Abstract ordered set data type.
[gnulib.git] / lib / gl_oset.h
diff --git a/lib/gl_oset.h b/lib/gl_oset.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0ac678f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,237 @@
+/* Abstract ordered set data type.
+   Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
+   Written by Bruno Haible <bruno@clisp.org>, 2006.
+
+   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+   the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
+   any later version.
+
+   This program 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
+   GNU General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU General Public License
+   along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
+   Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.  */
+
+#ifndef _GL_OSET_H
+#define _GL_OSET_H
+
+#include <stdbool.h>
+#include <stddef.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+
+/* gl_oset is an abstract ordered set data type.  It can contain any number
+   of objects ('void *' or 'const void *' pointers) in the order of a given
+   comparator function.  Duplicates (in the sense of the comparator) are
+   forbidden.
+
+   There are several implementations of this ordered set datatype, optimized
+   for different operations or for memory.  You can start using the simplest
+   ordered set implementation, GL_ARRAY_OSET, and switch to a different
+   implementation later, when you realize which operations are performed
+   the most frequently.  The API of the different implementations is exactly
+   the same; when switching to a different implementation, you only have to
+   change the gl_oset_create call.
+
+   The implementations are:
+     GL_ARRAY_OSET        a growable array
+     GL_AVLTREE_OSET      a binary tree (AVL tree)
+     GL_RBTREE_OSET       a binary tree (red-black tree)
+
+   The memory consumption is asymptotically the same: O(1) for every object
+   in the set.  When looking more closely at the average memory consumed
+   for an object, GL_ARRAY_OSET is the most compact representation, and
+   GL_AVLTREE_OSET, GL_RBTREE_OSET need more memory.
+
+   The guaranteed average performance of the operations is, for a set of
+   n elements:
+
+   Operation                  ARRAY     TREE
+
+   gl_oset_size                O(1)     O(1)
+   gl_oset_add
+   gl_oset_remove
+   gl_oset_search
+   gl_oset_iterator            O(1)   O(log n)
+   gl_oset_iterator_next       O(1)   O(log n)
+ */
+
+/* -------------------------- gl_oset_t Data Type -------------------------- */
+
+/* Type of function used to compare two elements.  Same as for qsort().
+   NULL denotes pointer comparison.  */
+typedef int (*gl_setelement_compar_fn) (const void *elt1, const void *elt2);
+
+struct gl_oset_impl;
+/* Type representing an entire ordered set.  */
+typedef struct gl_oset_impl * gl_oset_t;
+
+struct gl_oset_implementation;
+/* Type representing a ordered set datatype implementation.  */
+typedef const struct gl_oset_implementation * gl_oset_implementation_t;
+
+/* Create an empty set.
+   IMPLEMENTATION is one of GL_ARRAY_OSET, GL_AVLTREE_OSET, GL_RBTREE_OSET.
+   COMPAR_FN is an element comparison function or NULL.  */
+extern gl_oset_t gl_oset_create_empty (gl_oset_implementation_t implementation,
+                                      gl_setelement_compar_fn compar_fn);
+
+/* Return the current number of elements in an ordered set.  */
+extern size_t gl_oset_size (gl_oset_t set);
+
+/* Search whether an element is already in the ordered set.
+   Return true if found, or false if not present in the set.  */
+extern bool gl_oset_search (gl_oset_t set, const void *elt);
+
+/* Add an element to an ordered set.
+   Return true if it was not already in the set and added.  */
+extern bool gl_oset_add (gl_oset_t set, const void *elt);
+
+/* Remove an element from an ordered set.
+   Return true if it was found and removed.  */
+extern bool gl_oset_remove (gl_oset_t set, const void *elt);
+
+/* Free an entire ordered set.
+   (But this call does not free the elements of the set.)  */
+extern void gl_oset_free (gl_oset_t set);
+
+/* --------------------- gl_oset_iterator_t Data Type --------------------- */
+
+/* Functions for iterating through an ordered set.  */
+
+/* Type of an iterator that traverses an ordered set.
+   This is a fixed-size struct, so that creation of an iterator doesn't need
+   memory allocation on the heap.  */
+typedef struct
+{
+  /* For fast dispatch of gl_oset_iterator_next.  */
+  const struct gl_oset_implementation *vtable;
+  /* For detecting whether the last returned element was removed.  */
+  gl_oset_t set;
+  size_t count;
+  /* Other, implementation-private fields.  */
+  void *p; void *q;
+  size_t i; size_t j;
+} gl_oset_iterator_t;
+
+/* Create an iterator traversing an ordered set.
+   The set's contents must not be modified while the iterator is in use,
+   except for removing the last returned element.  */
+extern gl_oset_iterator_t gl_oset_iterator (gl_oset_t set);
+
+/* If there is a next element, store the next element in *ELTP, advance the
+   iterator and return true.  Otherwise, return false.  */
+extern bool gl_oset_iterator_next (gl_oset_iterator_t *iterator,
+                                  const void **eltp);
+
+/* Free an iterator.  */
+extern void gl_oset_iterator_free (gl_oset_iterator_t *iterator);
+
+/* ------------------------ Implementation Details ------------------------ */
+
+struct gl_oset_implementation
+{
+  // gl_oset_t functions.
+  gl_oset_t (*create_empty) (gl_oset_implementation_t implementation,
+                            gl_setelement_compar_fn compar_fn);
+  size_t (*size) (gl_oset_t set);
+  bool (*search) (gl_oset_t set, const void *elt);
+  bool (*add) (gl_oset_t set, const void *elt);
+  bool (*remove) (gl_oset_t set, const void *elt);
+  void (*oset_free) (gl_oset_t set);
+  // gl_oset_iterator_t functions.
+  gl_oset_iterator_t (*iterator) (gl_oset_t set);
+  bool (*iterator_next) (gl_oset_iterator_t *iterator, const void **eltp);
+  void (*iterator_free) (gl_oset_iterator_t *iterator);
+};
+
+struct gl_oset_impl_base
+{
+  const struct gl_oset_implementation *vtable;
+  gl_setelement_compar_fn compar_fn;
+};
+
+#if HAVE_INLINE
+
+/* Define all functions of this file as inline accesses to the
+   struct gl_oset_implementation.
+   Use #define to avoid a warning because of extern vs. static.  */
+
+# define gl_oset_create_empty gl_oset_create_empty_inline
+static inline gl_oset_t
+gl_oset_create_empty (gl_oset_implementation_t implementation,
+                     gl_setelement_compar_fn compar_fn)
+{
+  return implementation->create_empty (implementation, compar_fn);
+}
+
+# define gl_oset_size gl_oset_size_inline
+static inline size_t
+gl_oset_size (gl_oset_t set)
+{
+  return ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->size (set);
+}
+
+# define gl_oset_search gl_oset_search_inline
+static inline bool
+gl_oset_search (gl_oset_t set, const void *elt)
+{
+  return ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->search (set, elt);
+}
+
+# define gl_oset_add gl_oset_add_inline
+static inline bool
+gl_oset_add (gl_oset_t set, const void *elt)
+{
+  return ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->add (set, elt);
+}
+
+# define gl_oset_remove gl_oset_remove_inline
+static inline bool
+gl_oset_remove (gl_oset_t set, const void *elt)
+{
+  return ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->remove (set, elt);
+}
+
+# define gl_oset_free gl_oset_free_inline
+static inline void
+gl_oset_free (gl_oset_t set)
+{
+  ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->oset_free (set);
+}
+
+# define gl_oset_iterator gl_oset_iterator_inline
+static inline gl_oset_iterator_t
+gl_oset_iterator (gl_oset_t set)
+{
+  return ((const struct gl_oset_impl_base *) set)->vtable->iterator (set);
+}
+
+# define gl_oset_iterator_next gl_oset_iterator_next_inline
+static inline bool
+gl_oset_iterator_next (gl_oset_iterator_t *iterator, const void **eltp)
+{
+  return iterator->vtable->iterator_next (iterator, eltp);
+}
+
+# define gl_oset_iterator_free gl_oset_iterator_free_inline
+static inline void
+gl_oset_iterator_free (gl_oset_iterator_t *iterator)
+{
+  iterator->vtable->iterator_free (iterator);
+}
+
+#endif
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* _GL_OSET_H */