]> gitweb.factorcode.org Git - factor.git/blobdiff - basis/heaps/heaps.factor
basis: use lint.vocabs tool to trim using lists
[factor.git] / basis / heaps / heaps.factor
index 564d7db17f73bf30f6c43ec8e7b024eb3b05871a..2c6d4c8102b06ebf247a540cdfb92b7d2ba6a31d 100644 (file)
@@ -1,28 +1,29 @@
 ! Copyright (C) 2007, 2008 Ryan Murphy, Doug Coleman,
 ! Slava Pestov.
 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
-USING: kernel math sequences arrays assocs sequences.private
-growable accessors math.order summary ;
+USING: accessors arrays assocs fry kernel kernel.private
+math math.order math.private sequences sequences.private summary
+vectors ;
 IN: heaps
 
 GENERIC: heap-push* ( value key heap -- entry )
 GENERIC: heap-peek ( heap -- value key )
 GENERIC: heap-pop* ( heap -- )
-GENERIC: heap-pop ( heap -- value key )
 GENERIC: heap-delete ( entry heap -- )
 GENERIC: heap-empty? ( heap -- ? )
 GENERIC: heap-size ( heap -- n )
 
 <PRIVATE
 
-TUPLE: heap data ;
+TUPLE: heap { data vector } ;
 
 : <heap> ( class -- heap )
-    [ V{ } clone ] dip boa ; inline
+    V{ } clone swap boa ; inline
 
 TUPLE: entry value key heap index ;
 
-: <entry> ( value key heap -- entry ) f entry boa ;
+: <entry> ( value key heap -- entry )
+    f entry boa ; inline
 
 PRIVATE>
 
@@ -34,165 +35,151 @@ TUPLE: max-heap < heap ;
 
 : <max-heap> ( -- max-heap ) max-heap <heap> ;
 
-M: heap heap-empty? ( heap -- ? )
-    data>> empty? ;
+M: heap heap-empty? data>> empty? ; inline
 
-M: heap heap-size ( heap -- n )
-    data>> length ;
+M: heap heap-size data>> length ; inline
 
 <PRIVATE
 
-: left ( n -- m ) 1 shift 1 + ; inline
+: left ( n -- m )
+    { fixnum } declare 1 fixnum-shift-fast 1 fixnum+fast ; inline
 
-: right ( n -- m ) 1 shift 2 + ; inline
+: right ( n -- m )
+    { fixnum } declare 1 fixnum-shift-fast 2 fixnum+fast ; inline
 
-: up ( n -- m ) 1- 2/ ; inline
+: up ( n -- m )
+    { fixnum } declare 1 fixnum-fast 2/ ; inline
 
-: data-nth ( n heap -- entry )
-    data>> nth-unsafe ; inline
+: data-nth ( n data -- entry )
+    nth-unsafe { entry } declare ; inline
 
-: up-value ( n heap -- entry )
-    [ up ] dip data-nth ; inline
+: data-set-nth ( entry n data -- )
+    [ [ >>index ] keep ] dip set-nth-unsafe ; inline
 
-: left-value ( n heap -- entry )
-    [ left ] dip data-nth ; inline
+: data-push ( entry data -- n )
+    [ length [ >>index ] keep ]
+    [ [ set-nth ] keepd ] bi ; inline
 
-: right-value ( n heap -- entry )
-    [ right ] dip data-nth ; inline
+GENERIC: heap-compare ( entry1 entry2 heap -- ? )
 
-: data-set-nth ( entry n heap -- )
-    [ [ >>index drop ] 2keep ] dip
-    data>> set-nth-unsafe ; inline
+M: min-heap heap-compare
+    drop { entry entry } declare [ key>> ] bi@ after? ; inline
 
-: data-push ( entry heap -- n )
-    dup heap-size [
-        swap 2dup data>> ensure 2drop data-set-nth
-    ] keep ; inline
+M: max-heap heap-compare
+    drop { entry entry } declare [ key>> ] bi@ before? ; inline
 
-: data-pop ( heap -- entry )
-    data>> pop ; inline
-
-: data-pop* ( heap -- )
-    data>> pop* ; inline
-
-: data-peek ( heap -- entry )
-    data>> peek ; inline
-
-: data-first ( heap -- entry )
-    data>> first ; inline
-
-: data-exchange ( m n heap -- )
-    [ tuck data-nth [ data-nth ] dip ] 3keep
-    tuck [ data-set-nth ] 2dip data-set-nth ; inline
-
-GENERIC: heap-compare ( pair1 pair2 heap -- ? )
-
-: (heap-compare) ( pair1 pair2 heap -- <=> )
-    drop [ key>> ] compare ; inline
-
-M: min-heap heap-compare (heap-compare) +gt+ eq? ;
-
-M: max-heap heap-compare (heap-compare) +lt+ eq? ;
+PRIVATE>
 
-: heap-bounds-check? ( m heap -- ? )
-    heap-size >= ; inline
+: >entry< ( entry -- value key )
+    [ value>> ] [ key>> ] bi ; inline
 
-: left-bounds-check? ( m heap -- ? )
-    [ left ] dip heap-bounds-check? ; inline
+M: heap heap-peek
+    data>> first >entry< ;
 
-: right-bounds-check? ( m heap -- ? )
-    [ right ] dip heap-bounds-check? ; inline
+<PRIVATE
 
-: continue? ( m up[m] heap -- ? )
-    [ data-nth swap ] keep [ data-nth ] keep
-    heap-compare ; inline
+! names and optimizations inspired by cpython/Lib/heapq.py,
+! refer to it from in depth explanations of the optimizations.
 
-DEFER: up-heap
+! called bubble-up in the literature... but we keep cpython's name.
+:: sift-down ( heap from to -- )
+    heap data>>      :> data
+    to data data-nth :> tmp
 
-: (up-heap) ( n heap -- )
-    [ dup up ] dip
-    3dup continue? [
-        [ data-exchange ] 2keep up-heap
-    ] [
-        3drop
-    ] if ;
+    to t [ over from > and ] [
+        dup up
+        dup data data-nth
+        dup tmp heap heap-compare [
+            rot data data-set-nth t
+        ] [
+            2drop f
+        ] if
+    ] while
 
-: up-heap ( n heap -- )
-    over 0 > [ (up-heap) ] [ 2drop ] if ;
+    tmp swap data data-set-nth ; inline
 
-: (child) ( m heap -- n )
-    2dup right-value
-    [ 2dup left-value ] dip
-    rot heap-compare
-    [ right ] [ left ] if ;
+PRIVATE>
 
-: child ( m heap -- n )
-    2dup right-bounds-check?
-    [ drop left ] [ (child) ] if ;
+M: heap heap-push*
+    [ <entry> dup ] [ data>> data-push ] [ 0 rot sift-down ] tri ;
 
-: swap-down ( m heap -- )
-    [ child ] 2keep data-exchange ;
+: heap-push ( value key heap -- )
+    heap-push* drop ;
 
-DEFER: down-heap
+: heap-push-all ( assoc heap -- )
+    '[ swap _ heap-push ] assoc-each ;
 
-: (down-heap) ( m heap -- )
-    [ child ] 2keep swapd
-    3dup continue? [
-        3drop
-    ] [
-        [ data-exchange ] 2keep down-heap
-    ] if ;
+<PRIVATE
 
-: down-heap ( m heap -- )
-    2dup left-bounds-check? [ 2drop ] [ (down-heap) ] if ;
+! called bubble-down in the literature... but we keep cpython's name.
+! A quote from cpython's implementation:
+! > We *could* break out of the loop as soon as we find a pos where newitem <=
+! > both its children, but turns out that's not a good idea [...]
+! Indeed the code is 33% slower if we remove this optimization.
+:: sift-up ( heap n -- )
+    heap data>>     :> data
+    data length     :> end
+    n data data-nth :> tmp
+
+    n dup left [ dup end < ] [
+        dup 1 fixnum+fast
+        dup end < [
+            2dup [ data data-nth ] bi@ heap heap-compare
+        ] [ f ] if
+        [ nip ] [ drop ] if
+        [ data data-nth swap data data-set-nth ]
+        [ dup left ] bi
+    ] while drop
+
+    tmp over data data-set-nth
+    heap n rot sift-down ; inline
 
 PRIVATE>
 
-M: heap heap-push* ( value key heap -- entry )
-    [ <entry> dup ] keep [ data-push ] keep up-heap ;
-
-: heap-push ( value key heap -- ) heap-push* drop ;
+M: heap heap-pop*
+    dup data>> f over first index<< [ pop ] keep
+    [ 2drop ] [ set-first 0 sift-up ] if-empty ;
 
-: heap-push-all ( assoc heap -- )
-    [ swapd heap-push ] curry assoc-each ;
+: heap-pop ( heap -- value key )
+    [ heap-peek ] [ heap-pop* ] bi ;
 
-: >entry< ( entry -- key value )
-    [ value>> ] [ key>> ] bi ;
+: slurp-heap ( ... heap quot: ( ... value key -- ... ) -- ... )
+    [ drop '[ _ heap-empty? ] ]
+    [ '[ _ heap-pop @ ] until ] 2bi ; inline
 
-M: heap heap-peek ( heap -- value key )
-    data-first >entry< ;
+: heap-pop-all ( heap -- alist )
+    [ heap-size <vector> ] keep
+    [ swap 2array suffix! ] slurp-heap { } like ;
 
 ERROR: bad-heap-delete ;
 
-M: bad-heap-delete summary 
+M: bad-heap-delete summary
     drop "Invalid entry passed to heap-delete" ;
-    
-: entry>index ( entry heap -- n )
-    over heap>> eq? [ bad-heap-delete ] unless
-    index>> ;
 
-M: heap heap-delete ( entry heap -- )
-    [ entry>index ] keep
-    2dup heap-size 1- = [
-        nip data-pop*
-    ] [
-        [ nip data-pop ] 2keep
-        [ data-set-nth ] 2keep
-        down-heap
-    ] if ;
+<PRIVATE
 
-M: heap heap-pop* ( heap -- )
-    dup data-first swap heap-delete ;
+: entry>index ( entry heap -- n )
+    over heap>> eq? [ bad-heap-delete ] unless
+    index>> dup [ bad-heap-delete ] unless
+    { fixnum } declare ; inline
 
-M: heap heap-pop ( heap -- value key )
-    dup data-first [ swap heap-delete ] keep >entry< ;
+PRIVATE>
 
-: heap-pop-all ( heap -- alist )
-    [ dup heap-empty? not ]
-    [ dup heap-pop swap 2array ]
-    produce nip ;
-
-: slurp-heap ( heap quot: ( elt -- ) -- )
-    over heap-empty? [ 2drop ] [
-        [ [ heap-pop drop ] dip call ] [ slurp-heap ] 2bi
-    ] if ; inline recursive
+M:: heap heap-delete ( entry heap -- )
+    entry heap entry>index :> n
+    heap data>>            :> data
+    data pop               :> nth-entry
+    f entry index<<
+    n data length = [
+        nth-entry n data data-set-nth
+        n 0 = [ t ] [ nth-entry n up data data-nth heap heap-compare ] if
+        [ heap n sift-up ] [ heap 0 n sift-down ] if
+    ] unless ;
+
+: >min-heap ( assoc -- min-heap )
+    dup assoc-size <vector> min-heap boa
+    [ heap-push-all ] keep ;
+
+: >max-heap ( assoc -- max-heap )
+    dup assoc-size <vector> max-heap boa
+    [ heap-push-all ] keep ;