graph.hpp
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#ifndef GRAPH_HPP
#define GRAPH_HPP
//#define END
#include <vector>
#include <memory>
#include <utility>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include "weight.hpp"
struct VertexStruct
{
unsigned int n;//Vertex number
Weight w;//Vertex weight
VertexStruct(const unsigned int n, const Weight w) { this->n = n; this->w = w; }
VertexStruct(const VertexStruct& vs) { n = vs.n; w = vs.w; std::cout << "VertexStruct copy!\n"; }
};
using VertexStructContainer = std::vector<std::unique_ptr<VertexStruct>>;
using VertexStructPtr = const VertexStruct*;
using VerticesStruct = std::vector<VertexStructPtr>;
using VertexOrdering = VerticesStruct;
struct Vertex
{
VertexStructPtr vertex;
VerticesStruct neighbors;
Weight weight(void) const { return vertex->w; }
unsigned int num(void) const { return vertex->n; }
Vertex(const VertexStructPtr v = nullptr, const VerticesStruct& n = {}): vertex(v), neighbors(n) {}
};
bool operator==(const Vertex& v1, const VertexStructPtr& v2) { return v1.vertex == v2; }
bool operator==(const Vertex& v1, const Vertex& v2) { return v1.vertex == v2.vertex; }
using VertexVector = std::vector<Vertex>;
//On veut le unique_ptr pour ne pas avoir de copy de VertexStruct si jamais VertexContainer.emplace_back doit allouer
//un nouveau tableau
//using Vertex = VertexStruct*;
//using Vertices = std::vector<Vertex>;
using Edge = std::pair<VertexStructPtr, VertexStructPtr>;
using Edges = std::vector<Edge>;
static void connect(Vertex& a, Vertex& b)
{
auto found = std::find(a.neighbors.begin(), a.neighbors.end(), b.vertex);
//On connect deux sommets que s'ils ne sont pas déjà connectés
if (found == a.neighbors.end())
{
a.neighbors.emplace_back(b.vertex);
b.neighbors.emplace_back(a.vertex);
}
}
static Edge makeEdge(Vertex& a, Vertex& b)
{
connect(a, b);
return std::make_pair(a.vertex, b.vertex);
}
struct VertexDegreePair
{
//La référence ne peut pas être constante sinon l'appelle a std::swap ne marche pas dans Initialize
const Vertex* v;
unsigned int d;
//v: Vertex d: degree
VertexDegreePair(const Vertex& ver, const unsigned int d) : v(&ver) { this->d = d; }
};
using VertexDegreePairs = std::vector<VertexDegreePair>;
static bool tryInsertAndRemoveDominated(const Weight& w, Weights& weights)
{
weights.emplace_back(w);
for (size_t i = 0; i < weights.size()-1; ++i)
{
//Si le poids ajouté est plus petit qu'un autre poids, on supprime l'insertion et
//l'algorithme s'arrête là
if (w <= weights[i])
{
weights.pop_back();
return false;
}
//Si le poids ajouté domine un autre poids, on supprime ce poids dominé en gardant le poids que l'on
//vient d'ajouter à la fin du tableau
else if (w > weights[i])
{
std::swap(weights.back(), weights[i]);
weights.pop_back();
std::swap(weights.back(), weights[i]);
--i;
}
}
//Si addVertexWeight vaut true, ça veut dire que l'on a pas ajouté le sommet la fonction renvoie donc
//false, et inversement si addVertexWeight vaut true
return true;
}
class Vertices
{
public:
Vertices(const VertexVector& vertices = {}) : m_vertices(vertices) {}
Vertices(const VerticesStruct& vertices)
{
m_vertices.reserve(vertices.size());
for (const VertexStruct* v: vertices)
m_vertices.emplace_back(v);
}
public:
VertexVector::iterator begin(void) { return m_vertices.begin(); }
VertexVector::const_iterator begin(void) const { return m_vertices.begin(); }
VertexVector::iterator end(void) { return m_vertices.end(); }
VertexVector::const_iterator end(void) const { return m_vertices.end(); }
VertexVector::reference front(void) { return m_vertices.front(); }
VertexVector::const_reference front(void) const { return m_vertices.front(); }
VertexVector::reference back(void) { return m_vertices.back(); }
VertexVector::const_reference back(void) const { return m_vertices.back(); }
VertexVector::reference operator[](VertexVector::size_type pos) { return m_vertices[pos]; }
VertexVector::const_reference operator[](VertexVector::size_type pos) const { return m_vertices[pos]; }
VertexVector::size_type size(void) const noexcept { return m_vertices.size(); }
bool empty(void) const noexcept { return m_vertices.empty(); }
template<class... Args>
void emplace_back(Args&&... args) { m_vertices.emplace_back(std::forward<Args>(args)...); }
void reserve(VertexVector::size_type new_cap) { m_vertices.reserve(new_cap); }
void pop_back(void) { m_vertices.pop_back(); }
void shrink_to_fit(void) { m_vertices.shrink_to_fit(); }
public:
Weight weight(void) const
{
Weight totalWeight;
for (size_t i = 0; i < WEIGHTS_SIZE; ++i)
totalWeight[i] = 0;
for (const Vertex& v : m_vertices)
totalWeight += v.weight();
return totalWeight;
}
Weights getMaxWeights(void) const
{
Weights WMax;
for (const Vertex v : m_vertices)
tryInsertAndRemoveDominated(v.weight(), WMax);
return WMax;
}
//TODO: améliorer le O(n^2)
void orderWith(const VertexOrdering& O)
{
unsigned int OPos = 0;
unsigned int VPos = 0;
while (VPos < m_vertices.size() && OPos < O.size())
{
bool found = false;
for (size_t j = VPos; j < m_vertices.size(); ++j)
{
if (m_vertices[j] == O[OPos])
{
std::swap(m_vertices[VPos++], m_vertices[j]);
++OPos;
found = true;
}
}
//Si le sommet que l'on veut trier n'est pas présent dans le graphe, on passe au sommet suivant à trier
if (!found) ++OPos;
}
}
Vertices subSet(const size_t begin, const size_t end)
{
Vertices subset;
if (begin <= end)
{
subset.reserve(end - begin + 1);//+1: index depuis 0
for (size_t i = begin; i <= end; ++i)
subset.emplace_back(m_vertices[i]);
}
return subset;
}
void remove(const Vertices& V)
{
for (const Vertex& v: V)
{
for (size_t i = 0; i < m_vertices.size(); ++i)
{
if (m_vertices[i] == v)
{
std::swap(m_vertices[i], m_vertices.back());
m_vertices.pop_back();
break;
}
}
}
}
static Vertices unionBetween(const Vertices& V1, const Vertex& v)
{
Vertices finalUnion(V1);
auto found = std::find(finalUnion.begin(), finalUnion.end(), v);
if (found == finalUnion.end())
finalUnion.emplace_back(v);
return finalUnion;
}
static Vertices unionBetween(const Vertices& V1, const Vertices& V2)
{
Vertices finalUnion(V1);
for (const Vertex& v: V2)
finalUnion = unionBetween(finalUnion, v);
return finalUnion;
}
static Vertices intersectionBetween(const Vertices& V1, const Vertices& V2)
{
Vertices finalIntersection;
for (const Vertex& v: V1)
{
for (size_t i = 0; i < V2.size(); ++i)
{
if (V2[i] == v)
finalIntersection.emplace_back(v);
}
}
return finalIntersection;
}
private:
VertexVector m_vertices;
};
using VerticesVector = std::vector<Vertices>;
struct VerticesSet
{
VerticesVector set;
Weights getWeights(void) const
{
Weights ret;
for (const Vertices& s: set)
ret.emplace_back(s.weight());
return ret;
}
void tryInsertAndRemoveDominated (const Vertices& vs)
{
bool insert = true;
for (size_t i = 0; i < set.size() - 1; ++i)
{
//Si le poids ajouté est plus petit qu'un autre poids, on supprime l'insertion et
//l'algorithme s'arrête là
if (vs.weight() <= set[i].weight())
{
insert = false;
break;
}
//Si le poids ajouté domine un autre poids, on supprime ce poids dominé en gardant le poids que l'on
//vient d'ajouter à la fin du tableau
else if (vs.weight() > set[i].weight())
{
std::swap(set.back(), set[i]);
set.pop_back();
--i;
}
}
if (insert)
set.emplace_back(vs);
}
};
using Clique = Vertices;
using Cliques = VerticesSet;
class Graph
{
public:
Graph(const Vertices& vertices = {}, const Edges& edges = {}) : m_vertices(vertices), m_edges(edges) {}
public:
Graph operator[](const Vertices& V) const
{
Graph ret(V);
ret.m_edges.reserve((V.size() * (V.size()-1))/2);
//Dans le nouveau graphe, les sommets n'ont encore aucun voisin car on a pas ajouté les arrêtes. Il faut donc les supprimer
for (Vertex& v : ret.m_vertices)
v.neighbors.clear();
for(const Edge& e: m_edges)
{
bool findFirst = false;
bool findSecond = false;
size_t posFirst = 0;
size_t posSecond = 0;
for (size_t i = 0; i < ret.m_vertices.size(); ++i)
{
if (ret.m_vertices[i] == e.first)
{
findFirst = true;
posFirst = i;
}
else if (ret.m_vertices[i] == e.second)
{
posSecond = i;
findSecond = true;
}
if (findFirst && findSecond)
{
ret.m_edges.emplace_back(makeEdge(ret.m_vertices[posFirst],ret.m_vertices[posSecond]));
break;
}
}
}
ret.m_edges.shrink_to_fit();
return ret;
}
VertexDegreePairs computeDegrees(void) const
{
VertexDegreePairs ret; ret.reserve(m_vertices.size());
for (const Vertex& v : m_vertices)
ret.emplace_back(v, v.neighbors.size());
return ret;
}
void removeVertex(const Vertex& v)
{
//D'abord on cherche le sommet dans le graphe
size_t vPosInVertices = 0;
for (size_t i = 0; i < m_vertices.size(); ++i)
{
if (m_vertices[i] == v)
{
vPosInVertices = i;
break;
}
}
if (vPosInVertices < m_vertices.size())
{
Vertex& vertexToRemove = m_vertices[vPosInVertices];
Vertex saveOfLastVertex = m_vertices.back();
//Puis on le supprime de tous ses voisins
for (const VertexStructPtr& n: vertexToRemove.neighbors)
{
//On recherche le voisin dans l'ensemble des sommets
//TODO: voir si cette version à besoin d'^etre optimisé
for (Vertex& v: m_vertices)
{
bool removeHappened = false;
if (v == n)
{
for (size_t i = 0; i < v.neighbors.size(); ++i)
{
if (v.neighbors[i] == vertexToRemove)
{
std::swap(v.neighbors[i],v.neighbors.back());
v.neighbors.pop_back();
removeHappened = true;
break;
}
}
}
if (removeHappened)
break;
}
}
//Enfin on le supprime du graphe
std::swap(m_vertices[vPosInVertices], m_vertices.back());
m_vertices.pop_back();
//Puis on supprime du graphe les arrêtes qui avaient ce sommet
for (size_t i = 0; i < m_edges.size(); ++i)
{
Edge& currentEdge = m_edges[i];
if ((currentEdge.first == v) || (currentEdge.second == v))
{
std::swap(m_edges[i], m_edges.back());
m_edges.pop_back();
--i;
}
}
}
}
size_t size(void) const { return m_vertices.size(); }
bool empty(void) const { return m_vertices.empty(); }
const Vertices& getVertices(void) const { return m_vertices; }
const Edges& getEdges(void) const { return m_edges; }
private:
Edges m_edges;//Les arrêtes
Vertices m_vertices;//Les sommets
};
std::ostream& operator<< (std::ostream& stream, const Vertex& v)
{
stream << "(" << v.num() << ", " << v.weight() << ")";
return stream;
}
std::ostream& operator<< (std::ostream& stream, const Edge& edge)
{
stream << edge.first << " -- " << edge.second;
return stream;
}
std::ostream& operator<< (std::ostream& stream, const Vertices& vs)
{
std::cout << "{ ";
for (size_t i = 0; i < vs.size(); ++i)
{
std::cout << vs[i];
if (i < vs.size()-1)
std::cout << " | ";
}
std::cout << "} weight: " << vs.weight();
return stream;
}
std::ostream& operator<< (std::ostream& stream, const VerticesSet& vs)
{
for (size_t i = 0; i < vs.set.size() - 1; ++i)
stream << vs.set[i] << std::endl;
stream << vs.set[vs.set.size() - 1];
return stream;
}
#endif