]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/hash_map.h
[build] Use python3 command in CMake build, not python.
[ginac.git] / ginac / hash_map.h
index 958d10988103679bc200e36803c18d846efd5ed9..4c9212eadd51289d9138698e4c754b341a603e5d 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Replacement for map<> using hash tables. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2005 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2020 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
  *
  *  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
  *
  *  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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#ifndef __GINAC_HASH_MAP_H__
-#define __GINAC_HASH_MAP_H__
-
-#include <list>
-#include <iterator>
-#include <algorithm>
-#include <functional>
-#include <utility>
+#ifndef GINAC_HASH_MAP_H
+#define GINAC_HASH_MAP_H
 
+#include <unordered_map>
 
 namespace GiNaC {
 
-/*
- *  "Hashmap Light" - buckets only contain one value, quadratic probing,
- *  grows automatically
- */
-
-namespace internal {
-
-// List of prime numbers shamelessly stolen from GCC STL
-enum { num_primes = 29 };
-
-static const unsigned long prime_list[num_primes] =
-{
-       31ul,        53ul,         97ul,         193ul,       389ul,
-       769ul,       1543ul,       3079ul,       6151ul,      12289ul,
-       24593ul,     49157ul,      98317ul,      196613ul,    393241ul,
-       786433ul,    1572869ul,    3145739ul,    6291469ul,   12582917ul,
-       25165843ul,  50331653ul,   100663319ul,  201326611ul, 402653189ul,
-       805306457ul, 1610612741ul, 3221225473ul, 4294967291ul
-};
-
-inline unsigned long next_prime(unsigned long n)
-{
-       const unsigned long *first = prime_list;
-       const unsigned long *last = prime_list + num_primes;
-       const unsigned long *pos = std::lower_bound(first, last, n);
-       return pos == last ? *(last - 1) : *pos;
-}
-
-} // namespace internal
-
-
-// Define default arguments
-template <typename T, template <class> class A = std::allocator>
-class exhashmap;
-
-
-/** Pair Associative Container with 'ex' objects as keys, that is implemented
- *  with a hash table and can be used as a replacement for map<> in many cases.
- *
- *  Differences to map<>:
- *   - no lower_bound()/upper_bound()
- *   - no reverse iterators, no rbegin()/rend()
- *   - no operator<()
- *   - comparison functor is hardcoded to ex_is_less
- *   - bucket_count() returns the number of buckets allocated in the hash table
- *   - insert() and erase() invalidate all iterators
- *   - average complexity of find() is constant time, worst case is O(n) */
-template <typename T, template <class> class A>
-class exhashmap {
-public:
-       static const unsigned min_num_buckets = 31; // must be prime
-
-       // Standard types
-       typedef ex key_type;
-       typedef T mapped_type;
-       typedef std::pair<key_type, T> value_type;
-       typedef ex_is_less key_compare;
-       typedef ex_is_equal key_equal;
-       typedef value_type & reference;
-       typedef const value_type & const_reference;
-       typedef value_type * pointer;
-       typedef const value_type * const_pointer;
-
-protected:
-       // Private types
-       enum bucket_state {
-               EMPTY,  ///< bucket empty (never used)
-               USED,   ///< bucket in use
-               ERASED  ///< bucket empty (element deleted), but may be part of a search chain
-       };
-       typedef std::pair<bucket_state, value_type> Bucket;
-
-public:
-       // More standard types
-       typedef A<Bucket> allocator_type;
-
-protected:
-       // More private types
-       typedef std::vector<Bucket, allocator_type> Table;
-
-       typedef typename Table::iterator table_iterator;
-       typedef typename Table::const_iterator table_const_iterator;
-
-public:
-       // Iterators
-       template <typename Pointer, typename Reference, class TableIterator>
-       class exhashmap_iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, value_type, typename Table::difference_type, Pointer, Reference> {
-       protected:
-               friend class exhashmap;
-
-       public:
-               exhashmap_iterator() {}
-               exhashmap_iterator(TableIterator t, TableIterator te)
-                : it(t), table_end(te) {}
-
-               // Allow iterator to const_iterator conversion
-               template <typename P, typename R, class TI>
-               exhashmap_iterator(const exhashmap_iterator<P, R, TI> &other)
-                : it(other.get_it_()), table_end(other.get_table_end_()) {}
-
-               typename exhashmap_iterator::reference operator*() const
-               {
-                       return it->second;
-               }
-
-               typename exhashmap_iterator::pointer operator->() const
-               {
-                       return &(it->second);
-               }
-
-               exhashmap_iterator &operator++()
-               {
-                       increment();
-                       return *this;
-               }
-
-               exhashmap_iterator operator++(int)
-               {
-                       exhashmap_iterator tmp = *this;
-                       increment();
-                       return tmp;
-               }
-
-               template <typename P, typename R, class TI>
-               bool operator==(const exhashmap_iterator<P, R, TI> &other) const
-               {
-                       return it == other.get_it_();
-               }
-
-               template <typename P, typename R, class TI>
-               bool operator!=(const exhashmap_iterator<P, R, TI> &other) const
-               {
-                       return it != other.get_it_();
-               }
-
-               // Private access function
-               TableIterator get_it_() const { return it; }
-               TableIterator get_table_end_() const { return table_end; }
-
-       protected:
-               TableIterator it;        ///< Pointer to current bucket
-               TableIterator table_end; ///< Pointer to one-past-last bucket
-
-               void increment()
-               {
-                       if (it != table_end)
-                               ++it;
-
-                       // Skip empty and erased buckets
-                       while (it != table_end && it->first != USED)
-                               ++it;
-               }
-       };
-
-       typedef exhashmap_iterator<value_type*, value_type&, table_iterator> iterator;
-       typedef exhashmap_iterator<const value_type*, const value_type&, table_const_iterator> const_iterator;
-
-       // More standard types
-       typedef typename Table::size_type size_type;
-       typedef typename Table::difference_type difference_type;
-
-       class value_compare : public std::binary_function<value_type, value_type, bool>, private key_compare {
-               friend class exhashmap;
-       public:
-               bool operator()(const value_type &lhs, const value_type &rhs) const
-               {
-                       return key_compare::operator()(lhs.first, rhs.first);
-               }
-
-               bool operator()(const key_type &lhs, const value_type &rhs) const
-               {
-                       return key_compare::operator()(lhs, rhs.first);
-               }
-
-               bool operator()(const value_type &lhs, const key_type &rhs) const
-               {
-                       return key_compare::operator()(lhs.first, rhs);
-               }
-       };
-
-protected:
-       // Private data
-       size_type num_entries; ///< Number of values stored in container (cached for faster operation of size())
-       size_type num_buckets; ///< Number of buckets (= hashtab.size())
-       Table hashtab;         ///< Vector of buckets, each bucket is kept sorted
-
-       /** Return index of key in hash table. */
-       static size_type hash_index(const key_type &x, size_type nbuckets)
-       {
-               return x.gethash() % nbuckets;
-       }
-
-       static table_iterator find_bucket(const key_type &x, table_iterator tab, size_type nbuckets);
-       static table_const_iterator find_bucket(const key_type &x, table_const_iterator tab, size_type nbuckets);
-       static table_iterator find_bucket_for_insertion(const key_type &x, table_iterator tab, size_type nbuckets);
-
-       /** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty bucket). */
-       table_iterator find_bucket(const key_type &x)
-       {
-               return find_bucket(x, hashtab.begin(), num_buckets);
-       }
-
-       /** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty bucket). */
-       table_const_iterator find_bucket(const key_type &x) const
-       {
-               return find_bucket(x, hashtab.begin(), num_buckets);
-       }
-
-       /** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty or erased bucket). */
-       table_iterator find_bucket_for_insertion(const key_type &x)
-       {
-               return find_bucket_for_insertion(x, hashtab.begin(), num_buckets);
-       }
-
-       /** Return number of entries above which the table will grow. */
-       size_type hwm() const
-       {
-               // Try to keep at least 25% of the buckets free
-               return num_buckets - (num_buckets >> 2);
-       }
-
-       void grow();
-
-public:
-       // 23.3.1.1 Construct/copy/destroy
-       exhashmap()
-        : num_entries(0), num_buckets(min_num_buckets), hashtab(num_buckets, std::make_pair(EMPTY, std::make_pair(0, mapped_type()))) {}
-
-       explicit exhashmap(size_type nbuckets)
-        : num_entries(0), num_buckets(internal::next_prime(nbuckets)), hashtab(num_buckets, std::make_pair(EMPTY, std::make_pair(0, mapped_type()))) {}
-
-       template <class InputIterator>
-       exhashmap(InputIterator first, InputIterator last)
-        : num_entries(0), num_buckets(min_num_buckets), hashtab(num_buckets, std::make_pair(EMPTY, std::make_pair(0, mapped_type())))
-       {
-               insert(first, last);
-       }
-
-       exhashmap &operator=(const exhashmap &other)
-       {
-               exhashmap(other).swap(*this);
-               return *this;
-       }
-
-       // Iterators
-       iterator begin()
-       {
-               // Find first used bucket
-               table_iterator bucket = hashtab.begin();
-               while (bucket != hashtab.end() && bucket->first != USED)
-                       ++bucket;
-               return iterator(bucket, hashtab.end());
-       }
-
-       const_iterator begin() const
-       {
-               // Find first used bucket
-               table_const_iterator bucket = hashtab.begin();
-               while (bucket != hashtab.end() && bucket->first != USED)
-                       ++bucket;
-               return const_iterator(bucket, hashtab.end());
-       }
-
-       iterator end()
-       {
-               return iterator(hashtab.end(), hashtab.end());
-       }
-
-       const_iterator end() const
-       {
-               return const_iterator(hashtab.end(), hashtab.end());
-       }
-
-       // Capacity
-       bool empty() const
-       {
-               return num_entries == 0;
-       }
-
-       size_type size() const
-       {
-               return num_entries;
-       }
-
-       size_type max_size() const
-       {
-               return hashtab.max_size();
-       }
-
-       size_type bucket_count() const
-       {
-               return num_buckets;
-       }
-
-       // 23.3.1.2 Element access
-       T &operator[](const key_type &x)
-       {
-               return insert(value_type(x, mapped_type())).first->second;
-       }
-
-       // Modifiers
-       std::pair<iterator, bool> insert(const value_type &x);
-
-       iterator insert(iterator pos, const value_type &x)
-       {
-               return insert(x).first;
-       }
-
-       template <class InputIterator>
-       void insert(InputIterator first, InputIterator last)
-       {
-               for (; first != last; ++first)
-                       insert(*first);
-       }
-
-       void erase(iterator position)
-       {
-               table_iterator bucket = position.get_it_();
-               bucket->first = ERASED;
-               bucket->second.first = 0;
-               --num_entries;
-       }
-
-       size_type erase(const key_type &x);
-
-       void swap(exhashmap &other)
-       {
-               hashtab.swap(other.hashtab);
-               std::swap(num_buckets, other.num_buckets);
-               std::swap(num_entries, other.num_entries);
-       }
-
-       void clear();
-
-       // Observers
-       key_compare key_comp() const
-       {
-               return key_compare();
-       }
-
-       value_compare value_comp() const
-       {
-               return value_compare();
-       }
-
-       // 23.3.1.3 Map operations
-       iterator find(const key_type &x);
-       const_iterator find(const key_type &x) const;
-
-       size_type count(const key_type &x) const
-       {
-               return find(x) == end() ? 0 : 1;
-       }
-
-       std::pair<iterator, iterator> equal_range(const key_type &x)
-       {
-               iterator i = find(x);
-               if (i == end())
-                       return std::make_pair(i, i);
-               else {
-                       iterator j = ++i;
-                       return std::make_pair(i, j);
-               }
-       }
-
-       std::pair<const_iterator, const_iterator> equal_range(const key_type &x) const
-       {
-               const_iterator i = find(x);
-               if (i == end())
-                       return std::make_pair(i, i);
-               else {
-                       const_iterator j = ++i;
-                       return std::make_pair(i, j);
-               }
-       }
-
-       friend bool operator==(const exhashmap &lhs, const exhashmap &rhs)
-       {
-               if (lhs.num_entries != rhs.num_entries || lhs.num_buckets != rhs.num_buckets)
-                       return false;
-
-               // We can't compare the tables directly as the elements may be
-               // in different order due to the collision handling. We therefore
-               // look up each value from the lhs map in the rhs map separately.
-               for (const_iterator itl = lhs.begin(); itl != lhs.end(); ++itl) {
-                       const_iterator itr = rhs.find(itl->first);
-                       if (itr == rhs.end())
-                               return false;
-                       if (itl->second != itr->second)
-                               return false;
-               }
-               return true;
-       }
-
-       friend bool operator!=(const exhashmap &lhs, const exhashmap &rhs)
-       {
-               return !(lhs == rhs);
-       }
-
-#if 0
-       void dump() const
-       {
-               std::clog << "num_entries = " << num_entries << std::endl;
-               std::clog << "num_buckets = " << num_buckets << std::endl;
-               size_type t = 0;
-               for (table_const_iterator it = hashtab.begin(); it != hashtab.end(); ++it, ++t) {
-                       std::clog << " bucket " << t << ": ";
-                       std::clog << (it->first == EMPTY ? "free" : (it->first == USED ? "used" : "erased")) << ", " << it->second.first << " -> " << it->second.second << std::endl;
-               }
-       }
-#endif
-};
-
-/** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty bucket). */
-template <typename T, template <class> class A>
-inline typename exhashmap<T, A>::table_iterator exhashmap<T, A>::find_bucket(const key_type &x, table_iterator tab, size_type nbuckets)
-{
-       // Quadratic probing
-       size_type h = hash_index(x, nbuckets);
-       size_type d = 1;
-       table_iterator it = tab + h;
-       while (it->first != EMPTY && !(it->first == USED && key_equal()(it->second.first, x))) {
-               h = (h + d) % nbuckets;
-               d += 2;
-               it = tab + h;
-       }
-       return it;
-}
-
-/** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty bucket). */
-template <typename T, template <class> class A>
-inline typename exhashmap<T, A>::table_const_iterator exhashmap<T, A>::find_bucket(const key_type &x, table_const_iterator tab, size_type nbuckets)
-{
-       // Quadratic probing
-       size_type h = hash_index(x, nbuckets);
-       size_type d = 1;
-       table_const_iterator it = tab + h;
-       while (it->first != EMPTY && !(it->first == USED && key_equal()(it->second.first, x))) {
-               h = (h + d) % nbuckets;
-               d += 2;
-               it = tab + h;
-       }
-       return it;
-}
-
-/** Return pointer to bucket corresponding to key (or first empty or erased bucket). */
-template <typename T, template <class> class A>
-inline typename exhashmap<T, A>::table_iterator exhashmap<T, A>::find_bucket_for_insertion(const key_type &x, table_iterator tab, size_type nbuckets)
-{
-       // Quadratic probing
-       size_type h = hash_index(x, nbuckets);
-       size_type d = 1;
-       table_iterator it = tab + h;
-       while (it->first != EMPTY && !key_equal()(it->second.first, x)) {
-               h = (h + d) % nbuckets;
-               d += 2;
-               it = tab + h;
-       }
-       return it;
-}
-
-/** Grow hash table */
-template <typename T, template <class> class A>
-void exhashmap<T, A>::grow()
-{
-       // Allocate new empty hash table
-       size_type new_num_buckets = internal::next_prime(num_buckets + 1);
-       Table new_hashtab;
-       new_hashtab.resize(new_num_buckets);
-       for (table_iterator it = new_hashtab.begin(); it != new_hashtab.end(); ++it)
-               it->first = EMPTY;
-
-       // Re-insert all elements into new table
-       for (table_const_iterator it = hashtab.begin(); it != hashtab.end(); ++it) {
-               if (it->first == USED) {
-                       table_iterator bucket = find_bucket(it->second.first, new_hashtab.begin(), new_num_buckets);
-                       *bucket = *it;
-               }
-       }
-
-       // Swap with the old table
-       hashtab.swap(new_hashtab);
-       num_buckets = new_num_buckets;
-}
-
-template <typename T, template <class> class A>
-std::pair<typename exhashmap<T, A>::iterator, bool> exhashmap<T, A>::insert(const value_type &x)
-{
-       table_iterator bucket = find_bucket_for_insertion(x.first);
-       if (bucket->first == USED) {
-               // Value already in map
-               return std::make_pair(iterator(bucket, hashtab.end()), false);
-       } else {
-               // Insert new value
-               bucket->first = USED;
-               bucket->second = x;
-               ++num_entries;
-               if (num_entries >= hwm()) {
-                       grow();
-                       bucket = find_bucket(x.first);
-               }
-               return std::make_pair(iterator(bucket, hashtab.end()), true);
-       }
-}
-
-template <typename T, template <class> class A>
-typename exhashmap<T, A>::size_type exhashmap<T, A>::erase(const key_type &x)
-{
-       iterator i = find(x);
-       if (i != end()) {
-               erase(i);
-               return 1;
-       } else
-               return 0;
-}
-
-template <typename T, template <class> class A>
-typename exhashmap<T, A>::iterator exhashmap<T, A>::find(const key_type &x)
-{
-       table_iterator bucket = find_bucket(x);
-       if (bucket->first == USED)
-               return iterator(bucket, hashtab.end());
-       else
-               return end();
-}
-
-template <typename T, template <class> class A>
-typename exhashmap<T, A>::const_iterator exhashmap<T, A>::find(const key_type &x) const
-{
-       table_const_iterator bucket = find_bucket(x);
-       if (bucket->first == USED)
-               return const_iterator(bucket, hashtab.end());
-       else
-               return end();
-}
-
-template <typename T, template <class> class A>
-void exhashmap<T, A>::clear()
-{
-       for (table_iterator i = hashtab.begin(); i != hashtab.end(); ++i) {
-               i->first = EMPTY;
-               i->second.first = 0;
-               i->second.second = mapped_type();
-       }
-       num_entries = 0;
-}
+template <typename T,
+         class Hash = std::hash<ex>,
+         class KeyEqual = std::equal_to<ex>,
+         class Allocator = std::allocator<std::pair<const ex, T>>>
+using exhashmap = std::unordered_map<ex, T, Hash, KeyEqual, Allocator>;
 
 } // namespace GiNaC
 
-
-// Specializations of Standard Library algorithms
-namespace std {
-
-/** Specialization of std::swap() for exhashmap. */
-template <typename T, template <class> class A>
-inline void swap(GiNaC::exhashmap<T, A> &lhs, GiNaC::exhashmap<T, A> &rhs)
-{
-       lhs.swap(rhs);
-}
-
-} // namespace std
-
-#endif // ndef __GINAC_HASH_MAP_H__
+#endif // ndef GINAC_HASH_MAP_H