lib/libcr/stdlib/radixsort.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * Peter McIlroy and by Dan Bernstein at New York University,
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  * @(#)radixsort.c      8.2 (Berkeley) 4/28/95
  37  * $DragonFly: src/lib/libcr/stdlib/Attic/radixsort.c,v 1.4 2003/11/12 20:21:29 eirikn Exp $
  38  */
  39
  40 /*
  41  * Radixsort routines.
  42  *
  43  * Program r_sort_a() is unstable but uses O(logN) extra memory for a stack.
  44  * Use radixsort(a, n, trace, endchar) for this case.
  45  *
  46  * For stable sorting (using N extra pointers) use sradixsort(), which calls
  47  * r_sort_b().
  48  *
  49  * For a description of this code, see D. McIlroy, P. McIlroy, K. Bostic,
  50  * "Engineering Radix Sort".
  51  */
  52
  53 #include <sys/types.h>
  54 #include <stdlib.h>
  55 #include <stddef.h>
  56 #include <errno.h>
  57
  58 typedef struct {
  59         const u_char **sa;
  60         int sn, si;
  61 } stack;
  62
  63 static inline void simplesort
  64             (const u_char **, int, int, const u_char *, u_int);
  65 static void r_sort_a (const u_char **, int, int, const u_char *, u_int);
  66 static void r_sort_b (const u_char **,
  67             const u_char **, int, int, const u_char *, u_int);
  68
  69 #define THRESHOLD       20              /* Divert to simplesort(). */
  70 #define SIZE            512             /* Default stack size. */
  71
  72 #define SETUP {                                                         \
  73         if (tab == NULL) {                                              \
  74                 tr = tr0;                                               \
  75                 for (c = 0; c < endch; c++)                             \
  76                         tr0[c] = c + 1;                                 \
  77                 tr0[c] = 0;                                             \
  78                 for (c++; c < 256; c++)                                 \
  79                         tr0[c] = c;                                     \
  80                 endch = 0;                                              \
  81         } else {                                                        \
  82                 endch = tab[endch];                                     \
  83                 tr = tab;                                               \
  84                 if (endch != 0 && endch != 255) {                       \
  85                         errno = EINVAL;                                 \
  86                         return (-1);                                    \
  87                 }                                                       \
  88         }                                                               \
  89 }
  90
  91 int
  92 radixsort(a, n, tab, endch)
  93         const u_char **a, *tab;
  94         int n;
  95         u_int endch;
  96 {
  97         const u_char *tr;
  98         int c;
  99         u_char tr0[256];
 100
 101         SETUP;
 102         r_sort_a(a, n, 0, tr, endch);
 103         return (0);
 104 }
 105
 106 int
 107 sradixsort(a, n, tab, endch)
 108         const u_char **a, *tab;
 109         int n;
 110         u_int endch;
 111 {
 112         const u_char *tr, **ta;
 113         int c;
 114         u_char tr0[256];
 115
 116         SETUP;
 117         if (n < THRESHOLD)
 118                 simplesort(a, n, 0, tr, endch);
 119         else {
 120                 if ((ta = malloc(n * sizeof(a))) == NULL)
 121                         return (-1);
 122                 r_sort_b(a, ta, n, 0, tr, endch);
 123                 free(ta);
 124         }
 125         return (0);
 126 }
 127
 128 #define empty(s)        (s >= sp)
 129 #define pop(a, n, i)    a = (--sp)->sa, n = sp->sn, i = sp->si
 130 #define push(a, n, i)   sp->sa = a, sp->sn = n, (sp++)->si = i
 131 #define swap(a, b, t)   t = a, a = b, b = t
 132
 133 /* Unstable, in-place sort. */
 134 static void
 135 r_sort_a(a, n, i, tr, endch)
 136         const u_char **a;
 137         int n, i;
 138         const u_char *tr;
 139         u_int endch;
 140 {
 141         static int count[256], nc, bmin;
 142         register int c;
 143         register const u_char **ak, *r;
 144         stack s[SIZE], *sp, *sp0, *sp1, temp;
 145         int *cp, bigc;
 146         const u_char **an, *t, **aj, **top[256];
 147
 148         /* Set up stack. */
 149         sp = s;
 150         push(a, n, i);
 151         while (!empty(s)) {
 152                 pop(a, n, i);
 153                 if (n < THRESHOLD) {
 154                         simplesort(a, n, i, tr, endch);
 155                         continue;
 156                 }
 157                 an = a + n;
 158
 159                 /* Make character histogram. */
 160                 if (nc == 0) {
 161                         bmin = 255;     /* First occupied bin, excluding eos. */
 162                         for (ak = a; ak < an;) {
 163                                 c = tr[(*ak++)[i]];
 164                                 if (++count[c] == 1 && c != endch) {
 165                                         if (c < bmin)
 166                                                 bmin = c;
 167                                         nc++;
 168                                 }
 169                         }
 170                         if (sp + nc > s + SIZE) {       /* Get more stack. */
 171                                 r_sort_a(a, n, i, tr, endch);
 172                                 continue;
 173                         }
 174                 }
 175
 176                 /*
 177                  * Set top[]; push incompletely sorted bins onto stack.
 178                  * top[] = pointers to last out-of-place element in bins.
 179                  * count[] = counts of elements in bins.
 180                  * Before permuting: top[c-1] + count[c] = top[c];
 181                  * during deal: top[c] counts down to top[c-1].
 182                  */
 183                 sp0 = sp1 = sp;         /* Stack position of biggest bin. */
 184                 bigc = 2;               /* Size of biggest bin. */
 185                 if (endch == 0)         /* Special case: set top[eos]. */
 186                         top[0] = ak = a + count[0];
 187                 else {
 188                         ak = a;
 189                         top[255] = an;
 190                 }
 191                 for (cp = count + bmin; nc > 0; cp++) {
 192                         while (*cp == 0)        /* Find next non-empty pile. */
 193                                 cp++;
 194                         if (*cp > 1) {
 195                                 if (*cp > bigc) {
 196                                         bigc = *cp;
 197                                         sp1 = sp;
 198                                 }
 199                                 push(ak, *cp, i+1);
 200                         }
 201                         top[cp-count] = ak += *cp;
 202                         nc--;
 203                 }
 204                 swap(*sp0, *sp1, temp); /* Play it safe -- biggest bin last. */
 205
 206                 /*
 207                  * Permute misplacements home.  Already home: everything
 208                  * before aj, and in bin[c], items from top[c] on.
 209                  * Inner loop:
 210                  *      r = next element to put in place;
 211                  *      ak = top[r[i]] = location to put the next element.
 212                  *      aj = bottom of 1st disordered bin.
 213                  * Outer loop:
 214                  *      Once the 1st disordered bin is done, ie. aj >= ak,
 215                  *      aj<-aj + count[c] connects the bins in a linked list;
 216                  *      reset count[c].
 217                  */
 218                 for (aj = a; aj < an;  *aj = r, aj += count[c], count[c] = 0)
 219                         for (r = *aj;  aj < (ak = --top[c = tr[r[i]]]);)
 220                                 swap(*ak, r, t);
 221         }
 222 }
 223
 224 /* Stable sort, requiring additional memory. */
 225 static void
 226 r_sort_b(a, ta, n, i, tr, endch)
 227         const u_char **a, **ta;
 228         int n, i;
 229         const u_char *tr;
 230         u_int endch;
 231 {
 232         static int count[256], nc, bmin;
 233         register int c;
 234         register const u_char **ak, **ai;
 235         stack s[512], *sp, *sp0, *sp1, temp;
 236         const u_char **top[256];
 237         int *cp, bigc;
 238
 239         sp = s;
 240         push(a, n, i);
 241         while (!empty(s)) {
 242                 pop(a, n, i);
 243                 if (n < THRESHOLD) {
 244                         simplesort(a, n, i, tr, endch);
 245                         continue;
 246                 }
 247
 248                 if (nc == 0) {
 249                         bmin = 255;
 250                         for (ak = a + n; --ak >= a;) {
 251                                 c = tr[(*ak)[i]];
 252                                 if (++count[c] == 1 && c != endch) {
 253                                         if (c < bmin)
 254                                                 bmin = c;
 255                                         nc++;
 256                                 }
 257                         }
 258                         if (sp + nc > s + SIZE) {
 259                                 r_sort_b(a, ta, n, i, tr, endch);
 260                                 continue;
 261                         }
 262                 }
 263
 264                 sp0 = sp1 = sp;
 265                 bigc = 2;
 266                 if (endch == 0) {
 267                         top[0] = ak = a + count[0];
 268                         count[0] = 0;
 269                 } else {
 270                         ak = a;
 271                         top[255] = a + n;
 272                         count[255] = 0;
 273                 }
 274                 for (cp = count + bmin; nc > 0; cp++) {
 275                         while (*cp == 0)
 276                                 cp++;
 277                         if ((c = *cp) > 1) {
 278                                 if (c > bigc) {
 279                                         bigc = c;
 280                                         sp1 = sp;
 281                                 }
 282                                 push(ak, c, i+1);
 283                         }
 284                         top[cp-count] = ak += c;
 285                         *cp = 0;                        /* Reset count[]. */
 286                         nc--;
 287                 }
 288                 swap(*sp0, *sp1, temp);
 289
 290                 for (ak = ta + n, ai = a+n; ak > ta;)   /* Copy to temp. */
 291                         *--ak = *--ai;
 292                 for (ak = ta+n; --ak >= ta;)            /* Deal to piles. */
 293                         *--top[tr[(*ak)[i]]] = *ak;
 294         }
 295 }
 296
 297 static inline void
 298 simplesort(a, n, b, tr, endch)  /* insertion sort */
 299         register const u_char **a;
 300         int n, b;
 301         register const u_char *tr;
 302         u_int endch;
 303 {
 304         register u_char ch;
 305         const u_char  **ak, **ai, *s, *t;
 306
 307         for (ak = a+1; --n >= 1; ak++)
 308                 for (ai = ak; ai > a; ai--) {
 309                         for (s = ai[0] + b, t = ai[-1] + b;
 310                             (ch = tr[*s]) != endch; s++, t++)
 311                                 if (ch != tr[*t])
 312                                         break;
 313                         if (ch >= tr[*t])
 314                                 break;
 315                         swap(ai[0], ai[-1], s);
 316                 }
 317 }