]> wimlib.net Git - wimlib/blobdiff - include/wimlib/avl_tree.h
avl_tree: add avl_tree_prev_in_order()
[wimlib] / include / wimlib / avl_tree.h
index da5bbd069d83813bad07a67c2b4d3f7106a9a7a4..2e07e03c5b7e3dff40663ce0eff81fbd774609ab 100644 (file)
@@ -1,28 +1,28 @@
 /*
- * avl_tree.h
+ * avl_tree.h - intrusive, nonrecursive AVL tree data structure (self-balancing
+ *             binary search tree), header file
  *
- * Intrusive, nonrecursive AVL tree data structure (self-balancing binary search
- * tree), header file.
+ * The following copying information applies to this specific source code file:
  *
- * Author:  Eric Biggers
- * Year:    2014
+ * Written in 2014 by Eric Biggers <ebiggers3@gmail.com>
  *
- * This file is placed into the public domain.  You can do whatever you want
- * with it.
+ * To the extent possible under law, the author(s) have dedicated all copyright
+ * and related and neighboring rights to this software to the public domain
+ * worldwide via the Creative Commons Zero 1.0 Universal Public Domain
+ * Dedication (the "CC0").
+ *
+ * This software is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
+ * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
+ * FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the CC0 for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the CC0 along with this software; if not
+ * see <http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/>.
  */
 
 #ifndef _AVL_TREE_H_
 #define _AVL_TREE_H_
 
-#include <stdbool.h>
-#include <stddef.h>
-#include <inttypes.h> /* for uintptr_t */
-
-#ifdef __GNUC__
-#  define AVL_INLINE inline __attribute__((always_inline))
-#else
-#  define AVL_INLINE inline
-#endif
+#include "wimlib/types.h"
 
 /* Node in an AVL tree.  Embed this in some other data structure.  */
 struct avl_tree_node {
@@ -45,7 +45,7 @@ struct avl_tree_node {
         * 11 => undefined
         *
         * The rest of the bits are the pointer to the parent node.  It must be
-        * 4-byte aligned, and it will be NULL if this is the root note and
+        * 4-byte aligned, and it will be NULL if this is the root node and
         * therefore has no parent.  */
        uintptr_t parent_balance;
 };
@@ -54,57 +54,84 @@ struct avl_tree_node {
 #define avl_tree_entry(entry, type, member) \
        ((type*) ((char *)(entry) - offsetof(type, member)))
 
-/* Extracts the parent pointer from the specified AVL tree node.
- * Returns the parent pointer, or NULL if @node is the root node.  */
-static AVL_INLINE struct avl_tree_node *
+/* Returns a pointer to the parent of the specified AVL tree node, or NULL if it
+ * is already the root of the tree.  */
+static forceinline struct avl_tree_node *
 avl_get_parent(const struct avl_tree_node *node)
 {
        return (struct avl_tree_node *)(node->parent_balance & ~3);
 }
 
-/* Mark the node as unlinked from any tree.  */
-static AVL_INLINE void
+/* Marks the specified AVL tree node as unlinked from any tree.  */
+static forceinline void
 avl_tree_node_set_unlinked(struct avl_tree_node *node)
 {
        node->parent_balance = (uintptr_t)node;
 }
 
-/* Returns true iff the specified node has been marked with
+/* Returns true iff the specified AVL tree node has been marked with
  * avl_tree_node_set_unlinked() and has not subsequently been inserted into a
  * tree.  */
-static AVL_INLINE bool
+static forceinline bool
 avl_tree_node_is_unlinked(const struct avl_tree_node *node)
 {
        return node->parent_balance == (uintptr_t)node;
 }
 
-/* Internal use only */
+/* (Internal use only)  */
 extern void
 avl_tree_rebalance_after_insert(struct avl_tree_node **root_ptr,
                                struct avl_tree_node *inserted);
 
 /*
- * Look up an item in an AVL tree.
+ * Looks up an item in the specified AVL tree.
  *
  * @root
  *     Pointer to the root of the AVL tree.  (This can be NULL --- that just
  *     means the tree is empty.)
  *
  * @cmp_ctx
- *     First argument to pass to the comparison callback --- generally a
- *     pointer to an object equal to the one being searched for.
+ *     First argument to pass to the comparison callback.  This generally
+ *     should be a pointer to an object equal to the one being searched for.
  *
  * @cmp
  *     Comparison callback.  Must return < 0, 0, or > 0 if the first argument
  *     is less than, equal to, or greater than the second argument,
  *     respectively.  The first argument will be @cmp_ctx and the second
- *     argument will be a pointer to the AVL tree node contained in the item
- *     inserted into the AVL tree.
+ *     argument will be a pointer to the AVL tree node of an item in the tree.
+ *
+ * Returns a pointer to the AVL tree node of the resulting item, or NULL if the
+ * item was not found.
+ *
+ * Example:
+ *
+ * struct int_wrapper {
+ *     int data;
+ *     struct avl_tree_node index_node;
+ * };
+ *
+ * static int _avl_cmp_int_to_node(const void *intptr,
+ *                                const struct avl_tree_node *nodeptr)
+ * {
+ *     int n1 = *(const int *)intptr;
+ *     int n2 = avl_tree_entry(nodeptr, struct int_wrapper, index_node)->data;
+ *     if (n1 < n2)
+ *             return -1;
+ *     else if (n1 > n2)
+ *             return 1;
+ *     else
+ *             return 0;
+ * }
  *
- * Returns a pointer to the AVL tree node embedded in the resulting item, or
- * NULL if the item was not found.
+ * bool contains_int(struct avl_tree_node *root, int n)
+ * {
+ *     struct avl_tree_node *result;
+ *
+ *     result = avl_tree_lookup(root, &n, _avl_cmp_int_to_node);
+ *     return result ? true : false;
+ * }
  */
-static AVL_INLINE struct avl_tree_node *
+static forceinline struct avl_tree_node *
 avl_tree_lookup(const struct avl_tree_node *root,
                const void *cmp_ctx,
                int (*cmp)(const void *, const struct avl_tree_node *))
@@ -123,11 +150,11 @@ avl_tree_lookup(const struct avl_tree_node *root,
        return (struct avl_tree_node*)cur;
 }
 
-/* Same as avl_tree_lookup(), just uses a more specific type for the comparison
- * function.  Specifically, the item being searched for is expected to be in the
- * same format as those already in the tree, with an embedded 'struct
- * avl_tree_node'.  */
-static AVL_INLINE struct avl_tree_node *
+/* Same as avl_tree_lookup(), but uses a more specific type for the comparison
+ * function.  Specifically, with this function the item being searched for is
+ * expected to be in the same format as those already in the tree, with an
+ * embedded 'struct avl_tree_node'.  */
+static forceinline struct avl_tree_node *
 avl_tree_lookup_node(const struct avl_tree_node *root,
                     const struct avl_tree_node *node,
                     int (*cmp)(const struct avl_tree_node *,
@@ -140,12 +167,12 @@ avl_tree_lookup_node(const struct avl_tree_node *root,
 }
 
 /*
- * Insert an item into an AVL tree.
+ * Inserts an item into the specified AVL tree.
  *
  * @root_ptr
- *     Pointer to the pointer to the root of the AVL tree.  (Indirection is
- *     needed because the root node may change.)  Initialize *root_ptr to NULL
- *     for an empty tree.
+ *     Location of the AVL tree's root pointer.  Indirection is needed because
+ *     the root node may change as a result of rotations caused by the
+ *     insertion.  Initialize *root_ptr to NULL for an empty tree.
  *
  * @item
  *     Pointer to the `struct avl_tree_node' embedded in the item to insert.
@@ -158,13 +185,48 @@ avl_tree_lookup_node(const struct avl_tree_node *root,
  *     is less than, equal to, or greater than the second argument,
  *     respectively.  The first argument will be @item and the second
  *     argument will be a pointer to an AVL tree node embedded in some
- *     previously-inserted item that @item is being compared with.
+ *     previously-inserted item to which @item is being compared.
+ *
+ * If no item in the tree is comparatively equal (via @cmp) to @item, inserts
+ * @item and returns NULL.  Otherwise does nothing and returns a pointer to the
+ * AVL tree node embedded in the previously-inserted item which compared equal
+ * to @item.
+ *
+ * Example:
+ *
+ * struct int_wrapper {
+ *     int data;
+ *     struct avl_tree_node index_node;
+ * };
  *
- * Returns NULL if the item was successfully inserted, otherwise the node of a
- * previously-inserted item which compared equal to @item and prevented the new
- * insertion of @item.
+ * #define GET_DATA(i) avl_tree_entry((i), struct int_wrapper, index_node)->data
+ *
+ * static int _avl_cmp_ints(const struct avl_tree_node *node1,
+ *                         const struct avl_tree_node *node2)
+ * {
+ *     int n1 = GET_DATA(node1);
+ *     int n2 = GET_DATA(node2);
+ *     if (n1 < n2)
+ *             return -1;
+ *     else if (n1 > n2)
+ *             return 1;
+ *     else
+ *             return 0;
+ * }
+ *
+ * bool insert_int(struct avl_tree_node **root_ptr, int data)
+ * {
+ *     struct int_wrapper *i = malloc(sizeof(struct int_wrapper));
+ *     i->data = data;
+ *     if (avl_tree_insert(root_ptr, &i->index_node, _avl_cmp_ints)) {
+ *             // Duplicate.
+ *             free(i);
+ *             return false;
+ *     }
+ *     return true;
+ * }
  */
-static AVL_INLINE struct avl_tree_node *
+static forceinline struct avl_tree_node *
 avl_tree_insert(struct avl_tree_node **root_ptr,
                struct avl_tree_node *item,
                int (*cmp)(const struct avl_tree_node *,
@@ -189,6 +251,8 @@ avl_tree_insert(struct avl_tree_node **root_ptr,
        return NULL;
 }
 
+/* Removes an item from the specified AVL tree.
+ * See implementation for details.  */
 extern void
 avl_tree_remove(struct avl_tree_node **root_ptr, struct avl_tree_node *node);
 
@@ -198,7 +262,10 @@ extern struct avl_tree_node *
 avl_tree_first_in_order(const struct avl_tree_node *root);
 
 extern struct avl_tree_node *
-avl_tree_next_in_order(const struct avl_tree_node *prev);
+avl_tree_next_in_order(const struct avl_tree_node *node);
+
+extern struct avl_tree_node *
+avl_tree_prev_in_order(const struct avl_tree_node *node);
 
 extern struct avl_tree_node *
 avl_tree_first_in_postorder(const struct avl_tree_node *root);
@@ -207,4 +274,56 @@ extern struct avl_tree_node *
 avl_tree_next_in_postorder(const struct avl_tree_node *prev,
                           const struct avl_tree_node *prev_parent);
 
+/*
+ * Iterate through the nodes in an AVL tree in sorted order.
+ * You may not modify the tree during the iteration.
+ *
+ * @child_struct
+ *     Variable that will receive a pointer to each struct inserted into the
+ *     tree.
+ * @root
+ *     Root of the AVL tree.
+ * @struct_name
+ *     Type of *child_struct.
+ * @struct_member
+ *     Member of @struct_name type that is the AVL tree node.
+ *
+ * Example:
+ *
+ * struct int_wrapper {
+ *     int data;
+ *     struct avl_tree_node index_node;
+ * };
+ *
+ * void print_ints(struct avl_tree_node *root)
+ * {
+ *     struct int_wrapper *i;
+ *
+ *     avl_tree_for_each_in_order(i, root, struct int_wrapper, index_node)
+ *             printf("%d\n", i->data);
+ * }
+ */
+#define avl_tree_for_each_in_order(child_struct, root,                 \
+                                  struct_name, struct_member)          \
+       for (struct avl_tree_node *_cur =                               \
+               avl_tree_first_in_order(root);                          \
+            _cur && ((child_struct) =                                  \
+                     avl_tree_entry(_cur, struct_name,                 \
+                                    struct_member), 1);                \
+            _cur = avl_tree_next_in_order(_cur))
+
+/*
+ * Like avl_tree_for_each_in_order(), but iterates through the nodes in
+ * postorder, so the current node may be deleted or freed.
+ */
+#define avl_tree_for_each_in_postorder(child_struct, root,             \
+                                      struct_name, struct_member)      \
+       for (struct avl_tree_node *_cur =                               \
+               avl_tree_first_in_postorder(root), *_parent;            \
+            _cur && ((child_struct) =                                  \
+                     avl_tree_entry(_cur, struct_name,                 \
+                                    struct_member), 1)                 \
+                 && (_parent = avl_get_parent(_cur), 1);               \
+            _cur = avl_tree_next_in_postorder(_cur, _parent))
+
 #endif /* _AVL_TREE_H_ */