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 wt_node_internal::wt_node_internal(uchar * symbols, uint n, uint l, wt_coder * c, static_bitsequence_builder * bmb, uint left, uint *done) {
  74         uint * ibitmap = new uint[n/W+1];
  75         for(uint i=0;i<n/W+1;i++)
  76                 ibitmap[i]=0;
  77         for(uint i=0;i<n;i++)
  78                 if(c->is_set((uint)symbols[i + left],l))
  79                         bitset(ibitmap,i);
  80         bitmap = bmb->build(ibitmap, n);
  81         delete [] ibitmap;
  82
  83         uint count_right = bitmap->rank1(n-1);
  84         uint count_left = n-count_right;
  85
  86         for (uint i=0;i<n;i++)
  87             set_field(done, 1, i+left, 0);
  88
  89         for (uint i = 0; i < n; )
  90         {
  91             uint j = i;
  92             uchar swap = symbols[j+left];
  93             while (!get_field(done, 1, j+left)) { // swapping
  94                 ulong k = j;
  95                 if (!c->is_set(swap,l))
  96                     j = bitmap->rank0(k)-1;
  97                 else
  98                     j = count_left + bitmap->rank1(k)-1;
  99                 uchar temp = symbols[j+left];
 100                 symbols[j+left] = swap;
 101                 swap = temp;
 102                 set_field(done,1,k+left,1);
 103             }
 104
 105             while (get_field(done,1,i+left))
 106                    ++i;
 107         }
 108
 109         bool match_left = true, match_right = true;
 110         for (uint i=1; i < count_left; i++)
 111             if (symbols[i+left] != symbols[i+left-1])
 112                 match_left = false;
 113         for (uint i=count_left + 1; i < n; i++)
 114             if (symbols[i+left] != symbols[i+left-1])
 115                 match_right = false;
 116
 117
 118         if(count_left>0) {
 119                 if(match_left/* && c->done(left[0],l+1)*/)
 120                     left_child = new wt_node_leaf((uint)symbols[left], count_left);
 121                 else
 122                     left_child = new wt_node_internal(symbols, count_left, l+1, c, bmb, left, done);
 123         } else {
 124                 left_child = NULL;
 125         }
 126         if(count_right>0) {
 127                 if(match_right/* && c->done(right[0],l+1)*/)
 128                     right_child = new wt_node_leaf((uint)symbols[left+count_left], count_right);
 129                 else
 130                     right_child = new wt_node_internal(symbols, count_right, l+1, c, bmb, left+count_left, done);
 131         } else {
 132                 right_child = NULL;
 133         }
 134 }
 135
 136
 137 wt_node_internal::wt_node_internal() { }
 138
 139 wt_node_internal::~wt_node_internal() {
 140         delete bitmap;
 141         if(right_child!=NULL) delete right_child;
 142         if(left_child!=NULL) delete left_child;
 143 }
 144
 145 uint wt_node_internal::rank(uint symbol, uint pos, uint l, wt_coder * c) {
 146         bool is_set = c->is_set(symbol,l);
 147         if(!is_set) {
 148                 if(left_child==NULL) return 0;
 149                 return left_child->rank(symbol, bitmap->rank0(pos)-1,l+1,c);
 150         }
 151         else {
 152                 if(right_child==NULL) return 0;
 153                 return right_child->rank(symbol, bitmap->rank1(pos)-1,l+1,c);
 154         }
 155 }
 156
 157 // return value is rank of symbol (less or equal to the given symbol) that has rank > 0,
 158 // the parameter symbol is updated accordinly
 159 uint wt_node_internal::rankLessThan(uint &symbol, uint pos)
 160 {
 161     uint result = -1;
 162     using std::cout;
 163     using std::endl;
 164 //    cout << "pos = " << pos << ", symbol = " << symbol << endl;
 165
 166     if (pos == (uint)-1)
 167         return (uint)-1;
 168     if(right_child!=NULL)
 169         result = right_child->rankLessThan(symbol, bitmap->rank1(pos)-1);
 170     if(result == (uint)-1 && left_child!=NULL)
 171         return left_child->rankLessThan(symbol, bitmap->rank0(pos)-1);
 172     return result;
 173 }
 174
 175
 176 uint wt_node_internal::select(uint symbol, uint pos, uint l, wt_coder * c) {
 177         bool is_set = c->is_set(symbol, l);
 178         uint ret = 0;
 179         if(!is_set) {
 180                 if(left_child==NULL)
 181                         return (uint)(-1);
 182                 uint new_pos = left_child->select(symbol, pos, l+1,c);
 183                 if(new_pos+1==0) return (uint)(-1);
 184                 ret = bitmap->select0(new_pos)+1;
 185         } else {
 186                 if(right_child==NULL)
 187                         return (uint)(-1);
 188                 uint new_pos = right_child->select(symbol, pos, l+1,c);
 189                 if(new_pos+1==0) return (uint)(-1);
 190                 ret = bitmap->select1(new_pos)+1;
 191         }
 192         if(ret==0) return (uint)-1;
 193         return ret;
 194 }
 195
 196 uint wt_node_internal::access(uint pos) {
 197         bool is_set = bitmap->access(pos);
 198         if(!is_set) {
 199                 assert(left_child!=NULL);
 200                 return left_child->access(bitmap->rank0(pos)-1);
 201         } else {
 202                 assert(right_child!=NULL);
 203                 return right_child->access(bitmap->rank1(pos)-1);
 204         }
 205 }
 206
 207 // Returns the value at given position and its rank
 208 uint wt_node_internal::access(uint pos, uint &rank)
 209 {
 210     // p is the internal node we are pointing our finger at each step
 211     wt_node_internal *p = this;
 212
 213     while(1)
 214     {
 215         bool is_set = p->bitmap->access(pos);
 216 //        cout << "is_set = " << is_set << ", pos = " << pos << ", rank0 = " << bitmap->rank0(pos) << ", rank1 = " << bitmap->rank1(pos) << endl;
 217         if(!is_set)
 218         {
 219             // recurse left
 220             pos = p->bitmap->rank0(pos)-1;
 221             wt_node_internal *tmp = dynamic_cast<wt_node_internal *>(p->left_child);
 222             if (tmp == NULL)
 223             {
 224                 // it's a leaf
 225                 rank = pos+1;
 226                 return p->left_child->access(0);
 227             }
 228             p = tmp; // new internal node
 229         }
 230         else
 231         {
 232             // recurse right
 233             pos = p->bitmap->rank1(pos)-1;
 234             wt_node_internal *tmp = dynamic_cast<wt_node_internal *>(p->right_child);
 235             if (tmp == NULL)
 236             {
 237                 // it's a leaf
 238                 rank = pos+1;
 239                 return p->right_child->access(0);
 240             }
 241             p = tmp; // new internal node
 242         }
 243     }
 244 }
 245
 246 void wt_node_internal::access(vector<int> &result, uint i, uint j, uint min, uint max, uint l, uint pivot)
 247 {
 248     uint symbol = pivot | (1 << l);
 249 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 250
 251     if (j < i || max < min)
 252         return;
 253
 254     if (min < symbol)
 255     {
 256         // Recurse left
 257         uint newi = 0;
 258         if (i > 0)
 259             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 260         uint newj = bitmap->rank0(j);
 261
 262         uint newmax = max < symbol - 1 ? max : symbol - 1;
 263         if (left_child != NULL && newj > 0)
 264             left_child->access(result, newi, newj-1, min, newmax, l-1, pivot);
 265     }
 266
 267     if (max >= symbol)
 268     {
 269         // Recurse right
 270         uint newi = 0;
 271         if (i > 0)
 272             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 273         uint newj = bitmap->rank1(j);
 274
 275         uint newmin = min > symbol ? min : symbol;
 276         if (right_child != NULL && newj > 0)
 277             right_child->access(result, newi, newj-1, newmin, max, l-1, symbol);
 278     }
 279 }
 280
 281 void wt_node_internal::access(vector<int> &result, uint i, uint j)
 282 {
 283 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 284
 285     if (j < i)
 286         return;
 287
 288     {
 289         // Recurse left
 290         uint newi = 0;
 291         if (i > 0)
 292             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 293         uint newj = bitmap->rank0(j);
 294
 295         if (left_child != NULL && newj > 0)
 296             left_child->access(result, newi, newj-1);
 297     }
 298
 299     {
 300         // Recurse right
 301         uint newi = 0;
 302         if (i > 0)
 303             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 304         uint newj = bitmap->rank1(j);
 305
 306         if (right_child != NULL && newj > 0)
 307             right_child->access(result, newi, newj-1);
 308     }
 309 }
 310
 311 // Count
 312 uint wt_node_internal::access(uint i, uint j, uint min, uint max, uint l, uint pivot)
 313 {
 314     uint count = 0;
 315     uint symbol = pivot | (1 << l);
 316 //    std::cout << "At l = " << l << ", [" << i << ", " << j  << "], [" << min << ", " << max << "], symbol = " << symbol << std::endl;
 317
 318     if (j < i || max < min)
 319         return 0;
 320
 321     if (min < symbol)
 322     {
 323         // Recurse left
 324         uint newi = 0;
 325         if (i > 0)
 326             newi = bitmap->rank0(i - 1);
 327         uint newj = bitmap->rank0(j);
 328
 329         uint newmax = max < symbol - 1 ? max : symbol - 1;
 330         if (left_child != NULL && newj > 0)
 331             count += left_child->access(newi, newj-1, min, newmax, l-1, pivot);
 332     }
 333
 334     if (max >= symbol)
 335     {
 336         // Recurse right
 337         uint newi = 0;
 338         if (i > 0)
 339             newi = bitmap->rank1(i - 1);
 340         uint newj = bitmap->rank1(j);
 341
 342         uint newmin = min > symbol ? min : symbol;
 343         if (right_child != NULL && newj > 0)
 344             count += right_child->access(newi, newj-1, newmin, max, l-1, symbol);
 345     }
 346     return count;
 347 }
 348
 349
 350 uint wt_node_internal::size() {
 351         uint s = bitmap->size()+sizeof(wt_node_internal);
 352         if(left_child!=NULL)
 353                 s += left_child->size();
 354         if(right_child!=NULL)
 355                 s += right_child->size();
 356         return s;
 357 }
 358
 359 uint wt_node_internal::save(FILE *fp) {
 360   uint wr = WT_NODE_INTERNAL_HDR;
 361   wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 362   if(wr!=1) return 1;
 363   if(bitmap->save(fp)) return 1;
 364   if(left_child!=NULL) {
 365     if(left_child->save(fp)) return 1;
 366   } else {
 367     wr = WT_NODE_NULL_HDR;
 368     wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 369     if(wr!=1) return 1;
 370   }
 371   if(right_child!=NULL) {
 372     if(right_child->save(fp)) return 1;
 373   } else {
 374     wr = WT_NODE_NULL_HDR;
 375     wr = fwrite(&wr,sizeof(uint),1,fp);
 376     if(wr!=1) return 1;
 377   }
 378   return 0;
 379 }
 380
 381 wt_node_internal * wt_node_internal::load(FILE *fp) {
 382   uint rd;
 383   if(fread(&rd,sizeof(uint),1,fp)!=1) return NULL;
 384   if(rd!=WT_NODE_INTERNAL_HDR) return NULL;
 385   wt_node_internal * ret = new wt_node_internal();
 386   ret->bitmap = static_bitsequence::load(fp);
 387   ret->left_child = wt_node::load(fp);
 388   ret->right_child = wt_node::load(fp);
 389   return ret;
 390 }