tupperware: add intrusive AVL tree
This commit is contained in:
parent
013981b79b
commit
0e9f8d615a
1
Makefile
1
Makefile
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@ -4,6 +4,7 @@ CPPFLAGS = -Iinclude/ -Itests/
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VPATH = src/ tests/
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VPATH = src/ tests/
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SRC = \
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SRC = \
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src/avl.c \
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src/list.c \
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src/list.c \
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OBJS = $(SRC:.c=.o)
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OBJS = $(SRC:.c=.o)
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66
include/tupperware/avl.h
Normal file
66
include/tupperware/avl.h
Normal file
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@ -0,0 +1,66 @@
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#ifndef TUPPERWARE_AVL_H
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#define TUPPERWARE_AVL_H
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#include <stdbool.h>
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#include <stddef.h>
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struct avl_node {
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struct avl_node *left;
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struct avl_node *right;
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int balance;
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};
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typedef int (*avl_cmp_f)(const struct avl_node *lhs,
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const struct avl_node *rhs, void *cookie);
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typedef void (*avl_map_f)(struct avl_node *n, void *cookie);
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typedef bool (*avl_filter_f)(struct avl_node *n, void *cookie);
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struct avl {
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avl_cmp_f cmp;
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void *cookie;
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struct avl_node *root;
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};
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#define CONTAINER_OF(Type, Field, Ptr) \
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((Type*)((char*)(Ptr) - offsetof(Type, Field)))
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#define AVL_NODE_INIT_VAL \
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((struct avl_node){ \
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.left = NULL, \
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||||||
|
.right = NULL, \
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|
.balance = 0, \
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})
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void avl_init(struct avl *tree, avl_cmp_f cmp, void *cookie);
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void avl_clear(struct avl *tree,
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void (*dtor)(struct avl_node *n, void *cookie), void *cookie);
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bool avl_insert(struct avl *tree,
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struct avl_node *v, struct avl_node **inserted);
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struct avl_node *avl_insert_or_update(struct avl *tree, struct avl_node *v);
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void avl_insert_multi(struct avl *tree, struct avl_node *v);
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struct avl_node *avl_remove(struct avl *tree, struct avl_node *v);
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bool avl_remove_at(struct avl *tree, struct avl_node *v);
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struct avl_node *avl_find(const struct avl *tree, const struct avl_node *v);
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struct avl_node *avl_lower_bound(const struct avl *tree,
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const struct avl_node *v);
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struct avl_node *avl_upper_bound(const struct avl *tree,
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const struct avl_node *v);
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bool avl_empty(const struct avl *tree);
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size_t avl_size(const struct avl *tree);
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size_t avl_height(const struct avl *tree);
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void avl_merge(struct avl *tree, struct avl *more);
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void avl_update(struct avl *tree, struct avl *more);
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void avl_merge_all(struct avl *tree, struct avl *more);
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void avl_prefix_map(struct avl *tree, avl_map_f map, void *cookie);
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void avl_infix_map(struct avl *tree, avl_map_f map, void *cookie);
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void avl_postfix_map(struct avl *tree, avl_map_f map, void *cookie);
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void avl_map_between(const struct avl *tree,
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struct avl_node *inter[2], avl_map_f map, void *cookie);
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||||||
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#endif /* !TUPPERWARE_AVL_H */
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418
src/avl.c
Normal file
418
src/avl.c
Normal file
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@ -0,0 +1,418 @@
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#include "tupperware/avl.h"
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#include <limits.h>
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#define AVL_NO_CHANGE (INT_MIN)
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void avl_init(struct avl *tree, avl_cmp_f cmp, void *cookie) {
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if (!tree)
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return;
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tree->root = NULL;
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tree->cmp = cmp;
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tree->cookie = cookie;
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}
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static void avl_clear_helper(struct avl_node *n,
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void (*dtor)(struct avl_node *n, void *cookie), void *cookie) {
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if (!n)
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return;
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avl_clear_helper(n->left, dtor, cookie);
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avl_clear_helper(n->right, dtor, cookie);
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n->left = NULL;
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n->right = NULL;
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dtor(n, cookie);
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|
}
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|
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|
void avl_clear(struct avl *tree,
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|
void (*dtor)(struct avl_node *n, void *cookie), void *cookie) {
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||||||
|
if (!tree)
|
||||||
|
return;
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|
avl_clear_helper(tree->root, dtor, cookie);
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|
}
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static void left_rotate(struct avl_node **r) {
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struct avl_node *rhs = (*r)->right;
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(*r)->right = rhs->left;
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rhs->left = *r;
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*r = rhs;
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rhs->left->balance = -1 - rhs->balance;
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|
rhs->balance = -rhs->left->balance;
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}
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static void right_rotate(struct avl_node **r) {
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struct avl_node *lhs = (*r)->left;
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(*r)->left = lhs->right;
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lhs->right = *r;
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*r = lhs;
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||||||
|
lhs->right->balance = 1 - lhs->balance;
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|
lhs->balance = -lhs->right->balance;
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}
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static void left_right_rotate(struct avl_node **r) {
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struct avl_node *gc = (*r)->left->right;
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(*r)->left->right = gc->left;
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gc->left = (*r)->left;
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(*r)->left = gc->right;
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|
gc->right = *r;
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||||||
|
*r = gc;
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|
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||||||
|
gc->left->balance = (gc->balance * (gc->balance - 1)) >> 1;
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||||||
|
gc->right->balance = - (gc->balance * (gc->balance + 1)) >> 1;
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||||||
|
gc->balance = 0;
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}
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static void right_left_rotate(struct avl_node **r) {
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|
struct avl_node *gc = (*r)->right->left;
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||||||
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(*r)->right->left = gc->right;
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|
gc->right = (*r)->right;
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|
(*r)->right = gc->left;
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|
gc->left = *r;
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||||||
|
*r = gc;
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||||||
|
|
||||||
|
gc->left->balance = (gc->balance * (gc->balance - 1)) >> 1;
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||||||
|
gc->right->balance = - (gc->balance * (gc->balance + 1)) >> 1;
|
||||||
|
gc->balance = 0;
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||||||
|
}
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||||||
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static int rebalance(struct avl_node **r) {
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switch ((*r)->balance) {
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case -2:
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if ((*r)->right->balance == 1)
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right_left_rotate(r);
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else
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left_rotate(r);
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break;
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case 2:
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if ((*r)->left->balance == -1)
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|
left_right_rotate(r);
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|
else
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||||||
|
right_rotate(r);
|
||||||
|
break;
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|
}
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||||||
|
return (*r)->balance;
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|
}
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static void avl_detach_node(struct avl_node *n) {
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n->left = NULL;
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|
n->right = NULL;
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|
n->balance = 0;
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}
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|
static void avl_steal_node(struct avl_node *n1, struct avl_node *n2) {
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n1->left = n2->left;
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|
n1->right = n2->right;
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|
n1->balance = n2->balance;
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|
avl_detach_node(n2);
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|
}
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|
struct insert_parameters {
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|
avl_cmp_f cmp;
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|
void *cookie;
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enum { ALLOW_MULTI, KEEP_OLD, REPLACE_OLD, } policy;
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|
};
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static int avl_insert_help(struct avl_node **r, struct avl_node *v,
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struct avl_node **inserted, const struct insert_parameters *params) {
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||||||
|
if (*r == NULL) {
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|
*r = v;
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v->balance = 0;
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|
v->left = NULL;
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|
v->right = NULL;
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|
*inserted = v;
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||||||
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return 1;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
int c = params->cmp(v, *r, params->cookie);
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||||||
|
if (c == 0 && params->policy != ALLOW_MULTI) {
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||||||
|
*inserted = *r;
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||||||
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if (params->policy == REPLACE_OLD) {
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||||||
|
avl_steal_node(v, *r);
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|
*r = v;
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|
}
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||||||
|
return AVL_NO_CHANGE;
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
struct avl_node **target = (c < 0 ? &((*r)->left) : &((*r)->right));
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int dir = (c < 0 ? 1 : -1);
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||||||
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int tmp = avl_insert_help(target, v, inserted, params);
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||||||
|
if (tmp == 0 || tmp == AVL_NO_CHANGE)
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return tmp;
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|
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||||||
|
(*r)->balance += dir;
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||||||
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||||||
|
return rebalance(r);
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|
}
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|
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|
bool avl_insert(struct avl *tree,
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struct avl_node *v, struct avl_node **inserted) {
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||||||
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if (!tree || !v)
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||||||
|
return false;
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||||||
|
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||||||
|
struct insert_parameters params = {
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||||||
|
.cmp = tree->cmp,
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|
.cookie = tree->cookie,
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|
.policy = KEEP_OLD,
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|
};
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struct avl_node *inserted_int = NULL;
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|
int ret = avl_insert_help(&tree->root, v, &inserted_int, ¶ms);
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|
if (inserted)
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*inserted = inserted_int;
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return ret != AVL_NO_CHANGE;
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|
}
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|
struct avl_node *avl_insert_or_update(struct avl *tree, struct avl_node *v) {
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||||||
|
if (!tree || !v)
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|
return NULL;
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|
struct avl_node *previous_node = NULL;
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|
struct insert_parameters params = {
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|
.cmp = tree->cmp,
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|
.cookie = tree->cookie,
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|
.policy = REPLACE_OLD,
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|
};
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||||||
|
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|
avl_insert_help(&tree->root, v, &previous_node, ¶ms);
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|
return (previous_node == v ? NULL : previous_node);
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|
}
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|
void avl_insert_multi(struct avl *tree, struct avl_node *v) {
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||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct insert_parameters params = {
|
||||||
|
.cmp = tree->cmp,
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||||||
|
.cookie = tree->cookie,
|
||||||
|
.policy = ALLOW_MULTI,
|
||||||
|
};
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||||||
|
struct avl_node *dummy = NULL;
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||||||
|
avl_insert_help(&tree->root, v, &dummy, ¶ms);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static int avl_remove_min(struct avl_node **r, struct avl_node **target) {
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||||||
|
if ((*r)->left == NULL) {
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||||||
|
*target = *r;
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||||||
|
*r = (*target)->right;
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||||||
|
return 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (avl_remove_min(&((*r)->left), target) == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
(*r)->balance -= 1;
|
||||||
|
int bal = rebalance(r);
|
||||||
|
return 1 - bal * bal;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static int avl_remove_max(struct avl_node **r, struct avl_node **target) {
|
||||||
|
if ((*r)->right == NULL) {
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||||||
|
*target = *r;
|
||||||
|
*r = (*target)->right;
|
||||||
|
return 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (avl_remove_max(&((*r)->right), target) == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
(*r)->balance -= 1;
|
||||||
|
int bal = rebalance(r);
|
||||||
|
return 1 - bal * bal;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static int avl_remove_helper_found(struct avl_node **r,
|
||||||
|
struct avl_node **target) {
|
||||||
|
*target = *r;
|
||||||
|
|
||||||
|
if ((*r)->left && (*r)->right) {
|
||||||
|
if ((*r)->balance < 0) {
|
||||||
|
int b = avl_remove_min(&((*r)->right), r);
|
||||||
|
avl_steal_node(*r, *target);
|
||||||
|
if (b == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
(*r)->balance = 0;
|
||||||
|
return 1;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
int b = avl_remove_max(&((*r)->left), r);
|
||||||
|
avl_steal_node(*r, *target);
|
||||||
|
if (b == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
int bal = ((*r)->balance -= 1);
|
||||||
|
return 1 - (bal * bal);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if ((*r)->left != NULL)
|
||||||
|
*r = (*r)->left;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
*r = (*r)->right;
|
||||||
|
|
||||||
|
avl_detach_node(*target);
|
||||||
|
return 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct remove_parameters {
|
||||||
|
avl_cmp_f cmp;
|
||||||
|
void *cookie;
|
||||||
|
enum { REMOVE_ANY, REMOVE_EXACT, } policy;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
static int avl_remove_helper(struct avl_node **r, struct avl_node *v,
|
||||||
|
struct avl_node **target, const struct remove_parameters *params) {
|
||||||
|
if (*r == NULL) {
|
||||||
|
*target = NULL;
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (*r == v) // Implies equality according to `cmp`
|
||||||
|
return avl_remove_helper_found(r, target);
|
||||||
|
int c = params->cmp(v, *r, params->cookie);
|
||||||
|
if (c == 0 && params->policy == REMOVE_ANY)
|
||||||
|
return avl_remove_helper_found(r, target);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (c < 0) {
|
||||||
|
if (avl_remove_helper(&((*r)->left), v, target, params) == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
(*r)->balance -= 1;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (avl_remove_helper(&((*r)->right), v, target, params) == 0)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
(*r)->balance += 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int bal = rebalance(r);
|
||||||
|
return 1 - bal * bal;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct avl_node *avl_remove(struct avl *tree, struct avl_node *v) {
|
||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct avl_node *target = NULL;
|
||||||
|
const struct remove_parameters params = {
|
||||||
|
.cmp = tree->cmp,
|
||||||
|
.cookie = tree->cookie,
|
||||||
|
.policy = REMOVE_ANY,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
avl_remove_helper(&tree->root, v, &target, ¶ms);
|
||||||
|
return target;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool avl_remove_at(struct avl *tree, struct avl_node *v) {
|
||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct avl_node *target = NULL;
|
||||||
|
const struct remove_parameters params = {
|
||||||
|
.cmp = tree->cmp,
|
||||||
|
.cookie = tree->cookie,
|
||||||
|
.policy = REMOVE_EXACT,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
avl_remove_helper(&tree->root, v, &target, ¶ms);
|
||||||
|
return target == v;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static struct avl_node *avl_find_helper(struct avl_node *r,
|
||||||
|
const struct avl_node *v, avl_cmp_f cmp, void *cookie) {
|
||||||
|
int c = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
while (r && (c = cmp(v, r, cookie))) {
|
||||||
|
if (c < 0)
|
||||||
|
r = r->left;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
r = r->right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return r;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct avl_node *avl_find(const struct avl *tree, const struct avl_node *v) {
|
||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_find_helper(tree->root, v, tree->cmp, tree->cookie);
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
static struct avl_node *avl_lower_bound_helper(struct avl_node *r,
|
||||||
|
const struct avl_node *v, avl_cmp_f cmp, void *cookie) {
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||||||
|
if (!r)
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||||||
|
return NULL;
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||||||
|
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||||||
|
int c = cmp(v, r, cookie);
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||||||
|
|
||||||
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if (c <= 0) {
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||||||
|
struct avl_node *lhs = avl_lower_bound_helper(r->left, v, cmp, cookie);
|
||||||
|
return (lhs ? lhs : r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_lower_bound_helper(r->right, v, cmp, cookie);
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
struct avl_node *avl_lower_bound(const struct avl *tree,
|
||||||
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const struct avl_node *v) {
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||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_lower_bound_helper(tree->root, v, tree->cmp, tree->cookie);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static struct avl_node *avl_upper_bound_helper(struct avl_node *r,
|
||||||
|
const struct avl_node *v, avl_cmp_f cmp, void *cookie) {
|
||||||
|
if (!r)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
int c = cmp(v, r, cookie);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (c < 0) {
|
||||||
|
struct avl_node *lhs = avl_upper_bound_helper(r->left, v, cmp, cookie);
|
||||||
|
return (lhs ? lhs : r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_upper_bound_helper(r->right, v, cmp, cookie);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct avl_node *avl_upper_bound(const struct avl *tree,
|
||||||
|
const struct avl_node *v) {
|
||||||
|
if (!tree || !v)
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_upper_bound_helper(tree->root, v, tree->cmp, tree->cookie);
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
bool avl_empty(const struct avl *tree) {
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if (!tree || !tree->root)
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return true;
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||||||
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return false;
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
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static size_t avl_size_helper(const struct avl_node *n) {
|
||||||
|
if (!n)
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||||||
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return 0;
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||||||
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||||||
|
return 1 + avl_size_helper(n->left) + avl_size_helper(n->right);
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||||||
|
}
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||||||
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|
||||||
|
size_t avl_size(const struct avl *tree) {
|
||||||
|
if (!tree)
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||||||
|
return 0;
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||||||
|
|
||||||
|
return avl_size_helper(tree->root);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static size_t avl_height_helper(const struct avl_node *n) {
|
||||||
|
if (!n)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t lhs = avl_height_helper(n->left);
|
||||||
|
size_t rhs = avl_height_helper(n->right);
|
||||||
|
return 1 + (lhs > rhs ? lhs : rhs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
size_t avl_height(const struct avl *tree) {
|
||||||
|
if (!tree)
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
return avl_height_helper(tree->root);
|
||||||
|
}
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