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[chaz/yoink] / src / stlplus / containers / digraph.hpp
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-#ifndef STLPLUS_DIGRAPH\r
-#define STLPLUS_DIGRAPH\r
-////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-\r
-//   Author:    Andy Rushton\r
-//   Copyright: (c) Southampton University 1999-2004\r
-//              (c) Andy Rushton           2004-2009\r
-//   License:   BSD License, see ../docs/license.html\r
-\r
-//   STL-style Directed graph template component\r
-//   Digraph stands for directed-graph, i.e. all arcs have a direction\r
-\r
-////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-#include "containers_fixes.hpp"\r
-#include "safe_iterator.hpp"\r
-#include "exceptions.hpp"\r
-#include <vector>\r
-#include <map>\r
-#include <set>\r
-\r
-namespace stlplus\r
-{\r
-\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-  // Internals\r
-\r
-  template<typename NT, typename AT> class digraph_node;\r
-  template<typename NT, typename AT> class digraph_arc;\r
-  template<typename NT, typename AT> class digraph;\r
-\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-  // The Digraph iterator classes\r
-  // a digraph_iterator points to a node whilst a digraph_arc_iterator points to an arc\r
-  // Note that these are redefined as:\r
-  //   digraph<NT,AT>::iterator           - points to a non-const node\r
-  //   digraph<NT,AT>::const_iterator     - points to a const node\r
-  //   digraph<NT,AT>::arc_iterator       - points to a non-const arc\r
-  //   digraph<NT,AT>::const_arc_iterator - points to a const arc\r
-  // and this is the form in which they should be used\r
-\r
-  template<typename NT, typename AT, typename NRef, typename NPtr>\r
-  class digraph_iterator : public safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_node<NT,AT> >\r
-  {\r
-  public:\r
-    friend class digraph<NT,AT>;\r
-\r
-    // local type definitions\r
-    // an iterator points to an object whilst a const_iterator points to a const object\r
-    typedef digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*> iterator;\r
-    typedef digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*> const_iterator;\r
-    typedef digraph_iterator<NT,AT,NRef,NPtr> this_iterator;\r
-    typedef NRef reference;\r
-    typedef NPtr pointer;\r
-\r
-    // constructor to create a null iterator - you must assign a valid value to this iterator before using it\r
-    digraph_iterator(void);\r
-    ~digraph_iterator(void);\r
-\r
-    // Type conversion methods allow const_iterator and iterator to be converted\r
-    // convert an iterator/const_iterator to a const_iterator\r
-    const_iterator constify(void) const;\r
-    // convert an iterator/const_iterator to an iterator\r
-    iterator deconstify(void) const;\r
-\r
-    // increment/decrement operators used to step through the set of all nodes in a graph\r
-    // it is only legal to increment a valid iterator\r
-    // pre-increment\r
-    this_iterator& operator ++ (void)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // post-increment\r
-    this_iterator operator ++ (int)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // pre-decrement\r
-    this_iterator& operator -- (void)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // post-decrement\r
-    this_iterator operator -- (int)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // test useful for testing whether iteration has completed and for inclusion in other containers\r
-    // Note: this class also inherits the safe_iterator methods: valid(), null(), end()\r
-    bool operator == (const this_iterator& r) const;\r
-    bool operator != (const this_iterator& r) const;\r
-    bool operator < (const this_iterator& r) const;\r
-\r
-    // access the node data - a const_iterator gives you a const element, an iterator a non-const element\r
-    // it is illegal to dereference an invalid (i.e. null or end) iterator\r
-    reference operator*(void) const\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    pointer operator->(void) const\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-  public:\r
-    // constructor used by digraph to create a non-null iterator\r
-    explicit digraph_iterator(digraph_node<NT,AT>* node);\r
-    // constructor used by digraph to create an end iterator\r
-    explicit digraph_iterator(const digraph<NT,AT>* owner);\r
-    // used to create an alias of an iterator\r
-    explicit digraph_iterator(const safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_node<NT,AT> >& iterator);\r
-  };\r
-\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-\r
-  template<typename NT, typename AT, typename ARef, typename APtr>\r
-  class digraph_arc_iterator : public safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_arc<NT,AT> >\r
-  {\r
-  public:\r
-    friend class digraph<NT,AT>;\r
-\r
-    // local type definitions\r
-    // an iterator points to an object whilst a const_iterator points to a const object\r
-    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*> iterator;\r
-    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&,const AT*> const_iterator;\r
-    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,ARef,APtr> this_iterator;\r
-    typedef ARef reference;\r
-    typedef APtr pointer;\r
-\r
-    // constructor to create a null iterator - you must assign a valid value to this iterator before using it\r
-    digraph_arc_iterator(void);\r
-    ~digraph_arc_iterator(void);\r
-\r
-    // Type conversion methods allow const_iterator and iterator to be converted\r
-    // convert an iterator/const_iterator to a const_iterator\r
-    const_iterator constify(void) const;\r
-    // convert an iterator/const_iterator to an iterator\r
-    iterator deconstify(void) const;\r
-\r
-    // increment/decrement operators used to step through the set of all nodes in a graph\r
-    // it is only legal to increment a valid iterator\r
-    // pre-increment\r
-    this_iterator& operator ++ (void)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // post-increment\r
-    this_iterator operator ++ (int)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // pre-decrement\r
-    this_iterator& operator -- (void)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    // post-decrement\r
-    this_iterator operator -- (int)\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // test useful for testing whether iteration has completed and for inclusion in other containers\r
-    // Note: this class also inherits the safe_iterator methods: valid(), null(), end()\r
-    bool operator == (const this_iterator&) const;\r
-    bool operator != (const this_iterator&) const;\r
-    bool operator < (const this_iterator&) const;\r
-\r
-    // access the node data - a const_iterator gives you a const element, an iterator a non-const element\r
-    // it is illegal to dereference an invalid (i.e. null or end) iterator\r
-    reference operator*(void) const\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-    pointer operator->(void) const\r
-      throw(null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-  public:\r
-    // constructor used by digraph to create a non-null iterator\r
-    explicit digraph_arc_iterator(digraph_arc<NT,AT>* arc);\r
-    // constructor used by digraph to create an end iterator\r
-    explicit digraph_arc_iterator(const digraph<NT,AT>* owner);\r
-    // used to create an alias of an iterator\r
-    explicit digraph_arc_iterator(const safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_arc<NT,AT> >& iterator);\r
-  };\r
-\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-  // The Graph class\r
-  // NT is the Node type and AT is the Arc type\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-\r
-  template<typename NT, typename AT>\r
-  class digraph\r
-  {\r
-  public:\r
-    // STL-like typedefs for the types and iterators\r
-    typedef NT node_type;\r
-    typedef AT arc_type;\r
-    typedef digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*> iterator;\r
-    typedef digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*> const_iterator;\r
-    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*> arc_iterator;\r
-    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&,const AT*> const_arc_iterator;\r
-\r
-    // supplementary types used throughout\r
-\r
-    // a path is represented as a vector of arcs so the forward traversal is\r
-    // done by going from begin() to end() or 0 to size-1 - of course a backward\r
-    // traversal can be done by traversing the vector backwards\r
-    typedef std::vector<arc_iterator> arc_vector;\r
-    typedef std::vector<const_arc_iterator> const_arc_vector;\r
-    const_arc_vector constify_arcs(const arc_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_vector deconstify_arcs(const const_arc_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // a path vector is a vector of paths used to represent all the paths from one node to another\r
-    // there is no particular ordering to the paths in the vector\r
-    typedef std::vector<arc_vector> path_vector;\r
-    typedef std::vector<const_arc_vector> const_path_vector;\r
-    const_path_vector constify_paths(const path_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    path_vector deconstify_paths(const const_path_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // a node vector is a simple vector of nodes used to represent the reachable sets\r
-    // there is no particular ordering to the nodes in the vector\r
-    typedef std::vector<iterator> node_vector;\r
-    typedef std::vector<const_iterator> const_node_vector;\r
-    const_node_vector constify_nodes(const node_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    node_vector deconstify_nodes(const const_node_vector&) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // callback used in the path algorithms to select which arcs to consider\r
-    typedef bool (*arc_select_fn) (const digraph<NT,AT>&, const_arc_iterator);\r
-\r
-    // a value representing an unknown offset\r
-    // Note that it's static so use in the form digraph<NT,AT>::npos()\r
-    static unsigned npos(void);\r
-\r
-    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Constructors, destructors and copies\r
-\r
-    digraph(void);\r
-    ~digraph(void);\r
-\r
-    // copy constructor and assignment both copy the graph\r
-    digraph(const digraph<NT,AT>&);\r
-    digraph<NT,AT>& operator=(const digraph<NT,AT>&);\r
-\r
-    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Basic Node functions\r
-    // Nodes are referred to by iterators created when the node is inserted.\r
-    // Iterators remain valid unless the node is erased (they are list iterators, so no resize problems)\r
-    // It is also possible to walk through all the nodes using a list-like start() to end() loop\r
-    // Each node has a set of input arcs and output arcs. These are indexed by an unsigned i.e. they form a vector.\r
-    // The total number of inputs is the fanin and the total number of outputs is the fanout.\r
-    // The contents of the node (type NT) are accessed, of course, by dereferencing the node iterator.\r
-\r
-    // tests for the number of nodes and the special test for zero nodes\r
-    bool empty(void) const;\r
-    unsigned size(void) const;\r
-\r
-    // add a new node and return its iterator\r
-    iterator insert(const NT& node_data);\r
-\r
-    // remove a node and return the iterator to the next node\r
-    // erasing a node erases its arcs\r
-    iterator erase(iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // remove all nodes\r
-    void clear(void);\r
-\r
-    // traverse all the nodes in no particular order using STL-style iteration\r
-    const_iterator begin(void) const;\r
-    iterator begin(void);\r
-    const_iterator end(void) const;\r
-    iterator end(void);\r
-\r
-    // access the inputs of this node\r
-    // the fanin is the number of inputs and the inputs are accessed using an index from 0..fanin-1\r
-    unsigned fanin(const_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    unsigned fanin(iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    const_arc_iterator input(const_iterator, unsigned) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);\r
-    arc_iterator input(iterator, unsigned)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);\r
-\r
-    // access the outputs of this node\r
-    // the fanout is the number of outputs and the outputs are accessed using an index from 0..fanout-1\r
-    unsigned fanout(const_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    unsigned fanout(iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    const_arc_iterator output(const_iterator, unsigned) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);\r
-    arc_iterator output(iterator, unsigned)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);\r
-\r
-    // convenience routines for getting the set of all inputs or all outputs as vectors\r
-    const_arc_vector inputs(const_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_vector inputs(iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    const_arc_vector outputs(const_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_vector outputs(iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // find the output index of an arc which goes from this node\r
-    // returns digraph<NT,AT>::npos if the arc is not an output of from\r
-    unsigned output_offset(const_iterator from, const_arc_iterator arc) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    unsigned output_offset(iterator from, arc_iterator arc)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // ditto for an input arc\r
-    unsigned input_offset(const_iterator to, const_arc_iterator arc) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    unsigned input_offset(iterator to, arc_iterator arc)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Basic Arc functions\r
-    // to avoid name conflicts, arc functions have the arc_ prefix \r
-    // Arcs, like nodes, are referred to by a list iterator which is returned by the arc_insert function\r
-    // They may also be visited from arc_begin() to arc_end()\r
-    // Each arc has a from field and a to field which contain the node iterators of the endpoints of the arc\r
-    // Of course, the arc data can be accessed by simply dereferencing the iterator\r
-\r
-    // tests for the number of arcs and the special test for zero arcs\r
-    bool arc_empty (void) const;\r
-    unsigned arc_size(void) const;\r
-\r
-    // add a new arc and return its iterator\r
-    arc_iterator arc_insert(iterator from, iterator to, const AT& arc_data = AT())\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // remove an arc and return the iterator to the next arc\r
-    arc_iterator arc_erase(arc_iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // remove all arcs\r
-    void arc_clear(void);\r
-\r
-    // traverse all the arcs in no particular order using STL-style iteration\r
-    const_arc_iterator arc_begin(void) const;\r
-    arc_iterator arc_begin(void);\r
-    const_arc_iterator arc_end(void) const;\r
-    arc_iterator arc_end(void);\r
-\r
-    // find the node that an arc points from or to\r
-    const_iterator arc_from(const_arc_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    iterator arc_from(arc_iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    const_iterator arc_to(const_arc_iterator) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    iterator arc_to(arc_iterator)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // reconnect an arc to a different from and to node\r
-    void arc_move(arc_iterator arc, iterator from, iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // reconnect just the from node\r
-    void arc_move_from(arc_iterator arc, iterator from)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // reconnect just the to node\r
-    void arc_move_to(arc_iterator arc, iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    // reverse the arc direction so that to becomes from and vice-versa\r
-    void arc_flip(arc_iterator arc)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Adjacency algorithms\r
-\r
-    // test whether the nodes are adjacent i.e. whether there is an arc going from from to to\r
-    bool adjacent(const_iterator from, const_iterator to) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    bool adjacent(iterator from, iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // as above, but returns the arc that makes the nodes adjacent\r
-    // returns the first arc if there's more than one, returns arc_end() if there are none\r
-    const_arc_iterator adjacent_arc(const_iterator from, const_iterator to) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_iterator adjacent_arc(iterator from, iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // as above, but returns the set of all arcs that make two nodes adjacent (there may be more than one)\r
-    // returns an empty vector if there are none\r
-    const_arc_vector adjacent_arcs(const_iterator from, const_iterator to) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_vector adjacent_arcs(iterator from, iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // return the adjacency sets for the node inputs or outputs, i.e. the set of nodes adjacent to this node\r
-    // each adjacent node will only be entered once even if there are multiple arcs between the nodes\r
-    const_node_vector input_adjacencies(const_iterator to) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    node_vector input_adjacencies(iterator to)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    const_node_vector output_adjacencies(const_iterator from) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    node_vector output_adjacencies(iterator from)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Topographical Sort Algorithm\r
-    // This generates a node ordering such that each node is visited after its fanin nodes.\r
-\r
-    // This only generates a valid ordering for a DAG. \r
-\r
-    // The return value is a pair : \r
-    //  - the node vector which is a set of iterators to the nodes in sorted order\r
-    //  - the arc vector is the set of backward ards that were broken to achieve the sort\r
-    // If the arc vector is empty then the graph formed a DAG.\r
-\r
-    // The arc selection callback can be used to ignore arcs that are not part\r
-    // of the ordering, i.e. arcs that are meant to be backwards arcs\r
-\r
-    std::pair<const_node_vector,const_arc_vector> sort(arc_select_fn = 0) const;\r
-    std::pair<node_vector,arc_vector> sort(arc_select_fn = 0);\r
-\r
-    // Simplified variant of above for graphs that are known to be DAGs.\r
-    // If the sort fails due to backward arcs, the\r
-    // return vector is empty. Note that this will also be empty if the graph\r
-    // has no nodes in it, so use the empty() method to differentiate.\r
-\r
-    const_node_vector dag_sort(arc_select_fn = 0) const;\r
-    node_vector dag_sort(arc_select_fn = 0);\r
-\r
-    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Basic Path Algorithms\r
-    // A path is a series of arcs - you can use arc_from and arc_to to convert\r
-    // that into a series of nodes. All the path algorithms take an arc_select\r
-    // which allows arcs to be selected or rejected for consideration in a path.\r
-\r
-    // A selection callback function is applied to each arc in the traversal and\r
-    // returns true if the arc is to be selected and false if the arc is to be\r
-    // rejected. If no function is provided the arc is selected. If you want to\r
-    // use arc selection you should create a function with the type profile given\r
-    // by the arc_select_fn type. The select function is passed both the graph and\r
-    // the arc iterator so that it is possible to select an arc on the basis of\r
-    // the nodes it is connected to.\r
-\r
-    // Note: I used a callback because the STL-like predicate idea wasn't working for me...\r
-\r
-    // test for the existence of a path from from to to\r
-    bool path_exists(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    bool path_exists(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // get the set of all paths from from to to\r
-    const_path_vector all_paths(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    path_vector all_paths(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // get the set of all nodes that can be reached by any path from from\r
-    const_node_vector reachable_nodes(const_iterator from, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    node_vector reachable_nodes(iterator from, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // get the set of all nodes that can reach to to by any path\r
-    const_node_vector reaching_nodes(const_iterator to, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    node_vector reaching_nodes(iterator to, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-    // Unweighted Shortest path algorithms\r
-\r
-    // find the shortest path from from to to\r
-    // This is an unweighted shortest path algorithm, i.e. the weight of each\r
-    // arc is assumed to be 1, so just counts the number of arcs\r
-    // if there is more than one shortest path it returns the first one\r
-    // If there are no paths, returns an empty path\r
-    const_arc_vector shortest_path(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    arc_vector shortest_path(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    // find the set of shortest paths from from to any other node in the graph\r
-    // that is reachable (i.e. for which path_exists() is true)\r
-    // This is an unweighted shortest path, so just counts the number of arcs\r
-    // if there is more than one shortest path to a node it returns the first one\r
-    // If there are no paths, returns an empty list\r
-    const_path_vector shortest_paths(const_iterator from, arc_select_fn = 0) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-    path_vector shortest_paths(iterator from, arc_select_fn = 0)\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-  private:\r
-    friend class digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*>;\r
-    friend class digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*>;\r
-    friend class digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*>;\r
-    friend class digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&, const AT*>;\r
-\r
-    typedef std::set<const_iterator> const_iterator_set;\r
-    typedef TYPENAME const_iterator_set::iterator const_iterator_set_iterator;\r
-\r
-    bool path_exists_r(const_iterator from, const_iterator to, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    void all_paths_r(const_iterator from, const_iterator to, const_arc_vector& so_far, const_path_vector& result, arc_select_fn) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    void reachable_nodes_r(const_iterator from, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    void reaching_nodes_r(const_iterator to, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const\r
-      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);\r
-\r
-    digraph_node<NT,AT>* m_nodes_begin;\r
-    digraph_node<NT,AT>* m_nodes_end;\r
-    digraph_arc<NT,AT>* m_arcs_begin;\r
-    digraph_arc<NT,AT>* m_arcs_end;\r
-  };\r
-\r
-  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\r
-\r
-} // end namespace stlplus\r
-\r
-#include "digraph.tpp"\r
-#endif\r
+#ifndef STLPLUS_DIGRAPH
+#define STLPLUS_DIGRAPH
+////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+//   Author:    Andy Rushton
+//   Copyright: (c) Southampton University 1999-2004
+//              (c) Andy Rushton           2004-2009
+//   License:   BSD License, see ../docs/license.html
+
+//   STL-style Directed graph template component
+//   Digraph stands for directed-graph, i.e. all arcs have a direction
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+#include "containers_fixes.hpp"
+#include "safe_iterator.hpp"
+#include "exceptions.hpp"
+#include <vector>
+#include <map>
+#include <set>
+
+namespace stlplus
+{
+
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+  // Internals
+
+  template<typename NT, typename AT> class digraph_node;
+  template<typename NT, typename AT> class digraph_arc;
+  template<typename NT, typename AT> class digraph;
+
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+  // The Digraph iterator classes
+  // a digraph_iterator points to a node whilst a digraph_arc_iterator points to an arc
+  // Note that these are redefined as:
+  //   digraph<NT,AT>::iterator           - points to a non-const node
+  //   digraph<NT,AT>::const_iterator     - points to a const node
+  //   digraph<NT,AT>::arc_iterator       - points to a non-const arc
+  //   digraph<NT,AT>::const_arc_iterator - points to a const arc
+  // and this is the form in which they should be used
+
+  template<typename NT, typename AT, typename NRef, typename NPtr>
+  class digraph_iterator : public safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_node<NT,AT> >
+  {
+  public:
+    friend class digraph<NT,AT>;
+
+    // local type definitions
+    // an iterator points to an object whilst a const_iterator points to a const object
+    typedef digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*> iterator;
+    typedef digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*> const_iterator;
+    typedef digraph_iterator<NT,AT,NRef,NPtr> this_iterator;
+    typedef NRef reference;
+    typedef NPtr pointer;
+
+    // constructor to create a null iterator - you must assign a valid value to this iterator before using it
+    digraph_iterator(void);
+    ~digraph_iterator(void);
+
+    // Type conversion methods allow const_iterator and iterator to be converted
+    // convert an iterator/const_iterator to a const_iterator
+    const_iterator constify(void) const;
+    // convert an iterator/const_iterator to an iterator
+    iterator deconstify(void) const;
+
+    // increment/decrement operators used to step through the set of all nodes in a graph
+    // it is only legal to increment a valid iterator
+    // pre-increment
+    this_iterator& operator ++ (void)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // post-increment
+    this_iterator operator ++ (int)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // pre-decrement
+    this_iterator& operator -- (void)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // post-decrement
+    this_iterator operator -- (int)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+
+    // test useful for testing whether iteration has completed and for inclusion in other containers
+    // Note: this class also inherits the safe_iterator methods: valid(), null(), end()
+    bool operator == (const this_iterator& r) const;
+    bool operator != (const this_iterator& r) const;
+    bool operator < (const this_iterator& r) const;
+
+    // access the node data - a const_iterator gives you a const element, an iterator a non-const element
+    // it is illegal to dereference an invalid (i.e. null or end) iterator
+    reference operator*(void) const
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    pointer operator->(void) const
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+
+  public:
+    // constructor used by digraph to create a non-null iterator
+    explicit digraph_iterator(digraph_node<NT,AT>* node);
+    // constructor used by digraph to create an end iterator
+    explicit digraph_iterator(const digraph<NT,AT>* owner);
+    // used to create an alias of an iterator
+    explicit digraph_iterator(const safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_node<NT,AT> >& iterator);
+  };
+
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+  template<typename NT, typename AT, typename ARef, typename APtr>
+  class digraph_arc_iterator : public safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_arc<NT,AT> >
+  {
+  public:
+    friend class digraph<NT,AT>;
+
+    // local type definitions
+    // an iterator points to an object whilst a const_iterator points to a const object
+    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*> iterator;
+    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&,const AT*> const_iterator;
+    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,ARef,APtr> this_iterator;
+    typedef ARef reference;
+    typedef APtr pointer;
+
+    // constructor to create a null iterator - you must assign a valid value to this iterator before using it
+    digraph_arc_iterator(void);
+    ~digraph_arc_iterator(void);
+
+    // Type conversion methods allow const_iterator and iterator to be converted
+    // convert an iterator/const_iterator to a const_iterator
+    const_iterator constify(void) const;
+    // convert an iterator/const_iterator to an iterator
+    iterator deconstify(void) const;
+
+    // increment/decrement operators used to step through the set of all nodes in a graph
+    // it is only legal to increment a valid iterator
+    // pre-increment
+    this_iterator& operator ++ (void)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // post-increment
+    this_iterator operator ++ (int)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // pre-decrement
+    this_iterator& operator -- (void)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    // post-decrement
+    this_iterator operator -- (int)
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+
+    // test useful for testing whether iteration has completed and for inclusion in other containers
+    // Note: this class also inherits the safe_iterator methods: valid(), null(), end()
+    bool operator == (const this_iterator&) const;
+    bool operator != (const this_iterator&) const;
+    bool operator < (const this_iterator&) const;
+
+    // access the node data - a const_iterator gives you a const element, an iterator a non-const element
+    // it is illegal to dereference an invalid (i.e. null or end) iterator
+    reference operator*(void) const
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+    pointer operator->(void) const
+      throw(null_dereference,end_dereference);
+
+  public:
+    // constructor used by digraph to create a non-null iterator
+    explicit digraph_arc_iterator(digraph_arc<NT,AT>* arc);
+    // constructor used by digraph to create an end iterator
+    explicit digraph_arc_iterator(const digraph<NT,AT>* owner);
+    // used to create an alias of an iterator
+    explicit digraph_arc_iterator(const safe_iterator<digraph<NT,AT>, digraph_arc<NT,AT> >& iterator);
+  };
+
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+  // The Graph class
+  // NT is the Node type and AT is the Arc type
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+  template<typename NT, typename AT>
+  class digraph
+  {
+  public:
+    // STL-like typedefs for the types and iterators
+    typedef NT node_type;
+    typedef AT arc_type;
+    typedef digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*> iterator;
+    typedef digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*> const_iterator;
+    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*> arc_iterator;
+    typedef digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&,const AT*> const_arc_iterator;
+
+    // supplementary types used throughout
+
+    // a path is represented as a vector of arcs so the forward traversal is
+    // done by going from begin() to end() or 0 to size-1 - of course a backward
+    // traversal can be done by traversing the vector backwards
+    typedef std::vector<arc_iterator> arc_vector;
+    typedef std::vector<const_arc_iterator> const_arc_vector;
+    const_arc_vector constify_arcs(const arc_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_vector deconstify_arcs(const const_arc_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // a path vector is a vector of paths used to represent all the paths from one node to another
+    // there is no particular ordering to the paths in the vector
+    typedef std::vector<arc_vector> path_vector;
+    typedef std::vector<const_arc_vector> const_path_vector;
+    const_path_vector constify_paths(const path_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    path_vector deconstify_paths(const const_path_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // a node vector is a simple vector of nodes used to represent the reachable sets
+    // there is no particular ordering to the nodes in the vector
+    typedef std::vector<iterator> node_vector;
+    typedef std::vector<const_iterator> const_node_vector;
+    const_node_vector constify_nodes(const node_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    node_vector deconstify_nodes(const const_node_vector&) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // callback used in the path algorithms to select which arcs to consider
+    typedef bool (*arc_select_fn) (const digraph<NT,AT>&, const_arc_iterator);
+
+    // a value representing an unknown offset
+    // Note that it's static so use in the form digraph<NT,AT>::npos()
+    static unsigned npos(void);
+
+    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Constructors, destructors and copies
+
+    digraph(void);
+    ~digraph(void);
+
+    // copy constructor and assignment both copy the graph
+    digraph(const digraph<NT,AT>&);
+    digraph<NT,AT>& operator=(const digraph<NT,AT>&);
+
+    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Basic Node functions
+    // Nodes are referred to by iterators created when the node is inserted.
+    // Iterators remain valid unless the node is erased (they are list iterators, so no resize problems)
+    // It is also possible to walk through all the nodes using a list-like start() to end() loop
+    // Each node has a set of input arcs and output arcs. These are indexed by an unsigned i.e. they form a vector.
+    // The total number of inputs is the fanin and the total number of outputs is the fanout.
+    // The contents of the node (type NT) are accessed, of course, by dereferencing the node iterator.
+
+    // tests for the number of nodes and the special test for zero nodes
+    bool empty(void) const;
+    unsigned size(void) const;
+
+    // add a new node and return its iterator
+    iterator insert(const NT& node_data);
+
+    // remove a node and return the iterator to the next node
+    // erasing a node erases its arcs
+    iterator erase(iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // remove all nodes
+    void clear(void);
+
+    // traverse all the nodes in no particular order using STL-style iteration
+    const_iterator begin(void) const;
+    iterator begin(void);
+    const_iterator end(void) const;
+    iterator end(void);
+
+    // access the inputs of this node
+    // the fanin is the number of inputs and the inputs are accessed using an index from 0..fanin-1
+    unsigned fanin(const_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    unsigned fanin(iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    const_arc_iterator input(const_iterator, unsigned) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);
+    arc_iterator input(iterator, unsigned)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);
+
+    // access the outputs of this node
+    // the fanout is the number of outputs and the outputs are accessed using an index from 0..fanout-1
+    unsigned fanout(const_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    unsigned fanout(iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    const_arc_iterator output(const_iterator, unsigned) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);
+    arc_iterator output(iterator, unsigned)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference,std::out_of_range);
+
+    // convenience routines for getting the set of all inputs or all outputs as vectors
+    const_arc_vector inputs(const_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_vector inputs(iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    const_arc_vector outputs(const_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_vector outputs(iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // find the output index of an arc which goes from this node
+    // returns digraph<NT,AT>::npos if the arc is not an output of from
+    unsigned output_offset(const_iterator from, const_arc_iterator arc) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    unsigned output_offset(iterator from, arc_iterator arc)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // ditto for an input arc
+    unsigned input_offset(const_iterator to, const_arc_iterator arc) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    unsigned input_offset(iterator to, arc_iterator arc)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Basic Arc functions
+    // to avoid name conflicts, arc functions have the arc_ prefix 
+    // Arcs, like nodes, are referred to by a list iterator which is returned by the arc_insert function
+    // They may also be visited from arc_begin() to arc_end()
+    // Each arc has a from field and a to field which contain the node iterators of the endpoints of the arc
+    // Of course, the arc data can be accessed by simply dereferencing the iterator
+
+    // tests for the number of arcs and the special test for zero arcs
+    bool arc_empty (void) const;
+    unsigned arc_size(void) const;
+
+    // add a new arc and return its iterator
+    arc_iterator arc_insert(iterator from, iterator to, const AT& arc_data = AT())
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // remove an arc and return the iterator to the next arc
+    arc_iterator arc_erase(arc_iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // remove all arcs
+    void arc_clear(void);
+
+    // traverse all the arcs in no particular order using STL-style iteration
+    const_arc_iterator arc_begin(void) const;
+    arc_iterator arc_begin(void);
+    const_arc_iterator arc_end(void) const;
+    arc_iterator arc_end(void);
+
+    // find the node that an arc points from or to
+    const_iterator arc_from(const_arc_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    iterator arc_from(arc_iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    const_iterator arc_to(const_arc_iterator) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    iterator arc_to(arc_iterator)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // reconnect an arc to a different from and to node
+    void arc_move(arc_iterator arc, iterator from, iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // reconnect just the from node
+    void arc_move_from(arc_iterator arc, iterator from)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // reconnect just the to node
+    void arc_move_to(arc_iterator arc, iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    // reverse the arc direction so that to becomes from and vice-versa
+    void arc_flip(arc_iterator arc)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Adjacency algorithms
+
+    // test whether the nodes are adjacent i.e. whether there is an arc going from from to to
+    bool adjacent(const_iterator from, const_iterator to) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    bool adjacent(iterator from, iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // as above, but returns the arc that makes the nodes adjacent
+    // returns the first arc if there's more than one, returns arc_end() if there are none
+    const_arc_iterator adjacent_arc(const_iterator from, const_iterator to) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_iterator adjacent_arc(iterator from, iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // as above, but returns the set of all arcs that make two nodes adjacent (there may be more than one)
+    // returns an empty vector if there are none
+    const_arc_vector adjacent_arcs(const_iterator from, const_iterator to) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_vector adjacent_arcs(iterator from, iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // return the adjacency sets for the node inputs or outputs, i.e. the set of nodes adjacent to this node
+    // each adjacent node will only be entered once even if there are multiple arcs between the nodes
+    const_node_vector input_adjacencies(const_iterator to) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    node_vector input_adjacencies(iterator to)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    const_node_vector output_adjacencies(const_iterator from) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    node_vector output_adjacencies(iterator from)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Topographical Sort Algorithm
+    // This generates a node ordering such that each node is visited after its fanin nodes.
+
+    // This only generates a valid ordering for a DAG. 
+
+    // The return value is a pair : 
+    //  - the node vector which is a set of iterators to the nodes in sorted order
+    //  - the arc vector is the set of backward ards that were broken to achieve the sort
+    // If the arc vector is empty then the graph formed a DAG.
+
+    // The arc selection callback can be used to ignore arcs that are not part
+    // of the ordering, i.e. arcs that are meant to be backwards arcs
+
+    std::pair<const_node_vector,const_arc_vector> sort(arc_select_fn = 0) const;
+    std::pair<node_vector,arc_vector> sort(arc_select_fn = 0);
+
+    // Simplified variant of above for graphs that are known to be DAGs.
+    // If the sort fails due to backward arcs, the
+    // return vector is empty. Note that this will also be empty if the graph
+    // has no nodes in it, so use the empty() method to differentiate.
+
+    const_node_vector dag_sort(arc_select_fn = 0) const;
+    node_vector dag_sort(arc_select_fn = 0);
+
+    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Basic Path Algorithms
+    // A path is a series of arcs - you can use arc_from and arc_to to convert
+    // that into a series of nodes. All the path algorithms take an arc_select
+    // which allows arcs to be selected or rejected for consideration in a path.
+
+    // A selection callback function is applied to each arc in the traversal and
+    // returns true if the arc is to be selected and false if the arc is to be
+    // rejected. If no function is provided the arc is selected. If you want to
+    // use arc selection you should create a function with the type profile given
+    // by the arc_select_fn type. The select function is passed both the graph and
+    // the arc iterator so that it is possible to select an arc on the basis of
+    // the nodes it is connected to.
+
+    // Note: I used a callback because the STL-like predicate idea wasn't working for me...
+
+    // test for the existence of a path from from to to
+    bool path_exists(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    bool path_exists(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // get the set of all paths from from to to
+    const_path_vector all_paths(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    path_vector all_paths(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // get the set of all nodes that can be reached by any path from from
+    const_node_vector reachable_nodes(const_iterator from, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    node_vector reachable_nodes(iterator from, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // get the set of all nodes that can reach to to by any path
+    const_node_vector reaching_nodes(const_iterator to, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    node_vector reaching_nodes(iterator to, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+    // Unweighted Shortest path algorithms
+
+    // find the shortest path from from to to
+    // This is an unweighted shortest path algorithm, i.e. the weight of each
+    // arc is assumed to be 1, so just counts the number of arcs
+    // if there is more than one shortest path it returns the first one
+    // If there are no paths, returns an empty path
+    const_arc_vector shortest_path(const_iterator from, const_iterator to, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    arc_vector shortest_path(iterator from, iterator to, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    // find the set of shortest paths from from to any other node in the graph
+    // that is reachable (i.e. for which path_exists() is true)
+    // This is an unweighted shortest path, so just counts the number of arcs
+    // if there is more than one shortest path to a node it returns the first one
+    // If there are no paths, returns an empty list
+    const_path_vector shortest_paths(const_iterator from, arc_select_fn = 0) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+    path_vector shortest_paths(iterator from, arc_select_fn = 0)
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+  private:
+    friend class digraph_iterator<NT,AT,NT&,NT*>;
+    friend class digraph_iterator<NT,AT,const NT&,const NT*>;
+    friend class digraph_arc_iterator<NT,AT,AT&,AT*>;
+    friend class digraph_arc_iterator<NT,AT,const AT&, const AT*>;
+
+    typedef std::set<const_iterator> const_iterator_set;
+    typedef TYPENAME const_iterator_set::iterator const_iterator_set_iterator;
+
+    bool path_exists_r(const_iterator from, const_iterator to, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    void all_paths_r(const_iterator from, const_iterator to, const_arc_vector& so_far, const_path_vector& result, arc_select_fn) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    void reachable_nodes_r(const_iterator from, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    void reaching_nodes_r(const_iterator to, const_iterator_set& visited, arc_select_fn) const
+      throw(wrong_object,null_dereference,end_dereference);
+
+    digraph_node<NT,AT>* m_nodes_begin;
+    digraph_node<NT,AT>* m_nodes_end;
+    digraph_arc<NT,AT>* m_arcs_begin;
+    digraph_arc<NT,AT>* m_arcs_end;
+  };
+
+  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+} // end namespace stlplus
+
+#include "digraph.tpp"
+#endif
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