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         int i, size;
  45         bipartite_t *gr;
  46
  47         size = n_left > 0 ? n_left - 1 : 0;
  48         gr = xmalloc(sizeof(*gr) + size * sizeof(void *));
  49         memset(gr, 0, sizeof(*gr));
  50
  51         gr->n_left = n_left;
  52         gr->n_right = n_right;
  53
  54         for(i = 0; i < n_left; ++i)
  55                 gr->adj[i] = bitset_malloc(n_right);
  56
  57         return gr;
  58 }
  59
  60 void bipartite_free(bipartite_t *gr)
  61 {
  62         int i;
  63         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
  64                 bitset_free(gr->adj[i]);
  65         free(gr);
  66 }
  67
  68 void bipartite_add(bipartite_t *gr, int i, int j)
  69 {
  70         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  71         bitset_set(gr->adj[i], j);
  72 }
  73
  74 void bipartite_remv(bipartite_t *gr, int i, int j)
  75 {
  76         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  77         bitset_clear(gr->adj[i], j);
  78 }
  79
  80 int bipartite_adj(const bipartite_t *gr, int i, int j)
  81 {
  82         assert(i < gr->n_left && j < gr->n_right);
  83         return bitset_is_set(gr->adj[i], j);
  84 }
  85
  86 static int apply_alternating_path(const bipartite_t *gr, int *matching,
  87                 bitset_t *matched_left, bitset_t *matched_right)
  88 {
  89         int left, right;
  90         int done_something = 0;
  91         bitset_t *tmp = bitset_alloca(gr->n_right);
  92
  93         for(left = 0; left < gr->n_left; ++left) {
  94                 bitset_t *left_adj = gr->adj[left];
  95                 int i;
  96
  97                 bitset_copy(tmp, left_adj);
  98
  99                 if(matching[left] >= 0) {
 100                         int old_right = matching[left];
 101
 102                         /* Check of all neighbors of the left node are already matched.
 103                          * We cannot improve this edge then. */
 104                         if(bitset_contains(left_adj, matched_right))
 105                                 continue;
 106
 107                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 108                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 109
 110                         assert(right != -1);
 111
 112                         /*
 113                                 We have to find another left node which has the old right one as a neighbor.
 114                                 This node must not be part of a matching
 115                         */
 116                         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i)
 117                                 if(i != left && bitset_is_set(gr->adj[i], old_right) && !bitset_is_set(matched_left, i))
 118                                         break;
 119
 120                         /* If no such node can be found, exit. */
 121                         if(i >= gr->n_left)
 122                                 continue;
 123
 124                         /* Else, we can improve this edge. */
 125                         matching[left] = right;
 126                         matching[i] = old_right;
 127                         bitset_set(matched_left, i);
 128                         bitset_set(matched_right, right);
 129                         done_something = 1;
 130                 }
 131
 132
 133                 /* We have to create a new single edge */
 134                 else {
 135                         assert(!bitset_is_set(matched_left, left));
 136
 137                         bitset_andnot(tmp, matched_right);
 138                         if(bitset_popcnt(tmp) == 0)
 139                                 continue;
 140
 141                         right = bitset_next_set(tmp, 0);
 142                         assert(!bitset_is_set(matched_right, right));
 143                         matching[left] = right;
 144                         bitset_set(matched_left, left);
 145                         bitset_set(matched_right, right);
 146                         done_something = 1;
 147                 }
 148         }
 149
 150         return done_something;
 151 }
 152
 153 void bipartite_matching(const bipartite_t *gr, int *matching)
 154 {
 155         bitset_t *matched_left = bitset_alloca(gr->n_left);
 156         bitset_t *matched_right = bitset_alloca(gr->n_right);
 157
 158         memset(matching, -1, gr->n_left * sizeof(int));
 159         while(apply_alternating_path(gr, matching, matched_left, matched_right));
 160 }
 161
 162 void bipartite_dump_f(FILE *f, const bipartite_t *gr)
 163 {
 164         int i;
 165
 166         for(i = 0; i < gr->n_left; ++i) {
 167                 fprintf(f, "%d: ", i);
 168                 bitset_fprint(f, gr->adj[i]);
 169                 fprintf(f, "\n");
 170         }
 171 }
 172
 173 void bipartite_dump(const char *name, const bipartite_t *gr) {
 174         FILE *f = fopen(name, "w");
 175
 176         if (f) {
 177                 bipartite_dump_f(f, gr);
 178                 fclose(f);
 179         }
 180 }