nsz Git - libfirm/blob - ir/adt/bipartite.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief   Specialized implementation for perfect bipartite matching.
  23  * @author  Sebastian Hack
  24  */
  25 #include "config.h"
  26
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <assert.h>
  29
  30 #include "bitset.h"
  31 #include "bipartite.h"
  32 #include "xmalloc.h"
  33
  34 struct bipartite_t {
  35         int n_left, n_right;
  36         bitset_t *adj[1];
  37 };
  38
  39 bipartite_t *bipartite_new(int n_left, int n_right)
  40 {
  41         bipartite_t *gr = XMALLOCFZ(bipartite_t, adj, n_left);
  42         int i;
  43
  44         gr->n_left = n_left;
  45         gr->n_right = n_right;
  46
  47         for (i = 0; i < n_left; ++i)
  48                 gr->adj[i] = bitset_malloc(n_right);
  49
  50         return gr;
  51 }
  52
  53 void bipartite_free(bipartite_t *gr)
  54 {
  55         int i;
  56         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  57                 bitset_free(gr->adj[i]);
  58         free(gr);
  59 }
  60
  61 void bipartite_add(bipartite_t *gr, int i, int j)
  62 {
  63         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  64         bitset_set(gr->adj[i], j);
  65 }
  66
  67 void bipartite_remv(bipartite_t *gr, int i, int j)
  68 {
  69         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  70         bitset_clear(gr->adj[i], j);
  71 }
  72
  73 int bipartite_adj(const bipartite_t *gr, int i, int j)
  74 {
  75         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  76         return bitset_is_set(gr->adj[i], j);
  77 }
  78
  79 static int apply_alternating_path(const bipartite_t *gr, int *matching,
  80                 bitset_t *matched_left, bitset_t *matched_right)
  81 {
  82         int left, right;
  83         int done_something = 0;
  84         bitset_t *tmp = bitset_alloca(gr->n_right);
  85
  86         for (left = 0; left < gr->n_left; ++left) {
  87                 bitset_t *left_adj = gr->adj[left];
  88                 int i;
  89
  90                 bitset_copy(tmp, left_adj);
  91
  92                 if (matching[left] >= 0) {
  93                         int old_right = matching[left];
  94
  95                         /* Check of all neighbors of the left node are already matched.
  96                          * We cannot improve this edge then. */
  97                         if (bitset_contains(left_adj, matched_right))
  98                                 continue;
  99
 100                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 101                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 102
 103                         assert(right != -1);
 104
 105                         /*
 106                                 We have to find another left node which has the old right one as a neighbor.
 107                                 This node must not be part of a matching
 108                         */
 109                         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i)
 110                                 if (i != left && bitset_is_set(gr->adj[i], old_right) && !bitset_is_set(matched_left, i))
 111                                         break;
 112
 113                         /* If no such node can be found, exit. */
 114                         if (i >= gr->n_left)
 115                                 continue;
 116
 117                         /* Else, we can improve this edge. */
 118                         matching[left] = right;
 119                         matching[i] = old_right;
 120                         bitset_set(matched_left, i);
 121                         bitset_set(matched_right, right);
 122                         done_something = 1;
 123                 }
 124
 125
 126                 /* We have to create a new single edge */
 127                 else {
 128                         assert(!bitset_is_set(matched_left, left));
 129
 130                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 131                         if (bitset_is_empty(tmp))
 132                                 continue;
 133
 134                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 135                         assert(!bitset_is_set(matched_right, right));
 136                         matching[left] = right;
 137                         bitset_set(matched_left, left);
 138                         bitset_set(matched_right, right);
 139                         done_something = 1;
 140                 }
 141         }
 142
 143         return done_something;
 144 }
 145
 146 void bipartite_matching(const bipartite_t *gr, int *matching)
 147 {
 148         bitset_t *matched_left = bitset_alloca(gr->n_left);
 149         bitset_t *matched_right = bitset_alloca(gr->n_right);
 150
 151         memset(matching, -1, gr->n_left * sizeof(int));
 152         while (apply_alternating_path(gr, matching, matched_left, matched_right)) {
 153         }
 154 }
 155
 156 void bipartite_dump_f(FILE *f, const bipartite_t *gr)
 157 {
 158         int i;
 159
 160         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i) {
 161                 fprintf(f, "%d: ", i);
 162                 bitset_fprint(f, gr->adj[i]);
 163                 fprintf(f, "\n");
 164         }
 165 }
 166
 167 void bipartite_dump(const char *name, const bipartite_t *gr)
 168 {
 169         FILE *f = fopen(name, "w");
 170
 171         if (f) {
 172                 bipartite_dump_f(f, gr);
 173                 fclose(f);
 174         }
 175 }