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

   1 /*
   2  * Specialized implementation for perfect bipartite matching.
   3  * @author Sebastian Hack
   4  * @cvs-id $Id$
   5  */
   6
   7 #ifdef HAVE_CONFIG_H
   8 # include "config.h"
   9 #endif
  10
  11 #include <stdio.h>
  12 #include <assert.h>
  13
  14 #include "bitset.h"
  15 #include "bipartite.h"
  16 #include "xmalloc.h"
  17
  18 struct _bipartite_t {
  19         int n_left, n_right;
  20         bitset_t *adj[1];
  21 };
  22
  23 bipartite_t *bipartite_new(int n_left, int n_right)
  24 {
  25         int i, size;
  26         bipartite_t *gr;
  27
  28         size = n_left > 0 ? n_left - 1 : 0;
  29         gr = xmalloc(sizeof(*gr) + size * sizeof(void *));
  30         memset(gr, 0, sizeof(*gr));
  31
  32         gr->n_left = n_left;
  33         gr->n_right = n_right;
  34
  35         for(i = 0; i < n_left; ++i)
  36                 gr->adj[i] = bitset_malloc(n_right);
  37
  38         return gr;
  39 }
  40
  41 void bipartite_free(bipartite_t *gr)
  42 {
  43         int i;
  44         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  45                 bitset_free(gr->adj[i]);
  46         free(gr);
  47 }
  48
  49 void bipartite_add(bipartite_t *gr, int i, int j)
  50 {
  51         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  52         bitset_set(gr->adj[i], j);
  53 }
  54
  55 void bipartite_remv(bipartite_t *gr, int i, int j)
  56 {
  57         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  58         bitset_clear(gr->adj[i], j);
  59 }
  60
  61 int bipartite_adj(const bipartite_t *gr, int i, int j)
  62 {
  63         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  64         return bitset_is_set(gr->adj[i], j);
  65 }
  66
  67 static int apply_alternating_path(const bipartite_t *gr, int *matching,
  68                 bitset_t *matched_left, bitset_t *matched_right)
  69 {
  70         int left, right;
  71         int done_something = 0;
  72         bitset_t *tmp = bitset_alloca(gr->n_right);
  73
  74         for(left = 0; left < gr->n_left; ++left) {
  75                 bitset_t *left_adj = gr->adj[left];
  76                 int i;
  77
  78                 bitset_copy(tmp, left_adj);
  79
  80                 if(matching[left] >= 0) {
  81                         int old_right = matching[left];
  82
  83                         /* Check of all neighbors of the left node are already matched.
  84                          * We cannot improve this edge then. */
  85                         if(bitset_contains(left_adj, matched_right))
  86                                 continue;
  87
  88                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
  89                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
  90
  91                         assert(right != -1);
  92
  93                         /*
  94                                 We have to find another left node which has the old right one as a neighbor.
  95                                 This node must not be part of a matching
  96                         */
  97                         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  98                                 if(i != left && bitset_is_set(gr->adj[i], old_right) && !bitset_is_set(matched_left, i))
  99                                         break;
 100
 101                         /* If no such node can be found, exit. */
 102                         if(i >= gr->n_left)
 103                                 continue;
 104
 105                         /* Else, we can improve this edge. */
 106                         matching[left] = right;
 107                         matching[i] = old_right;
 108                         bitset_set(matched_left, i);
 109                         bitset_set(matched_right, right);
 110                         done_something = 1;
 111                 }
 112
 113
 114                 /* We have to create a new single edge */
 115                 else {
 116                         assert(!bitset_is_set(matched_left, left));
 117
 118                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 119                         if(bitset_popcnt(tmp) == 0)
 120                                 continue;
 121
 122                         right = bitset_min(tmp);
 123                         assert(!bitset_is_set(matched_right, right));
 124                         matching[left] = right;
 125                         bitset_set(matched_left, left);
 126                         bitset_set(matched_right, right);
 127                         done_something = 1;
 128                 }
 129         }
 130
 131         return done_something;
 132 }
 133
 134 void bipartite_matching(const bipartite_t *gr, int *matching)
 135 {
 136         bitset_t *matched_left = bitset_alloca(gr->n_left);
 137         bitset_t *matched_right = bitset_alloca(gr->n_right);
 138
 139         memset(matching, -1, gr->n_left * sizeof(int));
 140         while(apply_alternating_path(gr, matching, matched_left, matched_right));
 141 }
 142
 143 void bipartite_dump_f(FILE *f, const bipartite_t *gr)
 144 {
 145         int i;
 146
 147         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i) {
 148                 fprintf(f, "%d: ", i);
 149                 bitset_fprint(f, gr->adj[i]);
 150                 fprintf(f, "\n");
 151         }
 152 }
 153
 154 void bipartite_dump(const char *name, const bipartite_t *gr) {
 155         FILE *f = fopen(name, "w");
 156
 157         if (f) {
 158                 bipartite_dump_f(f, gr);
 159                 fclose(f);
 160         }
 161 }