx_size,(double)b->da_dfuds_leaf->idx_size*8/n);\r
 417     b->idx_size += b->da_dfuds_leaf->idx_size;\r
 418   } else {\r
 419     b->da_dfuds_leaf = NULL;\r
 420   }\r
 421 \r
 422   return 0;\r
 423 }\r
 424 \r
 425 // destroyTree: frees the memory of tree.\r
 426 void destroyTree(bp *b) {\r
 427    if (!b) return; // nothing to free\r
 428 \r
 429    destroyDarray(b->da); // destroys da data structure\r
 430    if (b->da) free(b->da);     \r
 431    \r
 432    if (b->sm) free(b->sm);\r
 433    if (b->sM) free(b->sM);\r
 434    if (b->sd) free(b->sd);\r
 435    if (b->mm) free(b->mm);\r
 436    if (b->mM) free(b->mM);\r
 437    if (b->md) free(b->md);\r
 438    \r
 439    destroyDarray(b->da_leaf);\r
 440    if (b->da_leaf) free(b->da_leaf);\r
 441    \r
 442    destroyDarray(b->da_inorder);\r
 443    if (b->da_inorder) free(b->da_inorder);\r
 444    \r
 445    destroyDarray(b->da_postorder);\r
 446    if (b->da_postorder) free(b->da_postorder);\r
 447    \r
 448    destroyDarray(b->da_dfuds_leaf);\r
 449    if (b->da_dfuds_leaf) free(b->da_dfuds_leaf);\r
 450 }\r
 451 \r
 452 \r
 453 // saveTree: saves parentheses data structure to file\r
 454 // By Diego Arroyuelo\r
 455 void saveTree(bp *b, FILE *fp) {\r
 456 \r
 457    if (fwrite(&(b->n), sizeof(int), 1, fp) != 1) {\r
 458       printf("Error: cannot save number of parentheses to file\n");\r
 459       exit(1);\r
 460    }\r
 461 \r
 462    if (fwrite(b->B, sizeof(pb), (b->n+D-1)/D, fp) != ((b->n+D-1)/D)) {\r
 463       printf("Error: cannot save parentheses sequence to file\n");\r
 464       exit(1);\r
 465    }\r
 466 \r
 467    if (fwrite(&(b->opt), sizeof(int), 1, fp) != 1) {\r
 468       printf("Error: cannot save opt in parentheses to file\n");\r
 469       exit(1);\r
 470    }\r
 471 }\r
 472 \r
 473 // loadTree: load parentheses data structure from file\r
 474 // By Diego Arroyuelo\r
 475 void loadTree(bp *b, FILE *fp) {\r
 476 \r
 477    pb *B;\r
 478    int n, opt;\r
 479 \r
 480    if (fread(&n, sizeof(int), 1, fp) != 1) {\r
 481       printf("Error: cannot read number of parentheses from file\n");\r
 482       exit(1);\r
 483    }\r
 484 \r
 485    mymalloc(B,(n+D-1)/D,0);\r
 486    \r
 487    if (fread(B, sizeof(pb), (n+D-1)/D, fp) != ((n+D-1)/D)) {\r
 488       printf("Error: cannot read parentheses sequence from file\n");\r
 489       exit(1);\r
 490    }\r
 491 \r
 492    if (fread(&opt, sizeof(int), 1, fp) != 1) {\r
 493       printf("Error: cannot read opt in parentheses from file\n");\r
 494       exit(1);\r
 495    }\r
 496    \r
 497    bp_construct(b, n, B, opt); \r
 498    \r
 499 }\r
 500 \r
 501 \r
 502 \r
 503 int naive_fwd_excess(bp *b,int s, int rel)\r
 504 {\r
 505   int i,v,n;\r
 506   pb *B;\r
 507   n = b->n;  B = b->B;\r
 508   v = 0;\r
 509   for (i=s+1; i<n; i++) {\r
 510     if (getbit(B,i)==OP) {\r
 511       v++;\r
 512     } else {\r
 513       v--;\r
 514     }\r
 515     if (v == rel) return i;\r
 516   }\r
 517   return -1;\r
 518 }\r
 519 \r
 520 int naive_bwd_excess(bp *b,int s, int rel)\r
 521 {\r
 522   int i,v;\r
 523   pb *B;\r
 524   B = b->B;\r
 525   v = 0;\r
 526   for (i=s; i>=0; i--) {\r
 527     if (getbit(B,i)==OP) {\r
 528       v--;\r
 529     } else {\r
 530       v++;\r
 531     }\r
 532     if (v == rel) return i-1;\r
 533   }\r
 534   return -2;\r
 535 }\r
 536 \r
 537 int naive_search_SB_l(bp *b, int i, int rel)\r
 538 {\r
 539   int il,v;\r
 540 \r
 541   il = (i / SB) * SB;\r
 542   for (; i>=il; i--) {\r
 543     if (getbit(b->B,i)==OP) {\r
 544       rel++;\r
 545     } else {\r
 546       rel--;\r
 547     }\r
 548     if (rel == 0) return i-1;\r
 549   }\r
 550   if (i < 0) return -2;\r
 551   return -3;\r
 552 }\r
 553 \r
 554 int naive_rmq(bp *b, int s, int t,int opt)\r
 555 {\r
 556   int d,i,dm,im;\r
 557 \r
 558   if (opt & OPT_RIGHT) {\r
 559     d = dm = depth(b,t);  im = t;\r
 560     i = t-1;\r
 561     while (i >= s) {\r
 562       if (getbit(b->B,i+1)==CP) {\r
 563         d++;\r
 564         if (opt & OPT_MAX) {\r
 565           if (d > dm) {\r
 566             dm = d;  im = i;\r
 567           }\r
 568         }\r
 569       } else {\r
 570         d--;\r
 571         if (!(opt & OPT_MAX)) {\r
 572           if (d < dm) {\r
 573             dm = d;  im = i;\r
 574           }\r
 575         }\r
 576       }\r
 577       i--;\r
 578     }\r
 579   } else {\r
 580     d = dm = depth(b,s);  im = s;\r
 581     i = s+1;\r
 582     while (i <= t) {\r
 583       if (getbit(b->B,i)==OP) {\r
 584         d++;\r
 585         if (opt & OPT_MAX) {\r
 586           if (d > dm) {\r
 587             dm = d;  im = i;\r
 588           }\r
 589         }\r
 590       } else {\r
 591         d--;\r
 592         if (!(opt & OPT_MAX)) {\r
 593           if (d < dm) {\r
 594             dm = d;  im = i;\r
 595           }\r
 596         }\r
 597       }\r
 598       i++;\r
 599     }\r
 600   }\r
 601   return im;\r
 602 }\r
 603 \r
 604 int root_node(bp *b)\r
 605 {\r
 606   return 0;\r
 607 }\r
 608 \r
 609 \r
 610 int rank_open(bp *b, int s)\r
 611 {\r
 612   return darray_rank(b->da,s);\r
 613 }\r
 614 \r
 615 int rank_close(bp *b, int s)\r
 616 {\r
 617   return s+1 - darray_rank(b->da,s);\r
 618 }\r
 619 \r
 620 int select_open(bp *b, int s)\r
 621 {\r
 622   if (b->opt & OPT_FAST_PREORDER_SELECT) {\r
 623     return darray_select(b->da,s,1);\r
 624   } else {\r
 625     return darray_select_bsearch(b->da,s,getpat_preorder);\r
 626   }\r
 627 }\r
 628 \r
 629 int select_close(bp *b, int s)\r
 630 {\r
 631   if (b->opt & OPT_FAST_POSTORDER_SELECT) {\r
 632     return darray_pat_select(b->da_postorder,s,getpat_postorder);\r
 633   } else {\r
 634     return postorder_select_bsearch(b,s);\r
 635   }\r
 636 }\r
 637 \r
 638 ///////////////////////////////////////////\r
 639 //  find_close(bp *b,int s)\r
 640 //    returns the matching close parenthesis of s\r
 641 ///////////////////////////////////////////\r
 642 int find_close(bp *b,int s)\r
 643 {\r
 644   return fwd_excess(b,s,-1);\r
 645 }\r
 646 \r
 647 ///////////////////////////////////////////\r
 648 //  find_open(bp *b,int s)\r
 649 //    returns the matching open parenthesis of s\r
 650 ///////////////////////////////////////////\r
 651 int find_open(bp *b,int s)\r
 652 {\r
 653   int r;\r
 654   r = bwd_excess(b,s,0);\r
 655   if (r >= -1) return r+1;\r
 656   return -1;\r
 657 }\r
 658 \r
 659 ///////////////////////////////////////////\r
 660 //  parent(bp *b,int s)\r
 661 //    returns the parent of s\r
 662 //            -1 if s is the root\r
 663 ///////////////////////////////////////////\r
 664 int parent(bp *b,int s)\r
 665 {\r
 666   int r;\r
 667   r = bwd_excess(b,s,-2);\r
 668   if (r >= -1) return r+1;\r
 669   return -1;\r
 670 }\r
 671 \r
 672 int enclose(bp *b,int s)\r
 673 {\r
 674   return parent(b,s);\r
 675 }\r
 676 \r
 677 ///////////////////////////////////////////\r
 678 //  level_ancestor(bp *b,int s,int d)\r
 679 //    returns the ancestor of s with relative depth d (d < 0)\r
 680 //            -1 if no such node\r
 681 ///////////////////////////////////////////\r
 682 int level_ancestor(bp *b,int s,int d)\r
 683 {\r
 684   int r;\r
 685   r = bwd_excess(b,s,d-1);\r
 686   if (r >= -1) return r+1;\r
 687   return -1;\r
 688 }\r
 689 \r
 690 ///////////////////////////////////////////\r
 691 //  lca(bp *b, int s, int t)\r
 692 //    returns the lowest common ancestor of s and t\r
 693 ///////////////////////////////////////////\r
 694 int lca(bp *b, int s, int t)\r
 695 {\r
 696   return parent(b,rmq(b,s,t,0)+1);\r
 697 }\r
 698 \r
 699 \r
 700 ///////////////////////////////////////////\r
 701 //  preorder_rank(bp *b,int s)\r
 702 //    returns the preorder (>= 1) of node s (s >= 0)\r
 703 ///////////////////////////////////////////\r
 704 int preorder_rank(bp *b,int s)\r
 705 {\r
 706   return darray_rank(b->da,s);\r
 707 }\r
 708 \r
 709 ///////////////////////////////////////////\r
 710 //  preorder_select(bp *b,int s)\r
 711 //    returns the node with preorder s (s >= 1)\r
 712 //            -1 if no such node\r
 713 ///////////////////////////////////////////\r
 714 int preorder_select(bp *b,int s)\r
 715 {\r
 716   //  no error handling\r
 717   if (b->opt & OPT_FAST_PREORDER_SELECT) {\r
 718     return darray_select(b->da,s,1);\r
 719   } else {\r
 720     return darray_select_bsearch(b->da,s,getpat_preorder);\r
 721   }\r
 722 }\r
 723 \r
 724 ///////////////////////////////////////////\r
 725 //  postorder_rank(bp *b,int s)\r
 726 //    returns the postorder (>= 1) of node s (s >= 0)\r
 727 //            -1 if s-th bit is not OP\r
 728 ///////////////////////////////////////////\r
 729 int postorder_rank(bp *b,int s)\r
 730 {\r
 731   int t;\r
 732   if (inspect(b,s) == CP) return -1;\r
 733   t = find_close(b,s);\r
 734   //  return t+1 - darray_rank(b->da,t);\r
 735   return rank_close(b,t);\r
 736 }\r
 737 \r
 738 int postorder_select_bsearch(bp *b,int s)\r
 739 {\r
 740   int l,r,m;\r
 741 \r
 742   if (s == 0) return -1;\r
 743 \r
 744   if (s > b->da->n - b->da->m) {\r
 745     return -1;\r
 746   }\r
 747   l = 0;  r = b->da->n - 1;\r
 748 \r
 749   while (l < r) {\r
 750     m = (l+r)/2;\r
 751     //printf("m=%d rank=%d s=%d\n",m,m+1 - darray_rank(b->da,m),s);\r
 752     if (m+1 - darray_rank(b->da,m) >= s) {\r
 753       r = m;\r
 754     } else {\r
 755       l = m+1;\r
 756     }\r
 757   }\r
 758   return l;\r
 759 }\r
 760 \r
 761 ///////////////////////////////////////////\r
 762 //  postorder_select(bp *b,int s)\r
 763 //    returns the position of CP of the node with postorder s (>= 1)\r
 764 ///////////////////////////////////////////\r
 765 int postorder_select(bp *b,int s)\r
 766 {\r
 767 #if 0\r
 768   if (b->opt & OPT_FAST_POSTORDER_SELECT) {\r
 769     return darray_pat_select(b->da_postorder,s,getpat_postorder);\r
 770   } else {\r
 771     return postorder_select_bsearch(b->da,s);\r
 772   }\r
 773 #else\r
 774   return select_close(b,s);\r
 775 #endif\r
 776 }\r
 777 \r
 778 ///////////////////////////////////////////\r
 779 //  leaf_rank(bp *b,int s)\r
 780 //    returns the number of leaves to the left of s\r
 781 ///////////////////////////////////////////\r
 782 int leaf_rank(bp *b,int s)\r
 783 {\r
 784   if ((b->opt & OPT_LEAF) == 0) {\r
 785     printf("leaf_rank: error!!!   not supported\n");\r
 786     return -1;\r
 787   }\r
 788   if (s >= b->n-1) {\r
 789     s = b->n-2;\r
 790   }\r
 791   return darray_pat_rank(b->da_leaf,s,getpat_leaf);\r
 792 }\r
 793 \r
 794 ///////////////////////////////////////////\r
 795 //  leaf_select(bp *b,int s)\r
 796 //    returns the position of s-th leaf\r
 797 ///////////////////////////////////////////\r
 798 int leaf_select(bp *b,int s)\r
 799 {\r
 800   if ((b->opt & OPT_LEAF) == 0) {\r
 801     printf("leaf_select: error!!!   not supported\n");\r
 802     return -1;\r
 803   }\r
 804   if (s > b->da_leaf->m) return -1;\r
 805   if (b->opt & OPT_FAST_LEAF_SELECT) {\r
 806     return darray_pat_select(b->da_leaf,s,getpat_leaf);\r
 807   } else {\r
 808     return darray_select_bsearch(b->da_leaf,s,getpat_leaf);\r
 809   }\r
 810 }\r
 811 \r
 812 \r
 813 ///////////////////////////////////////////\r
 814 //  inorder_rank(bp *b,int s)\r
 815 //    returns the number of ")("  (s >= 0)\r
 816 ///////////////////////////////////////////\r
 817 int inorder_rank(bp *b,int s)\r
 818 {\r
 819   if ((b->opt & OPT_INORDER) == 0) {\r
 820     printf("inorder_rank: error!!!   not supported\n");\r
 821     return -1;\r
 822   }\r
 823   if (s >= b->n-1) {\r
 824     s = b->n-2;\r
 825   }\r
 826   return darray_pat_rank(b->da_inorder,s,getpat_inorder);\r
 827 }\r
 828 \r
 829 ///////////////////////////////////////////\r
 830 //  inorder_select(bp *b,int s)\r
 831 //    returns the s-th position of ")("  (s >= 1)\r
 832 ///////////////////////////////////////////\r
 833 int inorder_select(bp *b,int s)\r
 834 {\r
 835   if ((b->opt & OPT_INORDER) == 0) {\r
 836     printf("inorder_select: error!!!   not supported\n");\r
 837     return -1;\r
 838   }\r
 839   if (b->opt & OPT_FAST_INORDER_SELECT) {\r
 840     return darray_pat_select(b->da_inorder,s,getpat_inorder);\r
 841   } else {\r
 842     return darray_select_bsearch(b->da_inorder,s,getpat_inorder);\r
 843   }\r
 844 }\r
 845 \r
 846 ///////////////////////////////////////////\r
 847 //  leftmost_leaf(bp *b, int s)\r
 848 ///////////////////////////////////////////\r
 849 int leftmost_leaf(bp *b, int s)\r
 850 {\r
 851   if ((b->opt & OPT_LEAF) == 0) {\r
 852     printf("leftmost_leaf: error!!!   not supported\n");\r
 853     return -1;\r
 854   }\r
 855   return leaf_select(b,leaf_rank(b,s)+1);\r
 856 }\r
 857 \r
 858 ///////////////////////////////////////////\r
 859 //  rightmost_leaf(bp *b, int s)\r
 860 ///////////////////////////////////////////\r
 861 int rightmost_leaf(bp *b, int s)\r
 862 {\r
 863   int t;\r
 864   if ((b->opt & OPT_LEAF) == 0) {\r
 865     printf("leftmost_leaf: error!!!   not supported\n");\r
 866     return -1;\r
 867   }\r
 868   t = find_close(b,s);\r
 869   return leaf_select(b,leaf_rank(b,t));\r
 870 }\r
 871 \r
 872 \r
 873 \r
 874 ///////////////////////////////////////////\r
 875 //  inspect(bp *b, int s)\r
 876 //    returns OP (==1) or CP (==0) at s-th bit (0 <= s < n)\r
 877 ///////////////////////////////////////////\r
 878 int inspect(bp *b, int s)\r
 879 {\r
 880   if (s < 0 || s >= b->n) {\r
 881     printf("inspect: error s=%d is out of [%d,%d]\n",s,0,b->n-1);\r
 882   }\r
 883   return getbit(b->B,s);\r
 884 }\r
 885 \r
 886 int isleaf(bp *b, int s)\r
 887 {\r
 888   if (inspect(b,s) != OP) {\r
 889     printf("isleaf: error!!! B[%d] = OP\n",s);\r
 890   }\r
 891   if (inspect(b,s+1) == CP) return 1;\r
 892   else return 0;\r
 893 }\r
 894 \r
 895 \r
 896 ///////////////////////////////////////////\r
 897 //  subtree_size(bp *b, int s)\r
 898 //    returns the number of nodes in the subtree of s\r
 899 ///////////////////////////////////////////\r
 900 int subtree_size(bp *b, int s)\r
 901 {\r
 902   return (find_close(b,s) - s + 1) / 2;\r
 903 }\r
 904 \r
 905 ///////////////////////////////////////////\r
 906 //  first_child(bp *b, int s)\r
 907 //    returns the first child\r
 908 //            -1 if s is a leaf\r
 909 ///////////////////////////////////////////\r
 910 int first_child(bp *b, int s)\r
 911 {\r
 912   if (inspect(b,s+1) == CP) return -1;\r
 913   return s+1;\r
 914 }\r
 915 \r
 916 ///////////////////////////////////////////\r
 917 //  next_sibling(bp *b,int s)\r
 918 //    returns the next sibling of parent(s)\r
 919 //            -1 if s is the last child\r
 920 //////////////////////////////////////////\r
 921 int next_sibling(bp *b, int s)\r
 922 {\r
 923   int t;\r
 924   t = find_close(b,s)+1;\r
 925   if (t >= b->n) {\r
 926     printf("next_sibling: error s=%d t=%d\n",s,t);\r
 927   }\r
 928   if (inspect(b,t) == CP) return -1;\r
 929   return t;\r
 930 }\r
 931 \r
 932 ///////////////////////////////////////////\r
 933 //  prev_sibling(bp *b,int s)\r
 934 //    returns the previous sibling of parent(s)\r
 935 //            -1 if s is the first child\r
 936 //////////////////////////////////////////\r
 937 int prev_sibling(bp *b, int s)\r
 938 {\r
 939   int t;\r
 940   if (s < 0) {\r
 941     printf("prev_sibling: error s=%d\n",s);\r
 942   }\r
 943   if (s == 0) return -1;\r
 944   if (inspect(b,s-1) == OP) return -1;\r
 945   t = find_open(b,s-1);\r
 946   return t;\r
 947 }\r
 948 \r
 949 ///////////////////////////////////////////\r
 950 //  deepest_node(bp *b,int s)\r
 951 //    returns the first node with the largest depth in the subtree of s\r
 952 ///////////////////////////////////////////\r
 953 int deepest_node(bp *b,int s)\r
 954 {\r
 955   int t,m;\r
 956   t = find_close(b,s);\r
 957   m = rmq(b,s,t, OPT_MAX);\r
 958   return m;\r
 959 }\r
 960 \r
 961 ///////////////////////////////////////////\r
 962 //  subtree_height(bp *b,int s)\r
 963 //    returns the height of the subtree of s\r
 964 //            0 if s is a leaf\r
 965 ///////////////////////////////////////////\r
 966 int subtree_height(bp *b,int s)\r
 967 {\r
 968   int t;\r
 969   t = deepest_node(b,s);\r
 970   return depth(b,t) - depth(b,s);\r
 971 }\r
 972 \r
 973 int naive_degree(bp *b, int s)\r
 974 {\r
 975   int t,d;\r
 976   d = 0;\r
 977   t = first_child(b,s);\r
 978   while (t >= 0) {\r
 979     d++;\r
 980     t = next_sibling(b,t);\r
 981   }\r
 982   return d;\r
 983 }\r
 984 \r
 985 ///////////////////////////////////////////\r
 986 //  degree(bp *b, int s)\r
 987 //    returns the number of children of s\r
 988 //            0 if s is a leaf\r
 989 ///////////////////////////////////////////\r
 990 int degree(bp *b, int s)\r
 991 {\r
 992   if (b->opt & OPT_DEGREE) {\r
 993     return fast_degree(b,s,b->n,0);\r
 994   } else {\r
 995     return naive_degree(b,s);\r
 996   }\r
 997 }\r
 998 \r
 999 int naive_child(bp *b, int s, int d)\r
1000 {\r
1001   int t,i;\r
1002   t = first_child(b,s);\r
1003   for (i = 1; i < d; i++) {\r
1004     if (t == -1) break;\r
1005     t = next_sibling(b,t);\r
1006   }\r
1007   return t;\r
1008 }\r
1009 \r
1010 ///////////////////////////////////////////\r
1011 //  child(bp *b, int s, int d)\r
1012 //    returns the d-th child of s  (1 <= d <= degree(s))\r
1013 //            -1 if no such node\r
1014 ///////////////////////////////////////////\r
1015 int child(bp *b, int s, int d)\r
1016 {\r
1017   int r;\r
1018   if (b->opt & OPT_DEGREE) {\r
1019     //return find_open(b,fast_degree(b,s,b->n,d));\r
1020     if (d==1) return first_child(b,s);\r
1021     r = fast_degree(b,s,b->n,d-1)+1;\r
1022     if (inspect(b,r) == CP) return -1;\r
1023     return r;\r
1024   } else {\r
1025     return naive_child(b,s,d);\r
1026   }\r
1027     \r
1028 }\r
1029 \r
1030 \r
1031 int naive_child_rank(bp *b, int t)\r
1032 {\r
1033   int v,d;\r
1034   d = 0;\r
1035   while (t != -1) {\r
1036     d++;\r
1037     t = prev_sibling(b,t);\r
1038   }\r
1039   return d;\r
1040 }\r
1041 \r
1042 ///////////////////////////////////////////\r
1043 //  child_rank(bp *b, int t)\r
1044 //    returns d if t is the d-th child of the parent of t (d >= 1)\r
1045 //            1 if t is the root\r
1046 ///////////////////////////////////////////\r
1047 int child_rank(bp *b, int t)\r
1048 {\r
1049   int r;\r
1050   if (t == root_node(b)) return 1;\r
1051   if (b->opt & OPT_DEGREE) {\r
1052     r = parent(b,t);\r
1053     return fast_degree(b,r,t,0)+1;\r
1054   } else {\r
1055     return naive_child_rank(b,t);\r
1056   }\r
1057 }\r
1058 \r
1059 \r
1060 \r
1061 ///////////////////////////////////////////\r
1062 //  is_ancestor(bp *b, int s, int t)\r
1063 //     returns 1 if s is an ancestor of t\r
1064 //             0 otherwise\r
1065 ///////////////////////////////////////////\r
1066 int is_ancestor(bp *b, int s, int t)\r
1067 {\r
1068   int v;\r
1069   v = find_close(b,s);\r
1070   if (s <= t && t <= v) return 1;\r
1071   return 0;\r
1072 }\r
1073 \r
1074 ///////////////////////////////////////////\r
1075 //  distance(bp *b, int s, int t)\r
1076 //    returns the length of the shortest path from s to t in the tree\r
1077 ///////////////////////////////////////////\r
1078 int distance(bp *b, int s, int t)\r
1079 {\r
1080   int v,d;\r
1081   v = lca(b,s,t);\r
1082   d = depth(b,v);\r
1083   return (depth(b,s) - d) + (depth(b,t) - d);\r
1084 }\r
1085 \r
1086 ///////////////////////////////////////////\r
1087 //  level_next(bp *b, int d)\r
1088 ///////////////////////////////////////////\r
1089 int level_next(bp *b,int s)\r
1090 {\r
1091   int t;\r
1092   t = fwd_excess(b,s,0);\r
1093   return t;\r
1094 }\r
1095 \r
1096 ///////////////////////////////////////////\r
1097 //  level_prev(bp *b, int d)\r
1098 ///////////////////////////////////////////\r
1099 int level_prev(bp *b,int s)\r
1100 {\r
1101   int t;\r
1102   t = bwd_excess(b,s,0);\r
1103   return t;\r
1104 }\r
1105 \r
1106 ///////////////////////////////////////////\r
1107 //  level_leftmost(bp *b, int d)\r
1108 ///////////////////////////////////////////\r
1109 int level_leftmost(bp *b, int d)\r
1110 {\r
1111   int t;\r
1112   if (d < 1) return -1;\r
1113   if (d == 1) return 0;\r
1114   t = fwd_excess(b,0,d);\r
1115   return t;\r
1116 }\r
1117 \r
1118 ///////////////////////////////////////////\r
1119 //  level_rigthmost(bp *b, int d)\r
1120 ///////////////////////////////////////////\r
1121 int level_rigthmost(bp *b, int d)\r
1122 {\r
1123   int t;\r
1124   if (d < 1) return -1;\r
1125   if (d == 1) return 0;\r
1126   t = bwd_excess(b,0,d-1);\r
1127   return find_open(b,t);\r
1128 }\r
1129 \r
1130 ///////////////////////////////////////////\r
1131 //  leaf_size(bp *b, int s)\r
1132 ///////////////////////////////////////////\r
1133 int leaf_size(bp *b, int s)\r
1134 {\r
1135   int t;\r
1136   if ((b->opt & OPT_LEAF) == 0) {\r
1137     printf("leaf_size: error!!!   not supported\n");\r
1138     return -1;\r
1139   }\r
1140   t = find_close(b,s);\r
1141   return leaf_rank(b,t) - leaf_rank(b,s);\r
1142 }\r