src/sn_network.c: Implement shifting when using the bitonic merge.
[sort-networks.git] / src / sn_network.c
index ba5fffb..5576b86 100644 (file)
 # define _POSIX_C_SOURCE 200112L
 #endif
 
+#if 0
+# define DPRINTF(...) fprintf (stderr, "sn_network: " __VA_ARGS__)
+#else
+# define DPRINTF(...) /**/
+#endif
+
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
@@ -36,7 +42,7 @@
 #include "sn_network.h"
 #include "sn_random.h"
 
-sn_network_t *sn_network_create (int inputs_num)
+sn_network_t *sn_network_create (int inputs_num) /* {{{ */
 {
   sn_network_t *n;
 
@@ -48,9 +54,9 @@ sn_network_t *sn_network_create (int inputs_num)
   n->inputs_num = inputs_num;
 
   return (n);
-} /* sn_network_t *sn_network_create */
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_create */
 
-void sn_network_destroy (sn_network_t *n)
+void sn_network_destroy (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   if (n == NULL)
     return;
@@ -68,9 +74,9 @@ void sn_network_destroy (sn_network_t *n)
   }
 
   free (n);
-} /* void sn_network_destroy */
+} /* }}} void sn_network_destroy */
 
-int sn_network_stage_add (sn_network_t *n, sn_stage_t *s)
+int sn_network_stage_add (sn_network_t *n, sn_stage_t *s) /* {{{ */
 {
   sn_stage_t **temp;
 
@@ -85,9 +91,9 @@ int sn_network_stage_add (sn_network_t *n, sn_stage_t *s)
   n->stages_num++;
 
   return (0);
-} /* int sn_network_stage_add */
+} /* }}} int sn_network_stage_add */
 
-int sn_network_stage_remove (sn_network_t *n, int s_num)
+int sn_network_stage_remove (sn_network_t *n, int s_num) /* {{{ */
 {
   int nmemb = n->stages_num - (s_num + 1);
   sn_stage_t **temp;
@@ -121,9 +127,9 @@ int sn_network_stage_remove (sn_network_t *n, int s_num)
   }
 
   return (0);
-} /* int sn_network_stage_remove */
+} /* }}} int sn_network_stage_remove */
 
-sn_network_t *sn_network_clone (const sn_network_t *n)
+sn_network_t *sn_network_clone (const sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   sn_network_t *n_copy;
   int i;
@@ -153,9 +159,9 @@ sn_network_t *sn_network_clone (const sn_network_t *n)
   }
 
   return (n_copy);
-} /* sn_network_t *sn_network_clone */
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_clone */
 
-int sn_network_show (sn_network_t *n)
+int sn_network_show (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   int i;
 
@@ -163,9 +169,9 @@ int sn_network_show (sn_network_t *n)
     sn_stage_show (n->stages[i]);
 
   return (0);
-} /* int sn_network_show */
+} /* }}} int sn_network_show */
 
-int sn_network_invert (sn_network_t *n)
+int sn_network_invert (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   int i;
 
@@ -173,9 +179,19 @@ int sn_network_invert (sn_network_t *n)
     sn_stage_invert (n->stages[i]);
 
   return (0);
-} /* int sn_network_invert */
+} /* }}} int sn_network_invert */
+
+int sn_network_shift (sn_network_t *n, int sw) /* {{{ */
+{
+  int i;
+
+  for (i = 0; i < n->stages_num; i++)
+    sn_stage_shift (n->stages[i], sw, SN_NETWORK_INPUT_NUM (n));
+
+  return (0);
+} /* }}} int sn_network_shift */
 
-int sn_network_compress (sn_network_t *n)
+int sn_network_compress (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   int i;
   int j;
@@ -223,9 +239,9 @@ int sn_network_compress (sn_network_t *n)
     sn_network_stage_remove (n, n->stages_num - 1);
 
   return (0);
-} /* int sn_network_compress */
+} /* }}} int sn_network_compress */
 
-int sn_network_normalize (sn_network_t *n)
+int sn_network_normalize (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   int i;
 
@@ -258,9 +274,10 @@ int sn_network_normalize (sn_network_t *n)
   } /* for (i = n->stages_num - 1 .. 0) */
 
   return (0);
-} /* int sn_network_normalize */
+} /* }}} int sn_network_normalize */
 
-int sn_network_cut_at (sn_network_t *n, int input, enum sn_network_cut_dir_e dir)
+int sn_network_cut_at (sn_network_t *n, int input, /* {{{ */
+    enum sn_network_cut_dir_e dir)
 {
   int i;
   int position = input;
@@ -293,9 +310,59 @@ int sn_network_cut_at (sn_network_t *n, int input, enum sn_network_cut_dir_e dir
   n->inputs_num--;
 
   return (0);
-} /* int sn_network_cut_at */
+} /* }}} int sn_network_cut_at */
+
+/* sn_network_concatenate
+ *
+ * `Glues' two networks together, resulting in a comparator network with twice
+ * as many inputs but one that doesn't really sort anymore. It produces a
+ * bitonic sequence, though, that can be used by the mergers below. */
+static sn_network_t *sn_network_concatenate (sn_network_t *n0, /* {{{ */
+    sn_network_t *n1)
+{
+  sn_network_t *n;
+  int stages_num;
+  int i;
+  int j;
+
+  stages_num = (n0->stages_num > n1->stages_num)
+    ? n0->stages_num
+    : n1->stages_num;
+
+  n = sn_network_create (n0->inputs_num + n1->inputs_num);
+  if (n == NULL)
+    return (NULL);
 
-static int sn_network_add_bitonic_merger_recursive (sn_network_t *n,
+  for (i = 0; i < stages_num; i++)
+  {
+    sn_stage_t *s = sn_stage_create (i);
+
+    if (i < n0->stages_num)
+      for (j = 0; j < SN_STAGE_COMP_NUM (n0->stages[i]); j++)
+      {
+       sn_comparator_t *c = SN_STAGE_COMP_GET (n0->stages[i], j);
+       sn_stage_comparator_add (s, c);
+      }
+
+    if (i < n1->stages_num)
+      for (j = 0; j < SN_STAGE_COMP_NUM (n1->stages[i]); j++)
+      {
+       sn_comparator_t *c_orig = SN_STAGE_COMP_GET (n1->stages[i], j);
+       sn_comparator_t  c_copy;
+
+       SN_COMP_MIN(&c_copy) = SN_COMP_MIN(c_orig) + n0->inputs_num;
+       SN_COMP_MAX(&c_copy) = SN_COMP_MAX(c_orig) + n0->inputs_num;
+
+       sn_stage_comparator_add (s, &c_copy);
+      }
+
+    sn_network_stage_add (n, s);
+  }
+
+  return (n);
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_concatenate */
+
+static int sn_network_add_bitonic_merger_recursive (sn_network_t *n, /* {{{ */
     int low, int num)
 {
   sn_stage_t *s;
@@ -327,10 +394,11 @@ static int sn_network_add_bitonic_merger_recursive (sn_network_t *n,
   sn_network_add_bitonic_merger_recursive (n, low + m, m);
 
   return (0);
-} /* int sn_network_add_bitonic_merger_recursive */
+} /* }}} int sn_network_add_bitonic_merger_recursive */
 
-static int sn_network_add_bitonic_merger (sn_network_t *n)
+static int sn_network_add_bitonic_merger (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
+#if 0
   sn_stage_t *s;
   int m;
   int i;
@@ -355,11 +423,14 @@ static int sn_network_add_bitonic_merger (sn_network_t *n)
 
   sn_network_add_bitonic_merger_recursive (n, 0, m);
   sn_network_add_bitonic_merger_recursive (n, m, m);
+#else
+  sn_network_add_bitonic_merger_recursive (n, 0, SN_NETWORK_INPUT_NUM (n));
+#endif
 
   return (0);
-} /* int sn_network_add_bitonic_merger */
+} /* }}} int sn_network_add_bitonic_merger */
 
-static int sn_network_add_odd_even_merger_recursive (sn_network_t *n,
+static int sn_network_add_odd_even_merger_recursive (sn_network_t *n, /* {{{ */
     int *indizes, int indizes_num)
 {
   if (indizes_num > 2)
@@ -433,9 +504,9 @@ static int sn_network_add_odd_even_merger_recursive (sn_network_t *n,
   }
 
   return (0);
-} /* int sn_network_add_odd_even_merger_recursive */
+} /* }}} int sn_network_add_odd_even_merger_recursive */
 
-static int sn_network_add_odd_even_merger (sn_network_t *n)
+static int sn_network_add_odd_even_merger (sn_network_t *n) /* {{{ */
 {
   int *indizes;
   int indizes_num;
@@ -455,64 +526,134 @@ static int sn_network_add_odd_even_merger (sn_network_t *n)
   
   free (indizes);
   return (status);
-} /* int sn_network_add_bitonic_merger */
+} /* }}} int sn_network_add_bitonic_merger */
 
-sn_network_t *sn_network_combine (sn_network_t *n0, sn_network_t *n1)
+static sn_network_t *sn_network_combine_bitonic (sn_network_t *n0, /* {{{ */
+    sn_network_t *n1)
 {
   sn_network_t *n;
-  int stages_num;
-  int i;
-  int j;
+  sn_network_t *n1_clone;
+  int shift;
 
-  stages_num = (n0->stages_num > n1->stages_num)
-    ? n0->stages_num
-    : n1->stages_num;
+  n1_clone = sn_network_clone (n1);
+  if (n1_clone == NULL)
+    return (NULL);
 
-  n = sn_network_create (n0->inputs_num + n1->inputs_num);
+  sn_network_invert (n1_clone);
+
+  n = sn_network_concatenate (n0, n1_clone);
   if (n == NULL)
     return (NULL);
 
-  for (i = 0; i < stages_num; i++)
-  {
-    sn_stage_t *s = sn_stage_create (i);
-
-    if (i < n0->stages_num)
-      for (j = 0; j < SN_STAGE_COMP_NUM (n0->stages[i]); j++)
-      {
-       sn_comparator_t *c = SN_STAGE_COMP_GET (n0->stages[i], j);
-       sn_stage_comparator_add (s, c);
-      }
+  sn_network_destroy (n1_clone);
 
-    if (i < n1->stages_num)
-      for (j = 0; j < SN_STAGE_COMP_NUM (n1->stages[i]); j++)
-      {
-       sn_comparator_t *c_orig = SN_STAGE_COMP_GET (n1->stages[i], j);
-       sn_comparator_t  c_copy;
+  shift = sn_bounded_random (0, SN_NETWORK_INPUT_NUM (n) - 1);
+  if (shift > 0)
+  {
+    DPRINTF ("sn_network_combine_bitonic: Shifting by %i.\n", shift);
+    sn_network_shift (n, shift);
+  }
 
-       SN_COMP_MIN(&c_copy) = SN_COMP_MIN(c_orig) + n0->inputs_num;
-       SN_COMP_MAX(&c_copy) = SN_COMP_MAX(c_orig) + n0->inputs_num;
+  sn_network_add_bitonic_merger (n);
 
-       sn_stage_comparator_add (s, &c_copy);
-      }
+  return (n);
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_combine_bitonic */
 
-    sn_network_stage_add (n, s);
-  }
+sn_network_t *sn_network_combine (sn_network_t *n0, /* {{{ */
+    sn_network_t *n1)
+{
+  sn_network_t *n;
 
-  if (sn_bounded_random (0, 1) == 0)
+  if (sn_bounded_random (0, 2) < 2)
   {
-    sn_network_add_bitonic_merger (n);
+    DPRINTF ("sn_network_combine: Using the bitonic merger.\n");
+    n = sn_network_combine_bitonic (n0, n1);
   }
   else
   {
+    DPRINTF ("sn_network_combine: Using the odd-even merger.\n");
+    n = sn_network_concatenate (n0, n1);
+    if (n == NULL)
+      return (NULL);
     sn_network_add_odd_even_merger (n);
   }
 
   sn_network_compress (n);
 
   return (n);
-} /* sn_network_t *sn_network_combine */
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_combine */
+
+int sn_network_sort (sn_network_t *n, int *values) /* {{{ */
+{
+  int status;
+  int i;
+
+  status = 0;
+  for (i = 0; i < n->stages_num; i++)
+  {
+    status = sn_stage_sort (n->stages[i], values);
+    if (status != 0)
+      return (status);
+  }
+
+  return (status);
+} /* }}} int sn_network_sort */
+
+int sn_network_brute_force_check (sn_network_t *n) /* {{{ */
+{
+  int test_pattern[n->inputs_num];
+  int values[n->inputs_num];
+  int status;
+  int i;
+
+  memset (test_pattern, 0, sizeof (test_pattern));
+  while (42)
+  {
+    int previous;
+    int overflow;
+
+    /* Copy the current pattern and let the network sort it */
+    memcpy (values, test_pattern, sizeof (values));
+    status = sn_network_sort (n, values);
+    if (status != 0)
+      return (status);
+
+    /* Check if the array is now sorted. */
+    previous = values[0];
+    for (i = 1; i < n->inputs_num; i++)
+    {
+      if (previous > values[i])
+       return (1);
+      previous = values[i];
+    }
+
+    /* Generate the next test pattern */
+    overflow = 1;
+    for (i = 0; i < n->inputs_num; i++)
+    {
+      if (test_pattern[i] == 0)
+      {
+       test_pattern[i] = 1;
+       overflow = 0;
+       break;
+      }
+      else
+      {
+       test_pattern[i] = 0;
+       overflow = 1;
+      }
+    }
+
+    /* Break out of the while loop if we tested all possible patterns */
+    if (overflow == 1)
+      break;
+  } /* while (42) */
+
+  /* All tests successfull */
+  return (0);
+} /* }}} int sn_network_brute_force_check */
 
-sn_network_t *sn_network_read (FILE *fh)
+sn_network_t *sn_network_read (FILE *fh) /* {{{ */
 {
   sn_network_t *n;
   char buffer[64];
@@ -574,9 +715,9 @@ sn_network_t *sn_network_read (FILE *fh)
   }
 
   return (n);
-} /* sn_network_t *sn_network_read */
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_read */
 
-sn_network_t *sn_network_read_file (const char *file)
+sn_network_t *sn_network_read_file (const char *file) /* {{{ */
 {
   sn_network_t *n;
   FILE *fh;
@@ -590,9 +731,9 @@ sn_network_t *sn_network_read_file (const char *file)
   fclose (fh);
 
   return (n);
-} /* sn_network_t *sn_network_read_file */
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_read_file */
 
-int sn_network_write (sn_network_t *n, FILE *fh)
+int sn_network_write (sn_network_t *n, FILE *fh) /* {{{ */
 {
   int i;
 
@@ -603,9 +744,9 @@ int sn_network_write (sn_network_t *n, FILE *fh)
     sn_stage_write (n->stages[i], fh);
 
   return (0);
-} /* int sn_network_write */
+} /* }}} int sn_network_write */
 
-int sn_network_write_file (sn_network_t *n, const char *file)
+int sn_network_write_file (sn_network_t *n, const char *file) /* {{{ */
 {
   int status;
   FILE *fh;
@@ -619,6 +760,118 @@ int sn_network_write_file (sn_network_t *n, const char *file)
   fclose (fh);
 
   return (status);
-} /* int sn_network_write_file */
+} /* }}} int sn_network_write_file */
+
+int sn_network_serialize (sn_network_t *n, char **ret_buffer, /* {{{ */
+    size_t *ret_buffer_size)
+{
+  char *buffer;
+  size_t buffer_size;
+  int status;
+  int i;
+
+  buffer = *ret_buffer;
+  buffer_size = *ret_buffer_size;
+
+#define SNPRINTF_OR_FAIL(...) \
+  status = snprintf (buffer, buffer_size, __VA_ARGS__); \
+  if ((status < 1) || (status >= buffer_size)) \
+    return (-1); \
+  buffer += status; \
+  buffer_size -= status;
+
+  SNPRINTF_OR_FAIL ("Inputs: %i\r\n\r\n", n->inputs_num);
+
+  for (i = 0; i < n->stages_num; i++)
+  {
+    status = sn_stage_serialize (n->stages[i], &buffer, &buffer_size);
+    if (status != 0)
+      return (status);
+  }
+
+  *ret_buffer = buffer;
+  *ret_buffer_size = buffer_size;
+  return (0);
+} /* }}} int sn_network_serialize */
+
+sn_network_t *sn_network_unserialize (char *buffer, /* {{{ */
+    size_t buffer_size)
+{
+  sn_network_t *n;
+  int opt_inputs = 0;
+
+  if (buffer_size == 0)
+    return (NULL);
+
+  /* Read options first */
+  while (buffer_size > 0)
+  {
+    char *endptr;
+    char *str_key;
+    char *str_value;
+    char *line;
+    int   line_len;
+
+    line = buffer;
+    endptr = strchr (buffer, '\n');
+    if (endptr == NULL)
+      return (NULL);
+
+    *endptr = 0;
+    endptr++;
+    buffer = endptr;
+    line_len = strlen (line);
+
+    if ((line_len > 0) && (line[line_len - 1] == '\r'))
+    {
+      line[line_len - 1] = 0;
+      line_len--;
+    }
+
+    if (line_len == 0)
+      break;
+
+    str_key = line;
+    str_value = strchr (line, ':');
+    if (str_value == NULL)
+    {
+      printf ("Cannot parse line: %s\n", line);
+      continue;
+    }
+
+    *str_value = '\0'; str_value++;
+    while ((*str_value != '\0') && (isspace (*str_value) != 0))
+      str_value++;
+
+    if (strcasecmp ("Inputs", str_key) == 0)
+      opt_inputs = atoi (str_value);
+    else
+      printf ("Unknown key: %s\n", str_key);
+  } /* while (fgets) */
+
+  if (opt_inputs < 2)
+    return (NULL);
+
+  n = sn_network_create (opt_inputs);
+
+  while (42)
+  {
+    sn_stage_t *s;
+
+    s = sn_stage_unserialize (&buffer, &buffer_size);
+    if (s == NULL)
+      break;
+
+    sn_network_stage_add (n, s);
+  }
+
+  if (SN_NETWORK_STAGE_NUM (n) < 1)
+  {
+    sn_network_destroy (n);
+    return (NULL);
+  }
+
+  return (n);
+} /* }}} sn_network_t *sn_network_unserialize */
 
-/* vim: set shiftwidth=2 softtabstop=2 : */
+/* vim: set sw=2 sts=2 et fdm=marker : */