Add radix heap
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7775028b58
@ -13,10 +13,10 @@ steps:
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image: python:3.11-rc-alpine
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image: python:3.11-rc-alpine
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commands:
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commands:
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- python3 -c "print(6 * 7)"
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- python3 -c "print(6 * 7)"
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- name: algo2
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- name: pairingheap
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image: gcc:12.2.0
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image: gcc:12.2.0
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commands:
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commands:
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- cd algo2
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- cd algo2/pairingheap
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- gcc -o main pairingheap.c
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- gcc -o main pairingheap.c
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- ./main
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- ./main
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- name: radixheap
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- name: radixheap
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@ -1,5 +1,191 @@
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#include <assert.h>
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#include <stdio.h>
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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struct RHeapNode {
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struct RHeapNode *left;
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struct RHeapNode *right;
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unsigned int key;
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};
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// insert a node at the end of a list (left of the head)
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// Before:
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// ┌─┐ ┌────┐ ┌─┐ ┌─┐
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// │l◄──►list◄──►r│ ◄─┤h├─►
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// └─┘ └────┘ └─┘ └─┘
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// After:
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// ┌─┐ ┌─┐ ┌────┐ ┌─┐
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// │l◄──►h◄──►list◄──►r│
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// └─┘ └─┘ └────┘ └─┘
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void rhn_insert(struct RHeapNode *list, struct RHeapNode *h) {
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assert(h->left == NULL);
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assert(h->right == NULL);
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list->left->right = h;
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h->left = list->left;
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h->right = list;
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list->left = h;
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}
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// remove a node from its list
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// Before:
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// ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
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// │l◄──►h◄──►r│
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// └─┘ └─┘ └─┘
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// After:
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|
// ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
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// │l◄──►r│ ◄─┤h├─►
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|
// └─┘ └─┘ └─┘
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void rhn_remove(struct RHeapNode *h) {
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h->left->right = h->right;
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h->right->left = h->left;
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h->left = NULL;
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h->right = NULL;
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}
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struct RHeap {
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// last deleted element, initially 0
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unsigned int min;
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size_t buckets_size;
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struct RHeapNode *buckets;
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};
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static unsigned int log2(unsigned int x) {
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return 8 * sizeof(unsigned int) - __builtin_clz(x);
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}
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void rh_init(struct RHeap *rh, unsigned int c) {
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unsigned int k = 1 + log2(c);
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rh->min = 0;
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rh->buckets_size = 1 + k; // extra space for bucket -1
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rh->buckets = malloc(rh->buckets_size * sizeof(struct RHeapNode));
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for (size_t i = 0; i < rh->buckets_size; i++) {
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rh->buckets[i].left = &rh->buckets[i];
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rh->buckets[i].right = &rh->buckets[i];
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}
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}
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void rh_free(struct RHeap *rh) {
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free(rh->buckets);
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}
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static int msd(unsigned int x, unsigned int y) {
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return 8 * sizeof(unsigned int) - __builtin_clz(x ^ y) - 1;
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}
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static size_t min(size_t x, size_t y) {
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return x <= y ? x : y;
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}
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void rh_insert(struct RHeap *rh, struct RHeapNode *h) {
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size_t bucket =
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h->key == rh->min
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? 0
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: min(1 + msd(h->key, rh->min), rh->buckets_size - 1);
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rhn_insert(&rh->buckets[bucket], h);
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}
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struct RHeapNode *rh_insert_malloc(struct RHeap *rh, unsigned int key) {
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struct RHeapNode *h = malloc(sizeof(struct RHeapNode));
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h->left = NULL;
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h->right = NULL;
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h->key = key;
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rh_insert(rh, h);
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return h;
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}
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void rh_print(struct RHeap *rh) {
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printf("d* = %u\n", rh->min);
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for (size_t i = 0; i < rh->buckets_size; i++) {
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printf("B[%3zd]:", (ssize_t) i - 1);
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struct RHeapNode *curr = rh->buckets[i].right;
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while (curr != &rh->buckets[i]) {
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printf(" %u", curr->key);
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curr = curr->right;
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}
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printf("\n");
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}
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}
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struct RHeapNode *rh_deletemin(struct RHeap *rh) {
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// if bucket -1 is empty
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if (rh->buckets[0].right == &rh->buckets[0]) {
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assert(rh->buckets[0].left == &rh->buckets[0]);
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// find first non-empty bucket B[i]
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size_t i = 1;
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for (; rh->buckets[i].right == &rh->buckets[i]; i++) {
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assert(i < rh->buckets_size);
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}
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struct RHeapNode *bucket = &rh->buckets[i];
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// find smallest element in B
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struct RHeapNode *minb = bucket->right;
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for (struct RHeapNode *curr = minb->right; curr != bucket; curr = curr->right) {
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if (curr->key < minb->key) {
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minb = curr;
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}
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}
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assert(minb != bucket);
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// update d* and move min(B[i]) to bucket -1
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rh->min = minb->key;
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rhn_remove(minb);
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rhn_insert(&rh->buckets[0], minb);
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// move remaining elements of B[i] to bucket -1
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while (bucket->right != bucket) {
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struct RHeapNode *tmp = bucket->right;
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rhn_remove(bucket->right);
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|
rh_insert(rh, tmp);
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}
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|
}
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assert(rh->buckets[0].right != &rh->buckets[0]);
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|
struct RHeapNode *minnode = rh->buckets[0].right;
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rhn_remove(minnode);
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return minnode;
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}
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static void insert_and_print(struct RHeap *rh, unsigned int key) {
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rh_insert_malloc(rh, key);
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printf("# After insert(%u):\n", key);
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rh_print(rh);
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}
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static void deletemin_and_print(struct RHeap *rh) {
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struct RHeapNode *h = rh_deletemin(rh);
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printf("# After deleteMin() == %u:\n", h->key);
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rh_print(rh);
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free(h);
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}
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int main() {
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int main() {
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printf("Hello, radix heap!\n");
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struct RHeap rh;
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rh_init(&rh, 6);
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rh_insert_malloc(&rh, 5);
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struct RHeapNode *h = rh_deletemin(&rh);
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free(h);
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|
rh_print(&rh);
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|
insert_and_print(&rh, 6);
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||||||
|
insert_and_print(&rh, 10);
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||||||
|
insert_and_print(&rh, 7);
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||||||
|
deletemin_and_print(&rh);
|
||||||
|
deletemin_and_print(&rh);
|
||||||
|
insert_and_print(&rh, 12);
|
||||||
|
deletemin_and_print(&rh);
|
||||||
|
insert_and_print(&rh, 16);
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|
rh_free(&rh);
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}
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}
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