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