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