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  * @cvs-id $Id$
  25  */
  26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  27 # include "config.h"
  28 #endif
  29
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <assert.h>
  32
  33 #include "bitset.h"
  34 #include "bipartite.h"
  35 #include "xmalloc.h"
  36
  37 struct _bipartite_t {
  38         int n_left, n_right;
  39         bitset_t *adj[1];
  40 };
  41
  42 bipartite_t *bipartite_new(int n_left, int n_right)
  43 {
  44         bipartite_t *gr = XMALLOCFZ(bipartite_t, adj, n_left);
  45         int i;
  46
  47         gr->n_left = n_left;
  48         gr->n_right = n_right;
  49
  50         for(i = 0; i < n_left; ++i)
  51                 gr->adj[i] = bitset_malloc(n_right);
  52
  53         return gr;
  54 }
  55
  56 void bipartite_free(bipartite_t *gr)
  57 {
  58         int i;
  59         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  60                 bitset_free(gr->adj[i]);
  61         free(gr);
  62 }
  63
  64 void bipartite_add(bipartite_t *gr, int i, int j)
  65 {
  66         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  67         bitset_set(gr->adj[i], j);
  68 }
  69
  70 void bipartite_remv(bipartite_t *gr, int i, int j)
  71 {
  72         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  73         bitset_clear(gr->adj[i], j);
  74 }
  75
  76 int bipartite_adj(const bipartite_t *gr, int i, int j)
  77 {
  78         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  79         return bitset_is_set(gr->adj[i], j);
  80 }
  81
  82 static int apply_alternating_path(const bipartite_t *gr, int *matching,
  83                 bitset_t *matched_left, bitset_t *matched_right)
  84 {
  85         int left, right;
  86         int done_something = 0;
  87         bitset_t *tmp = bitset_alloca(gr->n_right);
  88
  89         for(left = 0; left < gr->n_left; ++left) {
  90                 bitset_t *left_adj = gr->adj[left];
  91                 int i;
  92
  93                 bitset_copy(tmp, left_adj);
  94
  95                 if(matching[left] >= 0) {
  96                         int old_right = matching[left];
  97
  98                         /* Check of all neighbors of the left node are already matched.
  99                          * We cannot improve this edge then. */
 100                         if(bitset_contains(left_adj, matched_right))
 101                                 continue;
 102
 103                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 104                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 105
 106                         assert(right != -1);
 107
 108                         /*
 109                                 We have to find another left node which has the old right one as a neighbor.
 110                                 This node must not be part of a matching
 111                         */
 112                         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
 113                                 if(i != left && bitset_is_set(gr->adj[i], old_right) && !bitset_is_set(matched_left, i))
 114                                         break;
 115
 116                         /* If no such node can be found, exit. */
 117                         if(i >= gr->n_left)
 118                                 continue;
 119
 120                         /* Else, we can improve this edge. */
 121                         matching[left] = right;
 122                         matching[i] = old_right;
 123                         bitset_set(matched_left, i);
 124                         bitset_set(matched_right, right);
 125                         done_something = 1;
 126                 }
 127
 128
 129                 /* We have to create a new single edge */
 130                 else {
 131                         assert(!bitset_is_set(matched_left, left));
 132
 133                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 134                         if(bitset_popcnt(tmp) == 0)
 135                                 continue;
 136
 137                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 138                         assert(!bitset_is_set(matched_right, right));
 139                         matching[left] = right;
 140                         bitset_set(matched_left, left);
 141                         bitset_set(matched_right, right);
 142                         done_something = 1;
 143                 }
 144         }
 145
 146         return done_something;
 147 }
 148
 149 void bipartite_matching(const bipartite_t *gr, int *matching)
 150 {
 151         bitset_t *matched_left = bitset_alloca(gr->n_left);
 152         bitset_t *matched_right = bitset_alloca(gr->n_right);
 153
 154         memset(matching, -1, gr->n_left * sizeof(int));
 155         while(apply_alternating_path(gr, matching, matched_left, matched_right));
 156 }
 157
 158 void bipartite_dump_f(FILE *f, const bipartite_t *gr)
 159 {
 160         int i;
 161
 162         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i) {
 163                 fprintf(f, "%d: ", i);
 164                 bitset_fprint(f, gr->adj[i]);
 165                 fprintf(f, "\n");
 166         }
 167 }
 168
 169 void bipartite_dump(const char *name, const bipartite_t *gr) {
 170         FILE *f = fopen(name, "w");
 171
 172         if (f) {
 173                 bipartite_dump_f(f, gr);
 174                 fclose(f);
 175         }
 176 }