]> git.meshlink.io Git - meshlink/blob - lib/avl_tree.c
Changed drastically because it didn't work correctly:
[meshlink] / lib / avl_tree.c
1 /*
2     avl_tree.c -- avl_ tree and linked list convenience
3     Copyright (C) 1998 Michael H. Buselli
4                   2000,2001 Ivo Timmermans <itimmermans@bigfoot.com>,
5                   2000,2001 Guus Sliepen <guus@sliepen.warande.net>
6                   2000,2001 Wessel Dankers <wsl@nl.linux.org>
7
8     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9     it under the terms of the GNU General Public License as published by
10     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11     (at your option) any later version.
12
13     This program is distributed in the hope that it will be useful,
14     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16     GNU General Public License for more details.
17
18     You should have received a copy of the GNU General Public License
19     along with this program; if not, write to the Free Software
20     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
21
22     Original AVL tree library by Michael H. Buselli <cosine@cosine.org>.
23
24     Modified 2000-11-28 by Wessel Dankers <wsl@nl.linux.org> to use counts
25     instead of depths, to add the ->next and ->prev and to generally obfuscate
26     the code. Mail me if you found a bug.
27
28     Cleaned up and incorporated some of the ideas from the red-black tree
29     library for inclusion into tinc (http://tinc.nl.linux.org/) by
30     Guus Sliepen <guus@sliepen.warande.net>.
31
32     $Id: avl_tree.c,v 1.1.2.7 2001/02/27 16:50:29 guus Exp $
33 */
34
35 #include <stdio.h>
36 #include <stdlib.h>
37 #include <xalloc.h>
38
39 #include "avl_tree.h"
40
41 #ifdef AVL_COUNT
42 #define AVL_NODE_COUNT(n)  ((n) ? (n)->count : 0)
43 #define AVL_L_COUNT(n)     (AVL_NODE_COUNT((n)->left))
44 #define AVL_R_COUNT(n)     (AVL_NODE_COUNT((n)->right))
45 #define AVL_CALC_COUNT(n)  (AVL_L_COUNT(n) + AVL_R_COUNT(n) + 1)
46 #endif
47
48 #ifdef AVL_DEPTH
49 #define AVL_NODE_DEPTH(n)  ((n) ? (n)->depth : 0)
50 #define L_AVL_DEPTH(n)     (AVL_NODE_DEPTH((n)->left))
51 #define R_AVL_DEPTH(n)     (AVL_NODE_DEPTH((n)->right))
52 #define AVL_CALC_DEPTH(n)  ((L_AVL_DEPTH(n)>R_AVL_DEPTH(n)?L_AVL_DEPTH(n):R_AVL_DEPTH(n)) + 1)
53 #endif
54
55 #ifndef AVL_DEPTH
56 int lg(unsigned int u)
57 {
58   int r = 1;
59   if (!u)
60     return 0;
61   if (u & 0xffff0000)
62   {
63     u >>= 16;
64     r += 16;
65   }
66   if (u & 0x0000ff00)
67   {
68     u >>= 8;
69     r += 8;
70   }
71   if (u & 0x000000f0)
72   {
73     u >>= 4;
74     r += 4;
75   }
76   if (u & 0x0000000c)
77   {
78     u >>= 2;
79     r += 2;
80   }
81   if (u & 0x00000002)
82     r++;
83   return r;
84 }
85 #endif
86
87 /* Internal helper functions */
88
89 int avl_check_balance(avl_node_t *node)
90 {
91 #ifdef AVL_DEPTH
92   int d;
93   d = R_AVL_DEPTH(node) - L_AVL_DEPTH(node);
94   return d < -1 ? -1 : d > 1 ? 1 : 0;
95 #else
96 /*      int d;
97  *      d = lg(AVL_R_COUNT(node)) - lg(AVL_L_COUNT(node));
98  *      d = d<-1?-1:d>1?1:0;
99  */
100   int pl, r;
101
102   pl = lg(AVL_L_COUNT(node));
103   r = AVL_R_COUNT(node);
104
105   if (r >> pl + 1)
106     return 1;
107   if (pl < 2 || r >> pl - 2)
108     return 0;
109   return -1;
110 #endif
111 }
112
113 void avl_rebalance(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
114 {
115   avl_node_t *child;
116   avl_node_t *gchild;
117   avl_node_t *parent;
118   avl_node_t **superparent;
119
120   parent = node;
121
122   while (node)
123   {
124     parent = node->parent;
125
126     superparent = parent ? node == parent->left ? &parent->left : &parent->right : &tree->root;
127
128     switch (avl_check_balance(node))
129     {
130     case -1:
131       child = node->left;
132 #ifdef AVL_DEPTH
133       if(L_AVL_DEPTH(child) >= R_AVL_DEPTH(child)) {
134 #else
135       if (AVL_L_COUNT(child) >= AVL_R_COUNT(child))
136       {
137 #endif
138         node->left = child->right;
139         if (node->left)
140           node->left->parent = node;
141         child->right = node;
142         node->parent = child;
143         *superparent = child;
144         child->parent = parent;
145 #ifdef AVL_COUNT
146         node->count = AVL_CALC_COUNT(node);
147         child->count = AVL_CALC_COUNT(child);
148 #endif
149 #ifdef AVL_DEPTH
150         node->depth = AVL_CALC_DEPTH(node);
151         child->depth = AVL_CALC_DEPTH(child);
152 #endif
153       } else
154       {
155         gchild = child->right;
156         node->left = gchild->right;
157         if (node->left)
158           node->left->parent = node;
159         child->right = gchild->left;
160         if (child->right)
161           child->right->parent = child;
162         gchild->right = node;
163         if (gchild->right)
164           gchild->right->parent = gchild;
165         gchild->left = child;
166         if (gchild->left)
167           gchild->left->parent = gchild;
168         *superparent = gchild;
169         gchild->parent = parent;
170 #ifdef AVL_COUNT
171         node->count = AVL_CALC_COUNT(node);
172         child->count = AVL_CALC_COUNT(child);
173         gchild->count = AVL_CALC_COUNT(gchild);
174 #endif
175 #ifdef AVL_DEPTH
176         node->depth = AVL_CALC_DEPTH(node);
177         child->depth = AVL_CALC_DEPTH(child);
178         gchild->depth = AVL_CALC_DEPTH(gchild);
179 #endif
180       }
181       break;
182     case 1:
183       child = node->right;
184 #ifdef AVL_DEPTH
185       if(R_AVL_DEPTH(child) >= L_AVL_DEPTH(child)) {
186 #else
187       if (AVL_R_COUNT(child) >= AVL_L_COUNT(child))
188       {
189 #endif
190         node->right = child->left;
191         if (node->right)
192           node->right->parent = node;
193         child->left = node;
194         node->parent = child;
195         *superparent = child;
196         child->parent = parent;
197 #ifdef AVL_COUNT
198         node->count = AVL_CALC_COUNT(node);
199         child->count = AVL_CALC_COUNT(child);
200 #endif
201 #ifdef AVL_DEPTH
202         node->depth = AVL_CALC_DEPTH(node);
203         child->depth = AVL_CALC_DEPTH(child);
204 #endif
205       } else
206       {
207         gchild = child->left;
208         node->right = gchild->left;
209         if (node->right)
210           node->right->parent = node;
211         child->left = gchild->right;
212         if (child->left)
213           child->left->parent = child;
214         gchild->left = node;
215         if (gchild->left)
216           gchild->left->parent = gchild;
217         gchild->right = child;
218         if (gchild->right)
219           gchild->right->parent = gchild;
220         *superparent = gchild;
221         gchild->parent = parent;
222 #ifdef AVL_COUNT
223         node->count = AVL_CALC_COUNT(node);
224         child->count = AVL_CALC_COUNT(child);
225         gchild->count = AVL_CALC_COUNT(gchild);
226 #endif
227 #ifdef AVL_DEPTH
228         node->depth = AVL_CALC_DEPTH(node);
229         child->depth = AVL_CALC_DEPTH(child);
230         gchild->depth = AVL_CALC_DEPTH(gchild);
231 #endif
232       }
233       break;
234     default:
235 #ifdef AVL_COUNT
236       node->count = AVL_CALC_COUNT(node);
237 #endif
238 #ifdef AVL_DEPTH
239       node->depth = AVL_CALC_DEPTH(node);
240 #endif
241     }
242     node = parent;
243   }
244 }
245
246 /* (De)constructors */
247
248 avl_tree_t *avl_alloc_tree(avl_compare_t compare, avl_action_t delete)
249 {
250   avl_tree_t *tree;
251   
252   tree = xmalloc_and_zero(sizeof(avl_tree_t));
253   tree->compare = compare;
254   tree->delete = delete;
255
256   return tree;
257 }
258
259 void avl_free_tree(avl_tree_t *tree)
260 {
261   free(tree);
262 }
263
264 avl_node_t *avl_alloc_node(void)
265 {
266   avl_node_t *node;
267   
268   node = xmalloc_and_zero(sizeof(avl_node_t));
269   
270   return node;
271 }
272
273 void avl_free_node(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
274 {
275   if(node->data && tree->delete)
276     tree->delete(node->data);
277   free(node);    
278 }
279
280 /* Searching */
281
282 void *avl_search(const avl_tree_t *tree, const void *data)
283 {
284   avl_node_t *node;
285   
286   node = avl_search_node(tree, data);
287
288   return node?node->data:NULL;
289 }
290
291 void *avl_search_closest(const avl_tree_t *tree, const void *data, int *result)
292 {
293   avl_node_t *node;
294   
295   node = avl_search_closest_node(tree, data, result);
296
297   return node?node->data:NULL;
298 }
299
300 void *avl_search_closest_smaller(const avl_tree_t *tree, const void *data)
301 {
302   avl_node_t *node;
303   
304   node = avl_search_closest_smaller_node(tree, data);
305
306   return node?node->data:NULL;
307 }
308
309 void *avl_search_closest_greater(const avl_tree_t *tree, const void *data)
310 {
311   avl_node_t *node;
312   
313   node = avl_search_closest_greater_node(tree, data);
314
315   return node?node->data:NULL;
316 }
317
318 avl_node_t *avl_search_node(const avl_tree_t *tree, const void *data)
319 {
320   avl_node_t *node;
321   int result;
322  
323   node = avl_search_closest_node(tree, data, &result);
324   
325   return result?NULL:node;
326 }
327
328 avl_node_t *avl_search_closest_node(const avl_tree_t *tree, const void *data, int *result)
329 {
330   avl_node_t *node;
331   int c;
332
333   node = tree->root;
334
335   if (!node)
336   {
337     if(result)
338       *result = 0;
339     return NULL;
340   }
341
342   for (;;)
343   {
344     c = tree->compare(data, node->data);
345
346     if (c < 0)
347     {
348       if (node->left)
349         node = node->left;
350       else
351       {
352         if(result)
353           *result = -1;
354         break;
355       }
356     }
357     else if (c > 0)
358     {
359       if (node->right)
360         node = node->right;
361       else
362       {
363         if(result)
364           *result = 1;
365         break;
366       }
367     }
368     else
369     {
370       if(result)
371         *result = 0;
372       break;
373     }
374   }
375
376   return node;
377 }
378
379 avl_node_t *avl_search_closest_smaller_node(const avl_tree_t *tree, const void *data)
380 {
381   avl_node_t *node;
382   int result;
383   
384   node = avl_search_closest_node(tree, data, &result);
385   
386   if(result < 0)
387     node = node->prev;
388   
389   return node;
390 }
391
392 avl_node_t *avl_search_closest_greater_node(const avl_tree_t *tree, const void *data)
393 {
394   avl_node_t *node;
395   int result;
396   
397   node = avl_search_closest_node(tree, data, &result);
398   
399   if(result > 0)
400     node = node->next;
401   
402   return node;
403 }
404
405 /* Insertion and deletion */
406
407 avl_node_t *avl_insert(avl_tree_t *tree, void *data)
408 {
409   avl_node_t *closest, *new;
410   int result;
411
412   if (!tree->root)
413   {
414     new = avl_alloc_node();
415     new->data = data;
416     avl_insert_top(tree, new);
417   }
418   else
419   {
420     closest = avl_search_closest_node(tree, data, &result);
421     switch(result)
422     {
423       case -1:
424         new = avl_alloc_node();
425         new->data = data;
426         avl_insert_before(tree, closest, new);
427         break;
428       case 1:
429         new = avl_alloc_node();
430         new->data = data;
431         avl_insert_after(tree, closest, new);
432         break;
433       default:
434         return NULL;
435     }
436   }
437   
438 #ifdef AVL_COUNT
439   new->count = 1;
440 #endif
441 #ifdef AVL_DEPTH
442   new->depth = 1;
443 #endif
444
445   return new;
446 }
447
448 avl_node_t *avl_insert_node(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
449 {
450   avl_node_t *closest;
451   int result;
452
453   if (!tree->root)
454     avl_insert_top(tree, node);
455   else
456   {
457     closest = avl_search_closest_node(tree, node->data, &result);
458     switch(result)
459     {
460       case -1:
461         avl_insert_before(tree, closest, node);
462         break;
463       case 1:
464         avl_insert_after(tree, closest, node);
465         break;
466       case 0:
467         return NULL;
468     }
469   }
470   
471 #ifdef AVL_COUNT
472   node->count = 1;
473 #endif
474 #ifdef AVL_DEPTH
475   node->depth = 1;
476 #endif
477
478   return node;
479 }
480
481 void avl_insert_top(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
482 {
483   node->prev = node->next = node->parent = NULL;
484   tree->head = tree->tail = tree->root = node;
485 }
486
487 void avl_insert_before(avl_tree_t *tree, avl_node_t *before, avl_node_t *node)
488 {
489   if (!before)
490     return tree->tail ? avl_insert_after(tree, tree->tail, node) : avl_insert_top(tree, node);
491
492   node->next = before;
493   node->parent = before;
494   node->prev = before->prev;
495
496   if(before->left)
497     return avl_insert_after(tree, before->prev, node);
498
499   if (before->prev)
500     before->prev->next = node;
501   else
502     tree->head = node;
503
504   before->prev = node;
505   before->left = node;
506
507   avl_rebalance(tree, before->parent);
508 }
509
510 void avl_insert_after(avl_tree_t *tree, avl_node_t *after, avl_node_t *node)
511 {
512   if (!after)
513     return tree->head ? avl_insert_before(tree, tree->head, node) : avl_insert_top(tree, node);
514
515   if(after->right)
516     return avl_insert_before(tree, after->next, node);
517
518   node->prev = after;
519   node->parent = after;
520   node->next = after->next;
521
522   if (after->next)
523     after->next->prev = node;
524   else
525     tree->tail = node;
526     
527   after->next = node;
528   after->right = node;
529
530   avl_rebalance(tree, after->parent);
531 }
532
533 avl_node_t *avl_unlink(avl_tree_t *tree, void *data)
534 {
535   avl_node_t *node;
536   
537   node = avl_search_node(tree, data);
538
539   if(node)
540     avl_unlink_node(tree, node);
541
542   return node;
543 }
544
545 void avl_unlink_node(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
546 {
547   avl_node_t *parent;
548   avl_node_t **superparent;
549   avl_node_t *subst, *left, *right;
550   avl_node_t *balnode;
551
552   if (node->prev)
553     node->prev->next = node->next;
554   else
555     tree->head = node->next;
556   if (node->next)
557     node->next->prev = node->prev;
558   else
559     tree->tail = node->prev;
560
561   parent = node->parent;
562
563   superparent = parent ? node == parent->left ? &parent->left : &parent->right : &tree->root;
564
565   left = node->left;
566   right = node->right;
567   if (!left)
568   {
569     *superparent = right;
570     if (right)
571       right->parent = parent;
572     balnode = parent;
573   } else if (!right)
574   {
575     *superparent = left;
576     left->parent = parent;
577     balnode = parent;
578   } else
579   {
580     subst = node->prev;
581     if (subst == left)
582     {
583       balnode = subst;
584     } else
585     {
586       balnode = subst->parent;
587       balnode->right = subst->left;
588       if (balnode->right)
589         balnode->right->parent = balnode;
590       subst->left = left;
591       left->parent = subst;
592     }
593     subst->right = right;
594     subst->parent = parent;
595     right->parent = subst;
596     *superparent = subst;
597   }
598
599   avl_rebalance(tree, balnode);
600 }
601
602 void avl_delete_node(avl_tree_t *tree, avl_node_t *node)
603 {
604   avl_unlink_node(tree, node);
605   avl_free_node(tree, node);
606 }
607
608 void avl_delete(avl_tree_t *tree, void *data)
609 {
610   avl_node_t *node;
611
612   node = avl_search_node(tree, data);
613
614   if (node)
615     avl_delete_node(tree, node);
616 }
617
618 /* Fast tree cleanup */
619
620 void avl_delete_tree(avl_tree_t *tree)
621 {
622   avl_node_t *node, *next;
623   
624   for(node = tree->root; node; node = next)
625   {
626     next = node->next;
627     avl_free_node(tree, node);
628   }
629   
630   avl_free_tree(tree);
631 }
632
633 /* Tree walking */
634
635 void avl_foreach(avl_tree_t *tree, avl_action_t action)
636 {
637   avl_node_t *node, *next;
638   
639   for(node = tree->head; node; node = next)
640     {
641       next = node->next;
642       action(node->data);
643     }
644 }
645
646 void avl_foreach_node(avl_tree_t *tree, avl_action_t action)
647 {
648   avl_node_t *node, *next;
649   
650   for(node = tree->head; node; node = next)
651     {
652       next = node->next;
653       action(node);
654     }
655 }
656
657 /* Indexing */
658
659 #ifdef AVL_COUNT
660 unsigned int avl_count(avl_tree_t *tree)
661 {
662   return AVL_NODE_COUNT(tree->root);
663 }
664
665 avl_node_t *avl_get_node(const avl_tree_t *tree, unsigned int index)
666 {
667   avl_node_t *node;
668   unsigned int c;
669
670   node = tree->root;
671
672   while (node)
673   {
674     c = AVL_L_COUNT(node);
675
676     if (index < c)
677     {
678       node = node->left;
679     } else if (index > c)
680     {
681       node = node->right;
682       index -= c + 1;
683     } else
684     {
685       return node;
686     }
687   }
688   
689   return NULL;
690 }
691
692 unsigned int avl_index(const avl_node_t *node)
693 {
694   avl_node_t *next;
695   unsigned int index;
696
697   index = AVL_L_COUNT(node);
698
699   while ((next = node->parent))
700   {
701     if (node == next->right)
702       index += AVL_L_COUNT(next) + 1;
703     node = next;
704   }
705
706   return index;
707 }
708 #endif
709 #ifdef AVL_DEPTH
710 unsigned int avl_depth(avl_tree_t *tree)
711 {
712   return AVL_NODE_DEPTH(tree->root);
713 }
714 #endif