Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
New method: MutexImpl::is_granted()
[simgrid.git] / src / xbt / utils / iter / subsets.hpp
index 1e107bef21f88af44599343e094c4f9d2dfc8dbb..ec3cac83778e2164239c5f18d60757c55b06b85f 100644 (file)
-/* A thread pool (C++ version).                                             */
-
 /* Copyright (c) 2004-2023 The SimGrid Team. All rights reserved.           */
 
 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
-#ifndef XBT_SUBSETS_HPP
-#define XBT_SUBSETS_HPP
+#ifndef XBT_UTILS_ITER_SUBSETS_HPP
+#define XBT_UTILS_ITER_SUBSETS_HPP
 
+#include <boost/iterator/iterator_facade.hpp>
 #include <functional>
-#include <unordered_set>
+#include <numeric>
+#include <optional>
 #include <vector>
 
 namespace simgrid::xbt {
 
+/**
+ * @brief A higher-order forward-iterator which traverses all possible subsets
+ * of a given fixed size `k` of an iterable sequence
+ *
+ * @class Iterator: The iterator over which this higher-order iterator
+ * generates elements.
+ */
+template <class Iterator>
+struct subsets_iterator : public boost::iterator_facade<subsets_iterator<Iterator>, const std::vector<Iterator>,
+                                                        boost::forward_traversal_tag> {
+  subsets_iterator();
+  explicit subsets_iterator(unsigned k);
+  explicit subsets_iterator(unsigned k, Iterator begin, Iterator end = Iterator());
+
+private:
+  unsigned k; // The size of the subsets generated
+  std::optional<Iterator> end = std::nullopt;
+  std::vector<Iterator> current_subset;
+  std::vector<unsigned> P; // Increment counts to determine which combinations need to be traversed
+
+  // boost::iterator_facade<...> interface to implement
+  void increment();
+  bool equal(const subsets_iterator<Iterator>& other) const;
+  const std::vector<Iterator>& dereference() const;
+
+  // Allows boost::iterator_facade<...> to function properly
+  friend class boost::iterator_core_access;
+};
+
+template <typename Iterator> subsets_iterator<Iterator>::subsets_iterator() : subsets_iterator<Iterator>(0) {}
+
+template <typename Iterator>
+subsets_iterator<Iterator>::subsets_iterator(unsigned k)
+    : k(k), current_subset(std::vector<Iterator>(k)), P(std::vector<unsigned>(k))
+{
+  std::iota(P.begin(), P.end(), k);
+}
+
+template <typename Iterator>
+subsets_iterator<Iterator>::subsets_iterator(unsigned k, Iterator begin, Iterator end)
+    : k(k), end(std::optional<Iterator>{end}), current_subset(std::vector<Iterator>(k)), P(std::vector<unsigned>(k))
+{
+  for (unsigned i = 0; i < k; i++) {
+    // Less than `k` elements to choose
+    if (begin == end) {
+      // We want to initialize the object then to be equivalent
+      // to the end iterator so that there are no items to iterate
+      // over
+      this->end = std::nullopt;
+      std::iota(P.begin(), P.end(), k);
+      return;
+    }
+    current_subset[i] = begin++;
+  }
+  std::iota(P.begin(), P.end(), 0);
+}
+
+template <typename Iterator> bool subsets_iterator<Iterator>::equal(const subsets_iterator<Iterator>& other) const
+{
+  if (this->end == std::nullopt && other.end == std::nullopt) {
+    return true;
+  }
+  if (this->k != other.k) {
+    return false;
+  }
+  if (this->k == 0) { // this->k == other.k == 0
+    return true;
+  }
+  return this->end != std::nullopt && other.end != std::nullopt && this->P[0] == other.P[0];
+}
+
+template <typename Iterator> const std::vector<Iterator>& subsets_iterator<Iterator>::dereference() const
+{
+  return this->current_subset;
+}
+
+template <typename Iterator> void subsets_iterator<Iterator>::increment()
+{
+  // If k == 0, there's nothing to do
+  // If end == std::nullopt, we've finished
+  // iterating over all subsets of size `k`
+  if (end == std::nullopt || k == 0) {
+    return;
+  }
+
+  // Move the last element over each time
+  ++current_subset[k - 1];
+  ++P[k - 1];
+
+  const bool shift_other_elements = current_subset[k - 1] == end.value();
+
+  if (shift_other_elements) {
+    if (k == 1) {
+      // We're done in the case that k = 1; here, we've iterated
+      // through the list once, which is all that is needed
+      end = std::nullopt;
+      return;
+    }
+
+    // At this point, k >= 2
+
+    // The number of elements is now equal to the "index"
+    // of the last element (it is at the end, which means we added
+    // for the last time)
+    const unsigned n = P[k - 1];
+
+    // We're looking to determine
+    //
+    // argmax_{0 <= j <= k - 2}(P[j] != (n - (k - j)))
+    //
+    // If P[j] == (n - (k - j)) for some `j`, that means
+    // the `j`th element of the current subset has moved
+    // "as far as it can move" to the right; in other words,
+    // this is our signal that some element before the `j`th
+    // has to move over
+    //
+    // std::max_element() would work here too, but it seems
+    // overkill to create a vector full of numbers when a simple
+    // range-based for-loop can do the trick
+    unsigned l = 0;
+    for (unsigned j = k - 2; j > 0; j--) {
+      if (P[j] != (n - (k - j))) {
+        l = j;
+        break;
+      }
+    }
+
+    ++P[l];
+    ++current_subset[l];
+
+    // Plugging in `j = 0` to the above formula yields
+    // `n - k`, which is the furthest point that the first (i.e. `0th`)
+    // element can be located. Thus, if `P[0] > (n - k)`, this means
+    // we've sucessfully iterated through all subsets so we're done
+    if (P[0] > (n - k)) {
+      end = std::nullopt;
+      return;
+    }
+
+    // Otherwise, all elements past element `l` are reset
+    // to follow one after another immediately after `l`
+    auto iter_at_l = current_subset[l];
+    for (auto i = l + 1; i <= (k - 1); i++) {
+      P[i]              = P[l] + (i - l);
+      current_subset[i] = ++iter_at_l;
+    }
+  }
+}
+
 } // namespace simgrid::xbt
 
 #endif