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

   1 /*
   2  * This file is part of libFirm.
   3  * Copyright (C) 2012 University of Karlsruhe.
   4  */
   5
   6 /**
   7  * @file
   8  * @brief   Specialized implementation for perfect bipartite matching.
   9  * @author  Sebastian Hack
  10  */
  11 #include "config.h"
  12
  13 #include <stdio.h>
  14 #include <assert.h>
  15
  16 #include "bitset.h"
  17 #include "bipartite.h"
  18 #include "xmalloc.h"
  19
  20 struct bipartite_t {
  21         int n_left, n_right;
  22         bitset_t *adj[1];
  23 };
  24
  25 bipartite_t *bipartite_new(int n_left, int n_right)
  26 {
  27         bipartite_t *gr = XMALLOCFZ(bipartite_t, adj, n_left);
  28         int i;
  29
  30         gr->n_left = n_left;
  31         gr->n_right = n_right;
  32
  33         for (i = 0; i < n_left; ++i)
  34                 gr->adj[i] = bitset_malloc(n_right);
  35
  36         return gr;
  37 }
  38
  39 void bipartite_free(bipartite_t *gr)
  40 {
  41         int i;
  42         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  43                 bitset_free(gr->adj[i]);
  44         free(gr);
  45 }
  46
  47 void bipartite_add(bipartite_t *gr, int i, int j)
  48 {
  49         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  50         bitset_set(gr->adj[i], j);
  51 }
  52
  53 void bipartite_remv(bipartite_t *gr, int i, int j)
  54 {
  55         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  56         bitset_clear(gr->adj[i], j);
  57 }
  58
  59 int bipartite_adj(const bipartite_t *gr, int i, int j)
  60 {
  61         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  62         return bitset_is_set(gr->adj[i], j);
  63 }
  64
  65 static int apply_alternating_path(const bipartite_t *gr, int *matching,
  66                 bitset_t *matched_left, bitset_t *matched_right)
  67 {
  68         int left, right;
  69         int done_something = 0;
  70         bitset_t *tmp = bitset_alloca(gr->n_right);
  71
  72         for (left = 0; left < gr->n_left; ++left) {
  73                 bitset_t *left_adj = gr->adj[left];
  74                 int i;
  75
  76                 bitset_copy(tmp, left_adj);
  77
  78                 if (matching[left] >= 0) {
  79                         int old_right = matching[left];
  80
  81                         /* Check of all neighbors of the left node are already matched.
  82                          * We cannot improve this edge then. */
  83                         if (bitset_contains(left_adj, matched_right))
  84                                 continue;
  85
  86                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
  87                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
  88
  89                         assert(right != -1);
  90
  91                         /*
  92                                 We have to find another left node which has the old right one as a neighbor.
  93                                 This node must not be part of a matching
  94                         */
  95                         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  96                                 if (i != left && bitset_is_set(gr->adj[i], old_right) && !bitset_is_set(matched_left, i))
  97                                         break;
  98
  99                         /* If no such node can be found, exit. */
 100                         if (i >= gr->n_left)
 101                                 continue;
 102
 103                         /* Else, we can improve this edge. */
 104                         matching[left] = right;
 105                         matching[i] = old_right;
 106                         bitset_set(matched_left, i);
 107                         bitset_set(matched_right, right);
 108                         done_something = 1;
 109                 }
 110
 111
 112                 /* We have to create a new single edge */
 113                 else {
 114                         assert(!bitset_is_set(matched_left, left));
 115
 116                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 117                         if (bitset_is_empty(tmp))
 118                                 continue;
 119
 120                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 121                         assert(!bitset_is_set(matched_right, right));
 122                         matching[left] = right;
 123                         bitset_set(matched_left, left);
 124                         bitset_set(matched_right, right);
 125                         done_something = 1;
 126                 }
 127         }
 128
 129         return done_something;
 130 }
 131
 132 void bipartite_matching(const bipartite_t *gr, int *matching)
 133 {
 134         bitset_t *matched_left = bitset_alloca(gr->n_left);
 135         bitset_t *matched_right = bitset_alloca(gr->n_right);
 136
 137         memset(matching, -1, gr->n_left * sizeof(int));
 138         while (apply_alternating_path(gr, matching, matched_left, matched_right)) {
 139         }
 140 }
 141
 142 void bipartite_dump_f(FILE *f, const bipartite_t *gr)
 143 {
 144         int i;
 145
 146         for (i = 0; i < gr->n_left; ++i) {
 147                 fprintf(f, "%d: ", i);
 148                 bitset_fprint(f, gr->adj[i]);
 149                 fprintf(f, "\n");
 150         }
 151 }
 152
 153 void bipartite_dump(const char *name, const bipartite_t *gr)
 154 {
 155         FILE *f = fopen(name, "w");
 156
 157         if (f) {
 158                 bipartite_dump_f(f, gr);
 159                 fclose(f);
 160         }
 161 }