libcds/src/static_sequence/wt_node_internal.cpp

   1 /* wt_node_internal.cpp
   2  * Copyright (C) 2008, Francisco Claude, all rights reserved.
   3  *
   4  * wt_node_internal
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  */
  21
  22 #include <wt_node_internal.h>
  23
  24 wt_node_internal::wt_node_internal(uint * symbols, uint n, uint l, wt_coder * c, static_bitsequence_builder * bmb) {
  25         uint * ibitmap = new uint[n/W+1];
  26         for(uint i=0;i<n/W+1;i++)
  27                 ibitmap[i]=0;
  28         for(uint i=0;i<n;i++)
  29                 if(c->is_set(symbols[i],l))
  30                         bitset(ibitmap,i);
  31         bitmap = bmb->build(ibitmap, n);
  32   delete [] ibitmap;
  33         uint count_right = bitmap->rank1(n-1);
  34         uint count_left = n-count_right+1;
  35         uint * left = new uint[count_left+1];
  36         uint * right = new uint[count_right+1];
  37         count_right = count_left = 0;
  38         bool match_left = true, match_right = true;
  39         for(uint i=0;i<n;i++) {
  40                 if(bitmap->access(i)) {
  41                         right[count_right++]=symbols[i];
  42                         if(count_right>1)
  43                                 if(right[count_right-1]!=right[count_right-2])
  44                                         match_right = false;
  45                 }
  46                 else {
  47                         left[count_left++]=symbols[i];
  48                         if(count_left>1)
  49                                 if(left[count_left-1]!=left[count_left-2])
  50                                         match_left = false;
  51                 }
  52         }
  53         if(count_left>0) {
  54                 if(match_left/* && c->done(left[0],l+1)*/)
  55                         left_child = new wt_node_leaf(left[0], count_left);
  56                 else
  57                         left_child = new wt_node_internal(left, count_left, l+1, c, bmb);
  58         } else {
  59                 left_child = NULL;
  60         }
  61         if(count_right>0) {
  62                 if(match_right/* && c->done(right[0],l+1)*/)
  63                         right_child = new wt_node_leaf(right[0], count_right);
  64                 else
  65                         right_child = new wt_node_internal(right, count_right, l+1, c, bmb);
  66         } else {
  67                 right_child = NULL;
  68         }
  69         delete [] left;
  70         delete [] right;
  71 }
  72
  73 // Deletes symbols array!
  74 wt_node_internal::wt_node_internal(uchar * symbols, uint n, uint l, wt_coder * c, static_bitsequence_builder * bmb) {
  75         uint * ibitmap = new uint[n/W+1];
  76         for(uint i=0;i<n/W+1;i++)
  77                 ibitmap[i]=0;
  78         for(uint i=0;i<n;i++)
  79                 if(c->is_set((uint)symbols[i],l))
  80                         bitset(ibitmap,i);
  81         bitmap = bmb->build(ibitmap, n);
  82   delete [] ibitmap;
  83         uint count_right = bitmap->rank1(n-1);
  84         uint count_left = n-count_right+1;
  85         uchar * left = new uchar[count_left+1];
  86         uchar * right = new uchar[count_right+1];
  87         count_right = count_left = 0;
  88         bool match_left = true, match_right = true;
  89         for(uint i=0;i<n;i++) {
  90                 if(bitmap->access(i)) {
  91                         right[count_right++]=symbols[i];
  92                         if(count_right>1)
  93                                 if(right[count_right-1]!=right[count_right-2])
  94                                         match_right = false;
  95                 }
  96                 else {
  97                         left[count_left++]=symbols[i];
  98                         if(count_left>1)
  99                                 if(left[count_left-1]!=left[count_left-2])
 100                                         match_left = false;
 101                 }
 102         }
 103
 104         delete [] symbols;
 105         symbols = 0;
 106
 107         if(count_left>0) {
 108                 if(match_left/* && c->done(left[0],l+1)*/)
 109                 {
 110                     left_child = new wt_node_leaf((uint)left[0], count_left);
 111                     delete [] left;
 112                     left = 0;
 113                 }
 114                 else
 115                 {
 116                     left_child = new wt_node_internal(left, count_left, l+1, c, bmb);
 117                     left = 0; // Already deleted
 118                 }
 119         } else {
 120                 left_child = NULL;
 121         }
 122         if(count_right>0) {
 123                 if(match_right/* && c->done(right[0],l+1)*/)
 124                 {
 125                     right_child = new wt_node_leaf((uint)right[0], count_right);
 126                     delete [] right;
 127                     right = 0;
 128                 }
 129                 else
 130                 {
 131                     right_child = new wt_node_internal(right, count_right, l+1, c, bmb);
 132                     right = 0; // Already deleted
 133                 }
 134         } else {
 135                 right_child = NULL;
 136         }
 137         delete [] left; // already deleted if count_left > 0
 138         delete [] right;
 139 }
 140
 141 wt_node_internal::wt_node_internal(uchar * symbols, uint n, uint l, wt_coder * c, static_bitsequence_builder * bmb, uint left, uint *done) {
 142         uint * ibitmap = new uint[n/W+1];
 143         for(uint i=0;i<n/W+1;i++)
 144                 ibitmap[i]=0;
 145         for(uint i=0;i<n;i++)
 146                 if(c->is_set((uint)symbols[i + left],l))
 147                         bitset(ibitmap,i);
 148         bitmap = bmb->build(ibitmap, n);
 149         delete [] ibitmap;
 150
 151         uint count_right = bitmap->rank1(n-1);
 152         uint count_left = n-count_right;
 153 /*      uchar * leftarr = new uchar[count_left+1];
 154         uchar * rightarr = new uchar[count_right+1];
 155         count_right = count_left = 0;
 156         for(uint i=0;i<n;i++) {
 157                 if(bitmap->access(i)) {
 158                         rightarr[count_right++]=symbols[i+left];
 159                 }
 160                 else {
 161                         leftarr[count_left++]=symbols[i+left];
 162                 }
 163                 }
 164 */
 165
 166         for (uint i=0;i<n;i++)
 167             set_field(done, 1, i+left, 0);
 168
 169         for (uint i = 0; i < n; )
 170         {
 171             uint j = i;
 172             uchar swap = symbols[j+left];
 173             while (!get_field(done, 1, j+left)) { // swapping
 174                 ulong k = j;
 175                 if (!c->is_set(swap,l))
 176                     j = bitmap->rank0(k)-1;
 177                 else
 178                     j = count_left + bitmap->rank1(k)-1;
 179                 uchar temp = symbols[j+left];
 180                 symbols[j+left] = swap;
 181                 swap = temp;
 182                 set_field(done,1,k+left,1);
 183             }
 184
 185             while (get_field(done,1,i+left))
 186                    ++i;
 187         }
 188
 189         // checking
 190         /*       for (uint i=0;i<n;i++)
 191             if (!bitget(done,i+left))
 192                 std::cout << "not swapped: " << i << "\n";
 193                for (uint i=0;i<count_left;i++)
 194             if (leftarr[i] != symbols[i+left]) //c->is_set(symbols[i+left], l))
 195             {
 196                 std::cout << symbols[i+left] << " != " << leftarr[i] << " lev = " << l << "\n";
 197                 exit(0);
 198             }
 199         for (uint i=count_left;i<n;i++)
 200             if (rightarr[i-count_left] != symbols[i+left]) //!c->is_set(symbols[i+left],l))
 201                 std::cout << symbols[i+left] << " != " << rightarr[i-count_left] <<  " lev = " << l <<  "\n";
 202         */
 203         bool match_left = true, match_right = true;
 204         for (uint i=1; i < count_left; i++)
 205             if (symbols[i+left] != symbols[i+left-1])
 206                 match_left = false;
 207         for (uint i=count_left + 1; i < n; i++)
 208             if (symbols[i+left] != symbols[i+left-1])
 209                 match_right = false;
 210
 211
 212         if(count_left>0) {
 213                 if(match_left/* && c->done(left[0],l+1)*/)
 214                     left_child = new wt_node_leaf((uint)symbols[left], count_left);
 215                 else
 216                     left_child = new wt_node_internal(symbols, count_left, l+1, c, bmb, left, done);
 217         } else {
 218                 left_child = NULL;
 219         }
 220         if(count_right>0) {
 221                 if(match_right/* && c->done(right[0],l+1)*/)
 222                     right_child = new wt_node_leaf((uint)symbols[left+count_left], count_right);
 223                 else
 224                     right_child = new wt_node_internal(symbols, count_right, l+1, c, bmb, left+count_left, done);
 225         } else {
 226                 right_child = NULL;
 227         }
 228 }
 229
 230
 231 wt_node_internal::wt_node_internal() { }
 232
 233 wt_node_internal::~wt_node_internal() {
 234         delete bitmap;
 235         if(right_child!=NULL) delete right_child;
 236         if(left_child!=NULL) delete left_child;
 237 }
 238
 239 uint wt_node_internal::rank(uint symbol, uint pos, uint l, wt_coder * c) {
 240         bool is_set = c->is_set(symbol,l);
 241         if(!is_set) {
 242                 if(left_child==NULL) return 0;
 243                 return left_child->rank(symbol, bitmap->rank0(pos)-1,l+1,c);
 244         }
 245         else {
 246                 if(right_child==NULL) return 0;
 247                 return right_child->rank(symbol, bitmap->rank1(pos)-1,l+1,c);
 248         }
 249 }
 250
 251 // return value is rank of symbol (less or equal to the given symbol) that has rank > 0,
 252 // the parameter symbol is updated accordinly
 253 uint wt_node_internal::rankLessThan(uint &symbol, uint pos)
 254 {
 255     uint result = -1;
 256     using std::cout;
 257     using std::endl;
 258 //    cout << "pos = " << pos << ", symbol = " << symbol << endl;
 259
 260     if (pos == (uint)-1)
 261         return (uint)-1;
 262     if(right_child!=NULL)
 263         result = right_child->rankLessThan(symbol, bitmap->rank1(pos)-1);
 264     if(result == (uint)-1 && left_child!=NULL)
 265         return left_child->rankLessThan(symbol, bitmap->rank0(pos)-1);
 266     return result;
 267 }
 268
 269
 270 uint wt_node_internal::select(uint symbol, uint pos, uint l, wt_coder * c) {
 271         bool is_set = c->is_set(symbol, l);
 272         uint ret = 0;
 273         if(!is_set) {
 274                 if(left_child==NULL)
 275                         return (uint)(-1);
 276                 uint new_pos = left_child->select(symbol, pos, l+1,c);
 277                 if(new_pos+1==0) return (uint)(-1);
 278                 ret = bitmap->select0(new_pos)+1;
 279         } else {
 280                 if(right_child==NULL)
 281                         return (uint)(-1);
 282                 uint new_pos = right_child->select(symbol, pos, l+1,c);
 283                 if(new_pos+1==0) return (uint)(-1);
 284                 ret = bitmap->select1(new_pos)+1;
 285         }
 286         if(ret==0) return (uint)-1;
 287         return ret;
 288 }
 289
 290 uint wt_node_internal::access(uint pos) {
 291         bool is_set = bitmap->access(pos);
 292         if(!is_set) {
 293                 assert(left_child!=NULL);
 294                 return left_child->access(bitmap->rank0(pos)-1);
 295         } else {
 296                 assert(right_child!=NULL);
 297                 return right_child->access(bitmap->rank1(pos)-1);
 298         }
 299 }
 300
 301 // Returns the value at given position and its rank
 302 uint wt_node_internal::access(uint pos, uint &rank)
 303 {
 304     // p is the internal node we are pointing our finger at each step
 305     wt_node_internal *p = this;
 306
 307     while(1)
 308     {
 309         bool is_set = p->bitmap->access(pos);
 310 //        cout << "is_set = " << is_set << ", pos = " << pos << ", rank0 = " << bitmap->rank0(pos) << ", rank1 = " << bitmap->rank1(pos) << endl;
 311         if(!is_set)
 312         {
 313             // recurse left
 314             pos = p->bitmap->rank0(pos)-1;
 315             wt_node_internal *tmp = dynamic_cast<wt_node_internal *>(p->left_child);
 316             if (tmp == NULL)
 317             {
 318                 // it's a leaf
 319                 rank = pos+1;
 320                 return p->left_child->access(0);
 321             }
 322             p = tmp; // new internal node
 323         }
 324         else
 325         {
 326             // recurse right
 327             pos = p->bitmap->rank1(pos)-1;
 328             wt_node_internal *tmp = dynamic_cast<wt_node_internal *>(p->right_child);
 329             if (tmp == NULL)
 330             {
 331                 // it's a leaf
 332                 rank = pos+1;
 333                 return p->right_child->access(0);
 334             }
 335             p = tmp; // new internal node
 336         }
 337     }
 338 }
 339
 340 void wt_node_internal::access(vector<int> &result, uint i, uint j, uint min, uint max, uint l, uint pivot)
 341 {
 342     uint symbol = pivot | (1 << l);
 343 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 344
 345     if (j < i || max < min)
 346         return;
 347
 348     if (min < symbol)
 349     {
 350         // Recurse left
 351         uint newi = 0;
 352         if (i > 0)
 353             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 354         uint newj = bitmap->rank0(j);
 355
 356         uint newmax = max < symbol - 1 ? max : symbol - 1;
 357         if (left_child != NULL && newj > 0)
 358             left_child->access(result, newi, newj-1, min, newmax, l-1, pivot);
 359     }
 360
 361     if (max >= symbol)
 362     {
 363         // Recurse right
 364         uint newi = 0;
 365         if (i > 0)
 366             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 367         uint newj = bitmap->rank1(j);
 368
 369         uint newmin = min > symbol ? min : symbol;
 370         if (right_child != NULL && newj > 0)
 371             right_child->access(result, newi, newj-1, newmin, max, l-1, symbol);
 372     }
 373 }
 374
 375 void wt_node_internal::access(vector<int> &result, uint i, uint j)
 376 {
 377 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 378
 379     if (j < i)
 380         return;
 381
 382     {
 383         // Recurse left
 384         uint newi = 0;
 385         if (i > 0)
 386             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 387         uint newj = bitmap->rank0(j);
 388
 389         if (left_child != NULL && newj > 0)
 390             left_child->access(result, newi, newj-1);
 391     }
 392
 393     {
 394         // Recurse right
 395         uint newi = 0;
 396         if (i > 0)
 397             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 398         uint newj = bitmap->rank1(j);
 399
 400         if (right_child != NULL && newj > 0)
 401             right_child->access(result, newi, newj-1);
 402     }
 403 }
 404
 405 // Count
 406 uint wt_node_internal::access(uint i, uint j, uint min, uint max, uint l, uint pivot)
 407 {
 408     uint count = 0;
 409     uint symbol = pivot | (1 << l);
 410 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 411
 412     if (j < i || max < min)
 413         return 0;
 414
 415     if (min < symbol)
 416     {
 417         // Recurse left
 418         uint newi = 0;
 419         if (i > 0)
 420             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 421         uint newj = bitmap->rank0(j);
 422
 423         uint newmax = max < symbol - 1 ? max : symbol - 1;
 424         if (left_child != NULL && newj > 0)
 425             count += left_child->access(newi, newj-1, min, newmax, l-1, pivot);
 426     }
 427
 428     if (max >= symbol)
 429     {
 430         // Recurse right
 431         uint newi = 0;
 432         if (i > 0)
 433             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 434         uint newj = bitmap->rank1(j);
 435
 436         uint newmin = min > symbol ? min : symbol;
 437         if (right_child != NULL && newj > 0)
 438             count += right_child->access(newi, newj-1, newmin, max, l-1, symbol);
 439     }
 440     return count;
 441 }
 442
 443
 444 uint wt_node_internal::size() {
 445         uint s = bitmap->size()+sizeof(wt_node_internal);
 446         if(left_child!=NULL)
 447                 s += left_child->size();
 448         if(right_child!=NULL)
 449                 s += right_child->size();
 450         return s;
 451 }
 452
 453 uint wt_node_internal::save(FILE *fp) {
 454   uint wr = WT_NODE_INTERNAL_HDR;
 455   wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 456   if(wr!=1) return 1;
 457   if(bitmap->save(fp)) return 1;
 458   if(left_child!=NULL) {
 459     if(left_child->save(fp)) return 1;
 460   } else {
 461     wr = WT_NODE_NULL_HDR;
 462     wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 463     if(wr!=1) return 1;
 464   }
 465   if(right_child!=NULL) {
 466     if(right_child->save(fp)) return 1;
 467   } else {
 468     wr = WT_NODE_NULL_HDR;
 469     wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 470     if(wr!=1) return 1;
 471   }
 472   return 0;
 473 }
 474
 475 wt_node_internal * wt_node_internal::load(FILE *fp) {
 476   uint rd;
 477   if(fread(&rd,sizeof(uint),1,fp)!=1) return NULL;
 478   if(rd!=WT_NODE_INTERNAL_HDR) return NULL;
 479   wt_node_internal * ret = new wt_node_internal();
 480   ret->bitmap = static_bitsequence::load(fp);
 481   ret->left_child = wt_node::load(fp);
 482   ret->right_child = wt_node::load(fp);
 483   return ret;
 484 }