Update copyright notices for 2013.
[bpt/emacs.git] / lisp / emacs-lisp / avl-tree.el
index 82585fd..4481bc9 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 ;;; avl-tree.el --- balanced binary trees, AVL-trees
 
 ;;; avl-tree.el --- balanced binary trees, AVL-trees
 
-;; Copyright (C) 1995, 2007-201 Free Software Foundation, Inc.
+;; Copyright (C) 1995, 2007-2013 Free Software Foundation, Inc.
 
 ;; Author: Per Cederqvist <ceder@lysator.liu.se>
 ;;         Inge Wallin <inge@lysator.liu.se>
 
 ;; Author: Per Cederqvist <ceder@lysator.liu.se>
 ;;         Inge Wallin <inge@lysator.liu.se>
@@ -31,7 +31,7 @@
 ;; deleting, and retrieving data from an AVL tree containing n elements
 ;; is O(log n). It is somewhat more rigidly balanced than other
 ;; self-balancing binary trees (such as red-black trees and AA trees),
 ;; deleting, and retrieving data from an AVL tree containing n elements
 ;; is O(log n). It is somewhat more rigidly balanced than other
 ;; self-balancing binary trees (such as red-black trees and AA trees),
-;; making insertion slighty slower, deletion somewhat slower, and
+;; making insertion slightly slower, deletion somewhat slower, and
 ;; retrieval somewhat faster (the asymptotic scaling is of course the
 ;; same for all types). Thus it may be a good choice when the tree will
 ;; be relatively static, i.e. data will be retrieved more often than
 ;; retrieval somewhat faster (the asymptotic scaling is of course the
 ;; same for all types). Thus it may be a good choice when the tree will
 ;; be relatively static, i.e. data will be retrieved more often than
@@ -74,7 +74,7 @@
   cmpfun)
 
 (defmacro avl-tree--root (tree)
   cmpfun)
 
 (defmacro avl-tree--root (tree)
-  ;; Return the root node for an avl-tree.  INTERNAL USE ONLY.
+  ;; Return the root node for an AVL tree.  INTERNAL USE ONLY.
   `(avl-tree--node-left (avl-tree--dummyroot ,tree)))
 
 (defsetf avl-tree--root (tree) (node)
   `(avl-tree--node-left (avl-tree--dummyroot ,tree)))
 
 (defsetf avl-tree--root (tree) (node)
@@ -200,36 +200,52 @@ Return t if the height of the tree has shrunk."
               (avl-tree--node-left br))
       t)))
 
               (avl-tree--node-left br))
       t)))
 
-(defun avl-tree--do-delete (cmpfun root branch data)
-  ;; Return t if the height of the tree has shrunk.
+(defun avl-tree--do-delete (cmpfun root branch data test nilflag)
+  "Delete DATA from BRANCH of node ROOT.
+\(See `avl-tree-delete' for TEST and NILFLAG).
+
+Return cons cell (SHRUNK . DATA), where SHRUNK is t if the
+height of the tree has shrunk and nil otherwise, and DATA is
+the related data."
   (let ((br (avl-tree--node-branch root branch)))
     (cond
   (let ((br (avl-tree--node-branch root branch)))
     (cond
+     ;; DATA not in tree.
      ((null br)
      ((null br)
-      nil)
+      (cons nil nilflag))
 
      ((funcall cmpfun data (avl-tree--node-data br))
 
      ((funcall cmpfun data (avl-tree--node-data br))
-      (if (avl-tree--do-delete cmpfun br 0 data)
-         (avl-tree--del-balance root branch 0)))
+      (let ((ret (avl-tree--do-delete cmpfun br 0 data test nilflag)))
+       (cons (if (car ret) (avl-tree--del-balance root branch 0))
+             (cdr ret))))
 
      ((funcall cmpfun (avl-tree--node-data br) data)
 
      ((funcall cmpfun (avl-tree--node-data br) data)
-      (if (avl-tree--do-delete cmpfun br 1 data)
-         (avl-tree--del-balance root branch 1)))
+      (let ((ret (avl-tree--do-delete cmpfun br 1 data test nilflag)))
+       (cons (if (car ret) (avl-tree--del-balance root branch 1))
+             (cdr ret))))
+
+     (t  ; Found it.
+      ;; if it fails TEST, do nothing
+      (if (and test (not (funcall test (avl-tree--node-data br))))
+         (cons nil nilflag)
+       (cond
+        ((null (avl-tree--node-right br))
+         (setf (avl-tree--node-branch root branch)
+               (avl-tree--node-left br))
+         (cons t (avl-tree--node-data br)))
 
 
-     (t
-      ;; Found it.  Let's delete it.
-      (cond
-       ((null (avl-tree--node-right br))
-       (setf (avl-tree--node-branch root branch) (avl-tree--node-left br))
-       t)
+        ((null (avl-tree--node-left br))
+         (setf (avl-tree--node-branch root branch)
+               (avl-tree--node-right br))
+         (cons t (avl-tree--node-data br)))
+
+        (t
+         (if (avl-tree--do-del-internal br 0 br)
+             (cons (avl-tree--del-balance root branch 0)
+                   (avl-tree--node-data br))
+           (cons nil (avl-tree--node-data br))))
+        ))))))
 
 
-       ((null (avl-tree--node-left br))
-       (setf (avl-tree--node-branch root branch)
-             (avl-tree--node-right br))
-       t)
 
 
-       (t
-       (if (avl-tree--do-del-internal br 0 br)
-           (avl-tree--del-balance root branch 0))))))))
 
 ;; ----------------------------------------------------------------
 ;;                           Entering data
 
 ;; ----------------------------------------------------------------
 ;;                           Entering data
@@ -244,7 +260,7 @@ Return t if the height of the tree has grown."
        (opp (avl-tree--switch-dir dir))
        ;; direction 0,1 -> sign factor -1,+1
        (sgn (avl-tree--dir-to-sign dir))
        (opp (avl-tree--switch-dir dir))
        ;; direction 0,1 -> sign factor -1,+1
        (sgn (avl-tree--dir-to-sign dir))
-        p1 p2 b2 result)
+        p1 p2 b2)
     (cond
      ((< (* sgn (avl-tree--node-balance br)) 0)
       (setf (avl-tree--node-balance br) 0)
     (cond
      ((< (* sgn (avl-tree--node-balance br)) 0)
       (setf (avl-tree--node-balance br) 0)
@@ -279,32 +295,59 @@ Return t if the height of the tree has grown."
                (if (> (* sgn b2) 0) (- sgn) 0)
              (avl-tree--node-balance p1)
                (if (< (* sgn b2) 0) sgn 0)
                (if (> (* sgn b2) 0) (- sgn) 0)
              (avl-tree--node-balance p1)
                (if (< (* sgn b2) 0) sgn 0)
-             (avl-tree--node-branch node branch) p2
-             (avl-tree--node-balance
-              (avl-tree--node-branch node branch)) 0))
+                (avl-tree--node-branch node branch) p2))
+      (setf (avl-tree--node-balance
+             (avl-tree--node-branch node branch)) 0)
       nil))))
 
       nil))))
 
-(defun avl-tree--do-enter (cmpfun root branch data)
-  ;; Return t if height of tree ROOT has grown.  INTERNAL USE ONLY.
+(defun avl-tree--do-enter (cmpfun root branch data &optional updatefun)
+  "Enter DATA in BRANCH of ROOT node.
+\(See `avl-tree-enter' for UPDATEFUN).
+
+Return cons cell (GREW . DATA), where GREW is t if height
+of tree ROOT has grown and nil otherwise, and DATA is the
+inserted data."
   (let ((br (avl-tree--node-branch root branch)))
     (cond
      ((null br)
       ;; Data not in tree, insert it.
       (setf (avl-tree--node-branch root branch)
             (avl-tree--node-create nil nil data 0))
   (let ((br (avl-tree--node-branch root branch)))
     (cond
      ((null br)
       ;; Data not in tree, insert it.
       (setf (avl-tree--node-branch root branch)
             (avl-tree--node-create nil nil data 0))
-      t)
+      (cons t data))
 
      ((funcall cmpfun data (avl-tree--node-data br))
 
      ((funcall cmpfun data (avl-tree--node-data br))
-      (and (avl-tree--do-enter cmpfun br 0 data)
-          (avl-tree--enter-balance root branch 0)))
+      (let ((ret (avl-tree--do-enter cmpfun br 0 data updatefun)))
+       (cons (and (car ret) (avl-tree--enter-balance root branch 0))
+             (cdr ret))))
 
      ((funcall cmpfun (avl-tree--node-data br) data)
 
      ((funcall cmpfun (avl-tree--node-data br) data)
-      (and (avl-tree--do-enter cmpfun br 1 data)
-          (avl-tree--enter-balance root branch 1)))
+      (let ((ret (avl-tree--do-enter cmpfun br 1 data updatefun)))
+       (cons (and (car ret) (avl-tree--enter-balance root branch 1))
+             (cdr ret))))
 
 
+     ;; Data already in tree, update it.
      (t
      (t
-      (setf (avl-tree--node-data br) data)
-      nil))))
+      (let ((newdata
+            (if updatefun
+                (funcall updatefun data (avl-tree--node-data br))
+              data)))
+       (if (or (funcall cmpfun newdata data)
+               (funcall cmpfun data newdata))
+           (error "avl-tree-enter:\
+ updated data does not match existing data"))
+       (setf (avl-tree--node-data br) newdata)
+       (cons nil newdata))  ; return value
+      ))))
+
+(defun avl-tree--check (tree)
+  "Check the tree's balance."
+  (avl-tree--check-node (avl-tree--root tree)))
+(defun avl-tree--check-node (node)
+  (if (null node) 0
+    (let ((dl (avl-tree--check-node (avl-tree--node-left node)))
+         (dr (avl-tree--check-node (avl-tree--node-right node))))
+      (assert (= (- dr dl) (avl-tree--node-balance node)))
+      (1+ (max dl dr)))))
 
 ;; ----------------------------------------------------------------
 
 
 ;; ----------------------------------------------------------------
 
@@ -339,7 +382,7 @@ itself."
 
 ;;; INTERNAL USE ONLY
 (defun avl-tree--do-copy (root)
 
 ;;; INTERNAL USE ONLY
 (defun avl-tree--do-copy (root)
-  "Copy the avl tree with ROOT as root. Highly recursive."
+  "Copy the AVL tree with ROOT as root.  Highly recursive."
   (if (null root)
       nil
     (avl-tree--node-create
   (if (null root)
       nil
     (avl-tree--node-create
@@ -348,49 +391,99 @@ itself."
      (avl-tree--node-data root)
      (avl-tree--node-balance root))))
 
      (avl-tree--node-data root)
      (avl-tree--node-balance root))))
 
+(defstruct (avl-tree--stack
+           (:constructor nil)
+           (:constructor avl-tree--stack-create
+                         (tree &optional reverse
+                               &aux
+                               (store
+                                (if (avl-tree-empty tree)
+                                    nil
+                                  (list (avl-tree--root tree))))))
+           (:copier nil))
+  reverse store)
+
+(defalias 'avl-tree-stack-p 'avl-tree--stack-p
+  "Return t if argument is an avl-tree-stack, nil otherwise.")
+
+(defun avl-tree--stack-repopulate (stack)
+  ;; Recursively push children of the node at the head of STACK onto the
+  ;; front of the STACK, until a leaf is reached.
+  (let ((node (car (avl-tree--stack-store stack)))
+       (dir (if (avl-tree--stack-reverse stack) 1 0)))
+    (when node  ; check for empty stack
+      (while (setq node (avl-tree--node-branch node dir))
+       (push node (avl-tree--stack-store stack))))))
+
 
 ;; ================================================================
 ;;; The public functions which operate on AVL trees.
 
 ;; define public alias for constructors so that we can set docstring
 (defalias 'avl-tree-create 'avl-tree--create
 
 ;; ================================================================
 ;;; The public functions which operate on AVL trees.
 
 ;; define public alias for constructors so that we can set docstring
 (defalias 'avl-tree-create 'avl-tree--create
-  "Create an empty avl tree.
+  "Create an empty AVL tree.
 COMPARE-FUNCTION is a function which takes two arguments, A and B,
 and returns non-nil if A is less than B, and nil otherwise.")
 
 (defalias 'avl-tree-compare-function 'avl-tree--cmpfun
 COMPARE-FUNCTION is a function which takes two arguments, A and B,
 and returns non-nil if A is less than B, and nil otherwise.")
 
 (defalias 'avl-tree-compare-function 'avl-tree--cmpfun
-  "Return the comparison function for the avl tree TREE.
+  "Return the comparison function for the AVL tree TREE.
 
 \(fn TREE)")
 
 (defun avl-tree-empty (tree)
 
 \(fn TREE)")
 
 (defun avl-tree-empty (tree)
-  "Return t if avl tree TREE is emtpy, otherwise return nil."
+  "Return t if AVL tree TREE is empty, otherwise return nil."
   (null (avl-tree--root tree)))
 
   (null (avl-tree--root tree)))
 
-(defun avl-tree-enter (tree data)
-  "In the avl tree TREE insert DATA.
-Return DATA."
-  (avl-tree--do-enter (avl-tree--cmpfun tree)
-                     (avl-tree--dummyroot tree)
-                     0
-                     data)
-  data)
-
-(defun avl-tree-delete (tree data)
-  "From the avl tree TREE, delete DATA.
-Return the element in TREE which matched DATA,
-nil if no element matched."
-  (avl-tree--do-delete (avl-tree--cmpfun tree)
-                       (avl-tree--dummyroot tree)
-                       0
-                       data))
-
-(defun avl-tree-member (tree data)
-  "Return the element in the avl tree TREE which matches DATA.
-Matching uses the compare function previously specified in
+(defun avl-tree-enter (tree data &optional updatefun)
+  "Insert DATA into the AVL tree TREE.
+
+If an element that matches DATA (according to the tree's
+comparison function, see `avl-tree-create') already exists in
+TREE, it will be replaced by DATA by default.
+
+If UPDATEFUN is supplied and an element matching DATA already
+exists in TREE, UPDATEFUN is called with two arguments: DATA, and
+the matching element.  Its return value replaces the existing
+element.  This value *must* itself match DATA (and hence the
+pre-existing data), or an error will occur.
+
+Returns the new data."
+  (cdr (avl-tree--do-enter (avl-tree--cmpfun tree)
+                          (avl-tree--dummyroot tree)
+                          0 data updatefun)))
+
+(defun avl-tree-delete (tree data &optional test nilflag)
+  "Delete the element matching DATA from the AVL tree TREE.
+Matching uses the comparison function previously specified in
+`avl-tree-create' when TREE was created.
+
+Returns the deleted element, or nil if no matching element was
+found.
+
+Optional argument NILFLAG specifies a value to return instead of
+nil if nothing was deleted, so that this case can be
+distinguished from the case of a successfully deleted null
+element.
+
+If supplied, TEST specifies a test that a matching element must
+pass before it is deleted.  If a matching element is found, it is
+passed as an argument to TEST, and is deleted only if the return
+value is non-nil."
+  (cdr (avl-tree--do-delete (avl-tree--cmpfun tree)
+                           (avl-tree--dummyroot tree)
+                           0 data test nilflag)))
+
+
+(defun avl-tree-member (tree data &optional nilflag)
+  "Return the element in the AVL tree TREE which matches DATA.
+Matching uses the comparison function previously specified in
 `avl-tree-create' when TREE was created.
 
 `avl-tree-create' when TREE was created.
 
-If there is no such element in the tree, the value is nil."
+If there is no such element in the tree, nil is
+returned.  Optional argument NILFLAG specifies a value to return
+instead of nil in this case.  This allows non-existent elements to
+be distinguished from a null element.  (See also
+`avl-tree-member-p', which does this for you.)"
   (let ((node (avl-tree--root tree))
        (compare-function (avl-tree--cmpfun tree)))
     (catch 'found
   (let ((node (avl-tree--root tree))
        (compare-function (avl-tree--cmpfun tree)))
     (catch 'found
@@ -401,10 +494,19 @@ If there is no such element in the tree, the value is nil."
         ((funcall compare-function (avl-tree--node-data node) data)
          (setq node (avl-tree--node-right node)))
         (t (throw 'found (avl-tree--node-data node)))))
         ((funcall compare-function (avl-tree--node-data node) data)
          (setq node (avl-tree--node-right node)))
         (t (throw 'found (avl-tree--node-data node)))))
-      nil)))
+      nilflag)))
+
+
+(defun avl-tree-member-p (tree data)
+  "Return t if an element matching DATA exists in the AVL tree TREE.
+Otherwise return nil.  Matching uses the comparison function
+previously specified in `avl-tree-create' when TREE was created."
+  (let ((flag '(nil)))
+    (not (eq (avl-tree-member tree data flag) flag))))
+
 
 (defun avl-tree-map (__map-function__ tree &optional reverse)
 
 (defun avl-tree-map (__map-function__ tree &optional reverse)
-  "Modify all elements in the avl tree TREE by applying FUNCTION.
+  "Modify all elements in the AVL tree TREE by applying FUNCTION.
 
 Each element is replaced by the return value of FUNCTION applied
 to that element.
 
 Each element is replaced by the return value of FUNCTION applied
 to that element.
@@ -418,6 +520,57 @@ descending order if REVERSE is non-nil."
    (avl-tree--root tree)
    (if reverse 1 0)))
 
    (avl-tree--root tree)
    (if reverse 1 0)))
 
+
+(defun avl-tree-mapc (__map-function__ tree &optional reverse)
+  "Apply FUNCTION to all elements in AVL tree TREE,
+for side-effect only.
+
+FUNCTION is applied to the elements in ascending order, or
+descending order if REVERSE is non-nil."
+  (avl-tree--mapc
+   (lambda (node)
+     (funcall __map-function__ (avl-tree--node-data node)))
+   (avl-tree--root tree)
+   (if reverse 1 0)))
+
+
+(defun avl-tree-mapf
+  (__map-function__ combinator tree &optional reverse)
+  "Apply FUNCTION to all elements in AVL tree TREE,
+and combine the results using COMBINATOR.
+
+The FUNCTION is applied and the results are combined in ascending
+order, or descending order if REVERSE is non-nil."
+  (let (avl-tree-mapf--accumulate)
+    (avl-tree--mapc
+     (lambda (node)
+       (setq avl-tree-mapf--accumulate
+            (funcall combinator
+                     (funcall __map-function__
+                              (avl-tree--node-data node))
+                     avl-tree-mapf--accumulate)))
+     (avl-tree--root tree)
+     (if reverse 0 1))
+    (nreverse avl-tree-mapf--accumulate)))
+
+
+(defun avl-tree-mapcar (__map-function__ tree &optional reverse)
+  "Apply FUNCTION to all elements in AVL tree TREE,
+and make a list of the results.
+
+The FUNCTION is applied and the list constructed in ascending
+order, or descending order if REVERSE is non-nil.
+
+Note that if you don't care about the order in which FUNCTION is
+applied, just that the resulting list is in the correct order,
+then
+
+  (avl-tree-mapf function 'cons tree (not reverse))
+
+is more efficient."
+  (nreverse (avl-tree-mapf __map-function__ 'cons tree reverse)))
+
+
 (defun avl-tree-first (tree)
   "Return the first element in TREE, or nil if TREE is empty."
   (let ((node (avl-tree--root tree)))
 (defun avl-tree-first (tree)
   "Return the first element in TREE, or nil if TREE is empty."
   (let ((node (avl-tree--root tree)))
@@ -435,7 +588,7 @@ descending order if REVERSE is non-nil."
       (avl-tree--node-data node))))
 
 (defun avl-tree-copy (tree)
       (avl-tree--node-data node))))
 
 (defun avl-tree-copy (tree)
-  "Return a copy of the avl tree TREE."
+  "Return a copy of the AVL tree TREE."
   (let ((new-tree (avl-tree-create (avl-tree--cmpfun tree))))
     (setf (avl-tree--root new-tree) (avl-tree--do-copy (avl-tree--root tree)))
     new-tree))
   (let ((new-tree (avl-tree-create (avl-tree--cmpfun tree))))
     (setf (avl-tree--root new-tree) (avl-tree--do-copy (avl-tree--root tree)))
     new-tree))
@@ -457,9 +610,68 @@ descending order if REVERSE is non-nil."
     treesize))
 
 (defun avl-tree-clear (tree)
     treesize))
 
 (defun avl-tree-clear (tree)
-  "Clear the avl tree TREE."
+  "Clear the AVL tree TREE."
   (setf (avl-tree--root tree) nil))
 
   (setf (avl-tree--root tree) nil))
 
+
+(defun avl-tree-stack (tree &optional reverse)
+  "Return an object that behaves like a sorted stack
+of all elements of TREE.
+
+If REVERSE is non-nil, the stack is sorted in reverse order.
+\(See also `avl-tree-stack-pop'\).
+
+Note that any modification to TREE *immediately* invalidates all
+avl-tree-stacks created before the modification (in particular,
+calling `avl-tree-stack-pop' will give unpredictable results).
+
+Operations on these objects are significantly more efficient than
+constructing a real stack with `avl-tree-flatten' and using
+standard stack functions.  As such, they can be useful in
+implementing efficient algorithms of AVL trees.  However, in cases
+where mapping functions `avl-tree-mapc', `avl-tree-mapcar' or
+`avl-tree-mapf' would be sufficient, it is better to use one of
+those instead."
+  (let ((stack (avl-tree--stack-create tree reverse)))
+    (avl-tree--stack-repopulate stack)
+    stack))
+
+
+(defun avl-tree-stack-pop (avl-tree-stack &optional nilflag)
+  "Pop the first element from AVL-TREE-STACK.
+\(See also `avl-tree-stack').
+
+Returns nil if the stack is empty, or NILFLAG if specified.
+\(The latter allows an empty stack to be distinguished from
+a null element stored in the AVL tree.)"
+  (let (node next)
+    (if (not (setq node (pop (avl-tree--stack-store avl-tree-stack))))
+       nilflag
+      (when (setq next
+                 (avl-tree--node-branch
+                  node
+                  (if (avl-tree--stack-reverse avl-tree-stack) 0 1)))
+       (push next (avl-tree--stack-store avl-tree-stack))
+       (avl-tree--stack-repopulate avl-tree-stack))
+      (avl-tree--node-data node))))
+
+
+(defun avl-tree-stack-first (avl-tree-stack &optional nilflag)
+  "Return the first element of AVL-TREE-STACK, without removing it
+from the stack.
+
+Returns nil if the stack is empty, or NILFLAG if specified.
+\(The latter allows an empty stack to be distinguished from
+a null element stored in the AVL tree.)"
+  (or (car (avl-tree--stack-store avl-tree-stack))
+      nilflag))
+
+
+(defun avl-tree-stack-empty-p (avl-tree-stack)
+  "Return t if AVL-TREE-STACK is empty, nil otherwise."
+  (null (avl-tree--stack-store avl-tree-stack)))
+
+
 (provide 'avl-tree)
 
 ;;; avl-tree.el ends here
 (provide 'avl-tree)
 
 ;;; avl-tree.el ends here