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tempfork/heap: add copy of Go's container/heap but using generics
From Go commit 0a48e5cbfabd679e, then with some generics sprinkled about. Updates tailscale/corp#7354 Signed-off-by: Brad Fitzpatrick <bradfitz@tailscale.com>pull/8540/head
parent
0c427f23bd
commit
cb53846717
@ -0,0 +1,121 @@
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// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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// license that can be found in the LICENSE file.
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// Package heap provides heap operations for any type that implements
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// heap.Interface. A heap is a tree with the property that each node is the
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// minimum-valued node in its subtree.
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//
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// The minimum element in the tree is the root, at index 0.
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//
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// A heap is a common way to implement a priority queue. To build a priority
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// queue, implement the Heap interface with the (negative) priority as the
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// ordering for the Less method, so Push adds items while Pop removes the
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// highest-priority item from the queue. The Examples include such an
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// implementation; the file example_pq_test.go has the complete source.
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//
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// This package is a copy of the Go standard library's
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// container/heap, but using generics.
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package heap
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import "sort"
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// The Interface type describes the requirements
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// for a type using the routines in this package.
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// Any type that implements it may be used as a
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// min-heap with the following invariants (established after
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// Init has been called or if the data is empty or sorted):
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//
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// !h.Less(j, i) for 0 <= i < h.Len() and 2*i+1 <= j <= 2*i+2 and j < h.Len()
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//
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// Note that Push and Pop in this interface are for package heap's
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// implementation to call. To add and remove things from the heap,
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// use heap.Push and heap.Pop.
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type Interface[V any] interface {
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sort.Interface
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Push(x V) // add x as element Len()
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Pop() V // remove and return element Len() - 1.
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}
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// Init establishes the heap invariants required by the other routines in this package.
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// Init is idempotent with respect to the heap invariants
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// and may be called whenever the heap invariants may have been invalidated.
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// The complexity is O(n) where n = h.Len().
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func Init[V any](h Interface[V]) {
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// heapify
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n := h.Len()
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for i := n/2 - 1; i >= 0; i-- {
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down(h, i, n)
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}
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}
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// Push pushes the element x onto the heap.
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// The complexity is O(log n) where n = h.Len().
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func Push[V any](h Interface[V], x V) {
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h.Push(x)
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up(h, h.Len()-1)
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}
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// Pop removes and returns the minimum element (according to Less) from the heap.
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// The complexity is O(log n) where n = h.Len().
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// Pop is equivalent to Remove(h, 0).
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func Pop[V any](h Interface[V]) V {
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n := h.Len() - 1
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h.Swap(0, n)
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down(h, 0, n)
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return h.Pop()
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}
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// Remove removes and returns the element at index i from the heap.
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// The complexity is O(log n) where n = h.Len().
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func Remove[V any](h Interface[V], i int) V {
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n := h.Len() - 1
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if n != i {
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h.Swap(i, n)
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if !down(h, i, n) {
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||||||
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up(h, i)
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}
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}
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return h.Pop()
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}
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// Fix re-establishes the heap ordering after the element at index i has changed its value.
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// Changing the value of the element at index i and then calling Fix is equivalent to,
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// but less expensive than, calling Remove(h, i) followed by a Push of the new value.
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// The complexity is O(log n) where n = h.Len().
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func Fix[V any](h Interface[V], i int) {
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if !down(h, i, h.Len()) {
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||||||
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up(h, i)
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}
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}
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func up[V any](h Interface[V], j int) {
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for {
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i := (j - 1) / 2 // parent
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if i == j || !h.Less(j, i) {
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break
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}
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h.Swap(i, j)
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j = i
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}
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}
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func down[V any](h Interface[V], i0, n int) bool {
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i := i0
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for {
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j1 := 2*i + 1
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if j1 >= n || j1 < 0 { // j1 < 0 after int overflow
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break
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}
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j := j1 // left child
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if j2 := j1 + 1; j2 < n && h.Less(j2, j1) {
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j = j2 // = 2*i + 2 // right child
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}
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if !h.Less(j, i) {
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||||||
|
break
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||||||
|
}
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h.Swap(i, j)
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|
i = j
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}
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return i > i0
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}
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@ -0,0 +1,216 @@
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// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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// license that can be found in the LICENSE file.
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package heap
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import (
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"math/rand"
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"testing"
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"golang.org/x/exp/constraints"
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)
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type myHeap[T constraints.Ordered] []T
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func (h *myHeap[T]) Less(i, j int) bool {
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return (*h)[i] < (*h)[j]
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}
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func (h *myHeap[T]) Swap(i, j int) {
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(*h)[i], (*h)[j] = (*h)[j], (*h)[i]
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}
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func (h *myHeap[T]) Len() int {
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return len(*h)
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}
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func (h *myHeap[T]) Pop() (v T) {
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*h, v = (*h)[:h.Len()-1], (*h)[h.Len()-1]
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return
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}
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func (h *myHeap[T]) Push(v T) {
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*h = append(*h, v)
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}
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func (h myHeap[T]) verify(t *testing.T, i int) {
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t.Helper()
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n := h.Len()
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j1 := 2*i + 1
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j2 := 2*i + 2
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if j1 < n {
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if h.Less(j1, i) {
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||||||
|
t.Errorf("heap invariant invalidated [%d] = %v > [%d] = %v", i, h[i], j1, h[j1])
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return
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}
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h.verify(t, j1)
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|
}
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if j2 < n {
|
||||||
|
if h.Less(j2, i) {
|
||||||
|
t.Errorf("heap invariant invalidated [%d] = %v > [%d] = %v", i, h[i], j1, h[j2])
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|
return
|
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|
}
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h.verify(t, j2)
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}
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}
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func TestInit0(t *testing.T) {
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h := new(myHeap[int])
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for i := 20; i > 0; i-- {
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|
h.Push(0) // all elements are the same
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}
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Init[int](h)
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h.verify(t, 0)
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for i := 1; h.Len() > 0; i++ {
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|
x := Pop[int](h)
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h.verify(t, 0)
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||||||
|
if x != 0 {
|
||||||
|
t.Errorf("%d.th pop got %d; want %d", i, x, 0)
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}
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}
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}
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func TestInit1(t *testing.T) {
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|
h := new(myHeap[int])
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|
for i := 20; i > 0; i-- {
|
||||||
|
h.Push(i) // all elements are different
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}
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Init[int](h)
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h.verify(t, 0)
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|
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|
for i := 1; h.Len() > 0; i++ {
|
||||||
|
x := Pop[int](h)
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
if x != i {
|
||||||
|
t.Errorf("%d.th pop got %d; want %d", i, x, i)
|
||||||
|
}
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|
}
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|
}
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|
|
||||||
|
func Test(t *testing.T) {
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||||||
|
h := new(myHeap[int])
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 20; i > 10; i-- {
|
||||||
|
h.Push(i)
|
||||||
|
}
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|
Init[int](h)
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 10; i > 0; i-- {
|
||||||
|
Push[int](h, i)
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
}
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|
|
||||||
|
for i := 1; h.Len() > 0; i++ {
|
||||||
|
x := Pop[int](h)
|
||||||
|
if i < 20 {
|
||||||
|
Push[int](h, 20+i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
if x != i {
|
||||||
|
t.Errorf("%d.th pop got %d; want %d", i, x, i)
|
||||||
|
}
|
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|
}
|
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|
}
|
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|
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func TestRemove0(t *testing.T) {
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|
h := new(myHeap[int])
|
||||||
|
for i := 0; i < 10; i++ {
|
||||||
|
h.Push(i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for h.Len() > 0 {
|
||||||
|
i := h.Len() - 1
|
||||||
|
x := Remove[int](h, i)
|
||||||
|
if x != i {
|
||||||
|
t.Errorf("Remove(%d) got %d; want %d", i, x, i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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|
|
||||||
|
func TestRemove1(t *testing.T) {
|
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|
h := new(myHeap[int])
|
||||||
|
for i := 0; i < 10; i++ {
|
||||||
|
h.Push(i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 0; h.Len() > 0; i++ {
|
||||||
|
x := Remove[int](h, 0)
|
||||||
|
if x != i {
|
||||||
|
t.Errorf("Remove(0) got %d; want %d", x, i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
}
|
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|
}
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func TestRemove2(t *testing.T) {
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N := 10
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||||||
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h := new(myHeap[int])
|
||||||
|
for i := 0; i < N; i++ {
|
||||||
|
h.Push(i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
m := make(map[int]bool)
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||||||
|
for h.Len() > 0 {
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||||||
|
m[Remove[int](h, (h.Len()-1)/2)] = true
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
if len(m) != N {
|
||||||
|
t.Errorf("len(m) = %d; want %d", len(m), N)
|
||||||
|
}
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||||||
|
for i := 0; i < len(m); i++ {
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||||||
|
if !m[i] {
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||||||
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t.Errorf("m[%d] doesn't exist", i)
|
||||||
|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
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func BenchmarkDup(b *testing.B) {
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const n = 10000
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h := make(myHeap[int], 0, n)
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||||||
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for i := 0; i < b.N; i++ {
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||||||
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for j := 0; j < n; j++ {
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||||||
|
Push[int](&h, 0) // all elements are the same
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|
}
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||||||
|
for h.Len() > 0 {
|
||||||
|
Pop[int](&h)
|
||||||
|
}
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||||||
|
}
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
func TestFix(t *testing.T) {
|
||||||
|
h := new(myHeap[int])
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 200; i > 0; i -= 10 {
|
||||||
|
Push[int](h, i)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
if (*h)[0] != 10 {
|
||||||
|
t.Fatalf("Expected head to be 10, was %d", (*h)[0])
|
||||||
|
}
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||||||
|
(*h)[0] = 210
|
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|
Fix[int](h, 0)
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
|
||||||
|
for i := 100; i > 0; i-- {
|
||||||
|
elem := rand.Intn(h.Len())
|
||||||
|
if i&1 == 0 {
|
||||||
|
(*h)[elem] *= 2
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
(*h)[elem] /= 2
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Fix[int](h, elem)
|
||||||
|
h.verify(t, 0)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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