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  */
  38
  39 /*
  40  * Radixsort routines.
  41  *
  42  * Program r_sort_a() is unstable but uses O(logN) extra memory for a stack.
  43  * Use radixsort(a, n, trace, endchar) for this case.
  44  *
  45  * For stable sorting (using N extra pointers) use sradixsort(), which calls
  46  * r_sort_b().
  47  *
  48  * For a description of this code, see D. McIlroy, P. McIlroy, K. Bostic,
  49  * "Engineering Radix Sort".
  50  */
  51
  52 #include <sys/types.h>
  53 #include <stdlib.h>
  54 #include <stddef.h>
  55 #include <errno.h>
  56
  57 typedef struct {
  58         const u_char **sa;
  59         int sn, si;
  60 } stack;
  61
  62 static inline void simplesort
  63             __P((const u_char **, int, int, const u_char *, u_int));
  64 static void r_sort_a __P((const u_char **, int, int, const u_char *, u_int));
  65 static void r_sort_b __P((const u_char **,
  66             const u_char **, int, int, const u_char *, u_int));
  67
  68 #define THRESHOLD       20              /* Divert to simplesort(). */
  69 #define SIZE            512             /* Default stack size. */
  70
  71 #define SETUP {                                                         \
  72         if (tab == NULL) {                                              \
  73                 tr = tr0;                                               \
  74                 for (c = 0; c < endch; c++)                             \
  75                         tr0[c] = c + 1;                                 \
  76                 tr0[c] = 0;                                             \
  77                 for (c++; c < 256; c++)                                 \
  78                         tr0[c] = c;                                     \
  79                 endch = 0;                                              \
  80         } else {                                                        \
  81                 endch = tab[endch];                                     \
  82                 tr = tab;                                               \
  83                 if (endch != 0 && endch != 255) {                       \
  84                         errno = EINVAL;                                 \
  85                         return (-1);                                    \
  86                 }                                                       \
  87         }                                                               \
  88 }
  89
  90 int
  91 radixsort(a, n, tab, endch)
  92         const u_char **a, *tab;
  93         int n;
  94         u_int endch;
  95 {
  96         const u_char *tr;
  97         int c;
  98         u_char tr0[256];
  99
 100         SETUP;
 101         r_sort_a(a, n, 0, tr, endch);
 102         return (0);
 103 }
 104
 105 int
 106 sradixsort(a, n, tab, endch)
 107         const u_char **a, *tab;
 108         int n;
 109         u_int endch;
 110 {
 111         const u_char *tr, **ta;
 112         int c;
 113         u_char tr0[256];
 114
 115         SETUP;
 116         if (n < THRESHOLD)
 117                 simplesort(a, n, 0, tr, endch);
 118         else {
 119                 if ((ta = malloc(n * sizeof(a))) == NULL)
 120                         return (-1);
 121                 r_sort_b(a, ta, n, 0, tr, endch);
 122                 free(ta);
 123         }
 124         return (0);
 125 }
 126
 127 #define empty(s)        (s >= sp)
 128 #define pop(a, n, i)    a = (--sp)->sa, n = sp->sn, i = sp->si
 129 #define push(a, n, i)   sp->sa = a, sp->sn = n, (sp++)->si = i
 130 #define swap(a, b, t)   t = a, a = b, b = t
 131
 132 /* Unstable, in-place sort. */
 133 static void
 134 r_sort_a(a, n, i, tr, endch)
 135         const u_char **a;
 136         int n, i;
 137         const u_char *tr;
 138         u_int endch;
 139 {
 140         static int count[256], nc, bmin;
 141         register int c;
 142         register const u_char **ak, *r;
 143         stack s[SIZE], *sp, *sp0, *sp1, temp;
 144         int *cp, bigc;
 145         const u_char **an, *t, **aj, **top[256];
 146
 147         /* Set up stack. */
 148         sp = s;
 149         push(a, n, i);
 150         while (!empty(s)) {
 151                 pop(a, n, i);
 152                 if (n < THRESHOLD) {
 153                         simplesort(a, n, i, tr, endch);
 154                         continue;
 155                 }
 156                 an = a + n;
 157
 158                 /* Make character histogram. */
 159                 if (nc == 0) {
 160                         bmin = 255;     /* First occupied bin, excluding eos. */
 161                         for (ak = a; ak < an;) {
 162                                 c = tr[(*ak++)[i]];
 163                                 if (++count[c] == 1 && c != endch) {
 164                                         if (c < bmin)
 165                                                 bmin = c;
 166                                         nc++;
 167                                 }
 168                         }
 169                         if (sp + nc > s + SIZE) {       /* Get more stack. */
 170                                 r_sort_a(a, n, i, tr, endch);
 171                                 continue;
 172                         }
 173                 }
 174
 175                 /*
 176                  * Set top[]; push incompletely sorted bins onto stack.
 177                  * top[] = pointers to last out-of-place element in bins.
 178                  * count[] = counts of elements in bins.
 179                  * Before permuting: top[c-1] + count[c] = top[c];
 180                  * during deal: top[c] counts down to top[c-1].
 181                  */
 182                 sp0 = sp1 = sp;         /* Stack position of biggest bin. */
 183                 bigc = 2;               /* Size of biggest bin. */
 184                 if (endch == 0)         /* Special case: set top[eos]. */
 185                         top[0] = ak = a + count[0];
 186                 else {
 187                         ak = a;
 188                         top[255] = an;
 189                 }
 190                 for (cp = count + bmin; nc > 0; cp++) {
 191                         while (*cp == 0)        /* Find next non-empty pile. */
 192                                 cp++;
 193                         if (*cp > 1) {
 194                                 if (*cp > bigc) {
 195                                         bigc = *cp;
 196                                         sp1 = sp;
 197                                 }
 198                                 push(ak, *cp, i+1);
 199                         }
 200                         top[cp-count] = ak += *cp;
 201                         nc--;
 202                 }
 203                 swap(*sp0, *sp1, temp); /* Play it safe -- biggest bin last. */
 204
 205                 /*
 206                  * Permute misplacements home.  Already home: everything
 207                  * before aj, and in bin[c], items from top[c] on.
 208                  * Inner loop:
 209                  *      r = next element to put in place;
 210                  *      ak = top[r[i]] = location to put the next element.
 211                  *      aj = bottom of 1st disordered bin.
 212                  * Outer loop:
 213                  *      Once the 1st disordered bin is done, ie. aj >= ak,
 214                  *      aj<-aj + count[c] connects the bins in a linked list;
 215                  *      reset count[c].
 216                  */
 217                 for (aj = a; aj < an;  *aj = r, aj += count[c], count[c] = 0)
 218                         for (r = *aj;  aj < (ak = --top[c = tr[r[i]]]);)
 219                                 swap(*ak, r, t);
 220         }
 221 }
 222
 223 /* Stable sort, requiring additional memory. */
 224 static void
 225 r_sort_b(a, ta, n, i, tr, endch)
 226         const u_char **a, **ta;
 227         int n, i;
 228         const u_char *tr;
 229         u_int endch;
 230 {
 231         static int count[256], nc, bmin;
 232         register int c;
 233         register const u_char **ak, **ai;
 234         stack s[512], *sp, *sp0, *sp1, temp;
 235         const u_char **top[256];
 236         int *cp, bigc;
 237
 238         sp = s;
 239         push(a, n, i);
 240         while (!empty(s)) {
 241                 pop(a, n, i);
 242                 if (n < THRESHOLD) {
 243                         simplesort(a, n, i, tr, endch);
 244                         continue;
 245                 }
 246
 247                 if (nc == 0) {
 248                         bmin = 255;
 249                         for (ak = a + n; --ak >= a;) {
 250                                 c = tr[(*ak)[i]];
 251                                 if (++count[c] == 1 && c != endch) {
 252                                         if (c < bmin)
 253                                                 bmin = c;
 254                                         nc++;
 255                                 }
 256                         }
 257                         if (sp + nc > s + SIZE) {
 258                                 r_sort_b(a, ta, n, i, tr, endch);
 259                                 continue;
 260                         }
 261                 }
 262
 263                 sp0 = sp1 = sp;
 264                 bigc = 2;
 265                 if (endch == 0) {
 266                         top[0] = ak = a + count[0];
 267                         count[0] = 0;
 268                 } else {
 269                         ak = a;
 270                         top[255] = a + n;
 271                         count[255] = 0;
 272                 }
 273                 for (cp = count + bmin; nc > 0; cp++) {
 274                         while (*cp == 0)
 275                                 cp++;
 276                         if ((c = *cp) > 1) {
 277                                 if (c > bigc) {
 278                                         bigc = c;
 279                                         sp1 = sp;
 280                                 }
 281                                 push(ak, c, i+1);
 282                         }
 283                         top[cp-count] = ak += c;
 284                         *cp = 0;                        /* Reset count[]. */
 285                         nc--;
 286                 }
 287                 swap(*sp0, *sp1, temp);
 288
 289                 for (ak = ta + n, ai = a+n; ak > ta;)   /* Copy to temp. */
 290                         *--ak = *--ai;
 291                 for (ak = ta+n; --ak >= ta;)            /* Deal to piles. */
 292                         *--top[tr[(*ak)[i]]] = *ak;
 293         }
 294 }
 295
 296 static inline void
 297 simplesort(a, n, b, tr, endch)  /* insertion sort */
 298         register const u_char **a;
 299         int n, b;
 300         register const u_char *tr;
 301         u_int endch;
 302 {
 303         register u_char ch;
 304         const u_char  **ak, **ai, *s, *t;
 305
 306         for (ak = a+1; --n >= 1; ak++)
 307                 for (ai = ak; ai > a; ai--) {
 308                         for (s = ai[0] + b, t = ai[-1] + b;
 309                             (ch = tr[*s]) != endch; s++, t++)
 310                                 if (ch != tr[*t])
 311                                         break;
 312                         if (ch >= tr[*t])
 313                                 break;
 314                         swap(ai[0], ai[-1], s);
 315                 }
 316 }