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synced 2024-11-10 07:55:35 +00:00
Hadrons: graph topological sort
This commit is contained in:
parent
339e983172
commit
6f090e22c0
@ -57,29 +57,32 @@ void Application::run(void)
|
|||||||
{
|
{
|
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Graph<string> g;
|
Graph<string> g;
|
||||||
|
|
||||||
cout << g << endl;
|
|
||||||
g.addEdge("A", "B");
|
g.addEdge("A", "B");
|
||||||
g.addEdge("B", "D");
|
g.addEdge("B", "D");
|
||||||
g.addEdge("D", "E");
|
g.addEdge("D", "E");
|
||||||
g.addEdge("E", "C");
|
g.addEdge("E", "C");
|
||||||
g.addEdge("C", "A");
|
|
||||||
g.addEdge("Z", "Y");
|
g.addEdge("Z", "Y");
|
||||||
g.addEdge("Z", "W");
|
g.addEdge("Z", "W");
|
||||||
g.addEdge("Z", "R");
|
g.addEdge("Z", "R");
|
||||||
g.addEdge("W", "R");
|
g.addEdge("W", "R");
|
||||||
auto v = g.getAdjacentVertices("B");
|
g.addEdge("U", "I");
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for (auto &s: v)
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cout << g << endl;
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auto vec = g.getConnectedComponents();
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for (auto &h: vec)
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{
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{
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cout << s << " ";
|
cout << h << endl;
|
||||||
|
}
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||||||
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for (auto &h: vec)
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|
{
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||||||
|
auto top = h.topoSort();
|
||||||
|
while (!top.empty())
|
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{
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|
cout << top.top() << " ";
|
||||||
|
top.pop();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
cout << endl;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
cout << endl;
|
|
||||||
cout << g << endl;
|
|
||||||
g.depthFirstSearch();
|
|
||||||
g.removedMarked();
|
|
||||||
cout << g << endl;
|
|
||||||
g.depthFirstSearch();
|
|
||||||
g.removedMarked();
|
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||||||
cout << g << endl;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// parse parameter file ////////////////////////////////////////////////////////
|
// parse parameter file ////////////////////////////////////////////////////////
|
||||||
|
@ -22,6 +22,7 @@
|
|||||||
|
|
||||||
#include <Grid.h>
|
#include <Grid.h>
|
||||||
#include <set>
|
#include <set>
|
||||||
|
#include <stack>
|
||||||
|
|
||||||
#define BEGIN_HADRONS_NAMESPACE \
|
#define BEGIN_HADRONS_NAMESPACE \
|
||||||
namespace Hadrons {\
|
namespace Hadrons {\
|
||||||
|
@ -48,17 +48,22 @@ public:
|
|||||||
// destructor
|
// destructor
|
||||||
virtual ~Graph(void) = default;
|
virtual ~Graph(void) = default;
|
||||||
// access
|
// access
|
||||||
void addVertex(const T &value);
|
void addVertex(const T &value);
|
||||||
void addEdge(const Edge &e);
|
void addEdge(const Edge &e);
|
||||||
void addEdge(const T &start, const T &end);
|
void addEdge(const T &start, const T &end);
|
||||||
void removeVertex(const T &value);
|
void removeVertex(const T &value);
|
||||||
void removeEdge(const Edge &e);
|
void removeEdge(const Edge &e);
|
||||||
void removeEdge(const T &start, const T &end);
|
void removeEdge(const T &start, const T &end);
|
||||||
|
unsigned int size(void) const;
|
||||||
// tests
|
// tests
|
||||||
bool gotValue(const T &value) const;
|
bool gotValue(const T &value) const;
|
||||||
// graph topological manipulations
|
// graph topological manipulations
|
||||||
std::vector<T> getAdjacentVertices(const T &value) const;
|
std::vector<T> getAdjacentVertices(const T &value) const;
|
||||||
|
std::vector<T> getChildren(const T &value) const;
|
||||||
|
std::vector<T> getParents(const T &value) const;
|
||||||
|
std::vector<T> getRoots(void) const;
|
||||||
std::vector<Graph<T>> getConnectedComponents(void) const;
|
std::vector<Graph<T>> getConnectedComponents(void) const;
|
||||||
|
std::stack<T> topoSort(void);
|
||||||
// I/O
|
// I/O
|
||||||
friend std::ostream & operator<<(std::ostream &out, const Graph<T> &g)
|
friend std::ostream & operator<<(std::ostream &out, const Graph<T> &g)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -75,14 +80,18 @@ public:
|
|||||||
|
|
||||||
return out;
|
return out;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
public:
|
private:
|
||||||
// vertex marking
|
// vertex marking
|
||||||
void mark(const T &value, const bool doMark = true);
|
void mark(const T &value, const bool doMark = true);
|
||||||
void unmark(const T &value);
|
void markAll(const bool doMark = true);
|
||||||
bool isMarked(const T &value) const;
|
void unmark(const T &value);
|
||||||
|
void unmarkAll(void);
|
||||||
|
bool isMarked(const T &value) const;
|
||||||
|
const T * getFirstMarked(const bool isMarked = true) const;
|
||||||
|
const T * getFirstUnmarked(void) const;
|
||||||
// prune marked/unmarked vertices
|
// prune marked/unmarked vertices
|
||||||
void removedMarked(const bool isMarked = true);
|
void removeMarked(const bool isMarked = true);
|
||||||
void removedUnmarked(void);
|
void removeUnmarked(void);
|
||||||
// depth-first search marking
|
// depth-first search marking
|
||||||
void depthFirstSearch(void);
|
void depthFirstSearch(void);
|
||||||
void depthFirstSearch(const T &root);
|
void depthFirstSearch(const T &root);
|
||||||
@ -165,6 +174,12 @@ void Graph<T>::removeEdge(const T &start, const T &end)
|
|||||||
removeEdge(Edge(start, end));
|
removeEdge(Edge(start, end));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
unsigned int Graph<T>::size(void) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return isMarked_.size();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// tests ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
// tests ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
bool Graph<T>::gotValue(const T &value) const
|
bool Graph<T>::gotValue(const T &value) const
|
||||||
@ -195,12 +210,27 @@ void Graph<T>::mark(const T &value, const bool doMark)
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
void Graph<T>::markAll(const bool doMark)
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||||||
|
{
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||||||
|
for (auto &v: isMarked_)
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|
{
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|
mark(v.first, doMark);
|
||||||
|
}
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||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
void Graph<T>::unmark(const T &value)
|
void Graph<T>::unmark(const T &value)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
mark(value, false);
|
mark(value, false);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
void Graph<T>::unmarkAll(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
markAll(false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
bool Graph<T>::isMarked(const T &value) const
|
bool Graph<T>::isMarked(const T &value) const
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -216,9 +246,34 @@ bool Graph<T>::isMarked(const T &value) const
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
const T * Graph<T>::getFirstMarked(const bool isMarked) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
auto pred = [&isMarked](const std::pair<T, bool> &v)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (v.second == isMarked);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
auto vIt = std::find_if(isMarked_.begin(), isMarked_.end(), pred);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (vIt != isMarked_.end())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return &(vIt->first);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
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|
{
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
const T * Graph<T>::getFirstUnmarked(void) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return getFirstMarked(false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// prune marked/unmarked vertices //////////////////////////////////////////////
|
// prune marked/unmarked vertices //////////////////////////////////////////////
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
void Graph<T>::removedMarked(const bool isMarked)
|
void Graph<T>::removeMarked(const bool isMarked)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
auto isMarkedCopy = isMarked_;
|
auto isMarkedCopy = isMarked_;
|
||||||
|
|
||||||
@ -232,9 +287,9 @@ void Graph<T>::removedMarked(const bool isMarked)
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
void Graph<T>::removedUnmarked(void)
|
void Graph<T>::removeUnmarked(void)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
removedMarked(false);
|
removeMarked(false);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// depth-first search marking //////////////////////////////////////////////////
|
// depth-first search marking //////////////////////////////////////////////////
|
||||||
@ -288,10 +343,128 @@ std::vector<T> Graph<T>::getAdjacentVertices(const T &value) const
|
|||||||
return adjacentVertex;
|
return adjacentVertex;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
std::vector<T> Graph<T>::getChildren(const T &value) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::vector<T> child;
|
||||||
|
|
||||||
|
auto pred = [&value](const Edge &e)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (e.first == value);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
auto eIt = find_if(edgeSet_.begin(), edgeSet_.end(), pred);
|
||||||
|
|
||||||
|
while (eIt != edgeSet_.end())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
child.push_back((*eIt).second);
|
||||||
|
eIt = find_if(++eIt, edgeSet_.end(), pred);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return child;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
std::vector<T> Graph<T>::getParents(const T &value) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::vector<T> parent;
|
||||||
|
|
||||||
|
auto pred = [&value](const Edge &e)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (e.second == value);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
auto eIt = find_if(edgeSet_.begin(), edgeSet_.end(), pred);
|
||||||
|
|
||||||
|
while (eIt != edgeSet_.end())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
parent.push_back((*eIt).first);
|
||||||
|
eIt = find_if(++eIt, edgeSet_.end(), pred);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return parent;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
std::vector<T> Graph<T>::getRoots(void) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::vector<T> root;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (auto &v: isMarked_)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
auto parent = getParents(v.first);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (parent.size() == 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
root.push_back(v.first);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return root;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template <typename T>
|
template <typename T>
|
||||||
std::vector<Graph<T>> Graph<T>::getConnectedComponents(void) const
|
std::vector<Graph<T>> Graph<T>::getConnectedComponents(void) const
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
std::vector<Graph<T>> res;
|
||||||
|
Graph<T> copy(*this);
|
||||||
|
|
||||||
|
while (copy.size() > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
copy.depthFirstSearch();
|
||||||
|
res.push_back(copy);
|
||||||
|
res.back().removeUnmarked();
|
||||||
|
res.back().unmarkAll();
|
||||||
|
copy.removeMarked();
|
||||||
|
copy.unmarkAll();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// topological sort using Kahn's algorithm
|
||||||
|
template <typename T>
|
||||||
|
std::stack<T> Graph<T>::topoSort(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::stack<T> res;
|
||||||
|
const T *vPt;
|
||||||
|
std::map<T, bool> tmpMarked(isMarked_);
|
||||||
|
|
||||||
|
// visit function
|
||||||
|
std::function<void(const T &)> visit = [&](const T &v)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (tmpMarked.at(v))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
HADRON_ERROR("cannot topologically sort a cyclic graph");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (!this->isMarked(v))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::vector<T> child = this->getChildren(v);
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||||||
|
|
||||||
|
tmpMarked[v] = true;
|
||||||
|
for (auto &c: child)
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||||||
|
{
|
||||||
|
visit(c);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
this->mark(v);
|
||||||
|
tmpMarked[v] = false;
|
||||||
|
res.push(v);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// reset temporary marks
|
||||||
|
for (auto &v: tmpMarked)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
tmpMarked.at(v.first) = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// loop on unmarked vertices
|
||||||
|
vPt = getFirstUnmarked();
|
||||||
|
while (vPt)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
visit(*vPt);
|
||||||
|
vPt = getFirstUnmarked();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
unmarkAll();
|
||||||
|
|
||||||
|
return res;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
END_HADRONS_NAMESPACE
|
END_HADRONS_NAMESPACE
|
||||||
|
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