source: branches/stable/CONSENSUS_TREE/CT_ntree.cxx

Last change on this file was 16766, checked in by westram, 6 years ago
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 9.7 KB
Line 
1// ============================================================= //
2//                                                               //
3//   File      : CT_ntree.cxx                                    //
4//   Purpose   :                                                 //
5//                                                               //
6//   Institute of Microbiology (Technical University Munich)     //
7//   http://www.arb-home.de/                                     //
8//                                                               //
9// ============================================================= //
10
11#include "CT_ntree.hxx"
12#include <arbdbt.h>
13
14// Einen Binaerbaum erzeugen ueber einen Multitree
15
16static NT_NODE *ntree = NULp;
17
18
19const NT_NODE *ntree_get() {
20    // returns the current ntree
21    return ntree;
22}
23
24
25static NT_NODE *new_ntnode(PART*& p) {
26    // build a new node and store the partition p in it
27    NT_NODE *= ARB_calloc<NT_NODE>(1);
28    n->part     = p;
29    n->son_list = NULp;
30
31    p = NULp;
32    return n;
33}
34
35
36static void del_tree(NT_NODE *tree) {
37    // delete the tree
38    if (tree) {
39        for (NSONS *nsonp = tree->son_list; nsonp;) {
40            NSONS *nson_next = nsonp->next;
41            del_tree(nsonp->node);
42            free(nsonp);
43            nsonp = nson_next;
44        }
45        tree->son_list = NULp;
46
47        // now is leaf
48        delete tree->part;
49        tree->part = NULp;
50        freenull(tree);
51    }
52}
53
54
55void ntree_init(const PartitionSize *registry) {
56    // Initialization of the tree
57    arb_assert(!ntree);              // forgot to call ntree_cleanup ?
58    PART *root = registry->create_root();
59    ntree      = new_ntnode(root); // Set root to completely filled partition
60}
61
62void ntree_cleanup() {
63    // Destruct old tree
64    del_tree(ntree);
65    ntree = NULp;
66}
67
68#if 0
69// test if the tree is already complete (all necessary partitions are inserted)
70static int ntree_cont(int len) {
71    return ntree_count<len;
72}
73#endif
74
75int ntree_count_sons(const NT_NODE *tree) {
76    int sons = 0;
77    if (tree->son_list) {
78        for (NSONS *node = tree->son_list; node; node = node->next) {
79            sons++;
80        }
81    }
82    return sons;
83}
84
85static void move_son(NT_NODE *f_node, NT_NODE *s_node, NSONS *nson) {
86    // Move son from parent-sonlist to new sonlist
87    // nson is pointer on element in parent-sonlist
88    // sonlist is new sonlist where to move in
89
90    // Move out of parent-sonlist
91   
92    if (nson == f_node->son_list) f_node->son_list = f_node->son_list->next;
93    if (nson->prev) nson->prev->next = nson->next;
94    if (nson->next) nson->next->prev = nson->prev;
95
96    // Move in node-sonlist
97    nson->next = s_node->son_list;
98    nson->prev = NULp;
99   
100    if (s_node->son_list) s_node->son_list->prev = nson;
101    s_node->son_list                             = nson;
102}
103
104
105
106static int ins_ntree(NT_NODE *tree, PART*& newpart) {
107    /* Construct a multitree under the constraint,
108     * that the final tree may result in a binary tree.
109     *
110     * To ensure this, it is important to follow two ideas:
111     *
112     * 1. a son only fits below a father
113     *    - if the father has all son-bits set AND
114     *    - the father is different from the son (so it is possible to add a brother)
115     *
116     * 2. brothers are distinct (i.e. they do not share any bits)
117     */
118
119    // Tree is leaf
120    if (!tree->son_list) {
121#if defined(DUMP_PART_INSERTION)
122        fputs("ins_ntree part=", stdout); newpart->print();
123#endif
124
125        ARB_calloc(tree->son_list, 1);
126        tree->son_list->node = new_ntnode(newpart);
127
128        return 1;
129    }
130
131    arb_assert(newpart->is_subset_of(tree->part)); // @@@ should be invariant for entering this function (really ensured by caller?)
132
133    // test if part fits under one son of tree. if so, recurse.
134    for (NSONS *nsonp = tree->son_list; nsonp; nsonp=nsonp->next) {
135        const PART *sonpart = nsonp->node->part;
136        if (newpart->is_subset_of(sonpart)) {
137            if (newpart->equals(sonpart)) return 0; // already inserted -> drop
138
139            arb_assert(newpart->is_real_son_of(sonpart));
140            int res = ins_ntree(nsonp->node, newpart);
141            arb_assert(contradicted(newpart, res));
142            return res;
143        }
144    }
145
146    // Now we are sure 'newpart' is not a son (of any of my sons)!
147    // -> Test whether it is a brother of a son
148    // If it is neither brother nor son -> don't fit here
149    for (NSONS *nsonp = tree->son_list; nsonp; nsonp=nsonp->next) {
150        const PART *sonpart = nsonp->node->part;
151        if (sonpart->overlaps_with(newpart)) {
152            if (!sonpart->is_subset_of(newpart)) {
153                arb_assert(newpart);
154                return 0;
155            }
156            arb_assert(sonpart->is_real_son_of(newpart));
157            // accept if nsonp is son of newpart (will be pulled down below)
158        }
159    }
160
161#if defined(DUMP_PART_INSERTION)
162        fputs("ins_ntree part=", stdout); newpart->print();
163#endif
164
165    // Okay, insert part here ...
166    NT_NODE *newntnode = new_ntnode(newpart);
167
168    // Move sons from parent-sonlist into the new sons sonlist
169    {
170        NSONS *nsonp = tree->son_list;
171        while (nsonp) {
172            NSONS      *nsonp_next = nsonp->next;
173            const PART *sonpart    = nsonp->node->part;
174            if (sonpart->is_subset_of(newntnode->part)) {
175                arb_assert(sonpart->is_real_son_of(newntnode->part));
176                move_son(tree, newntnode, nsonp);
177            }
178            nsonp = nsonp_next;
179        }
180    }
181
182    // insert nsons-elem in son-list of father
183    {
184        NSONS *new_son = ARB_calloc<NSONS>(1);
185   
186        new_son->node = newntnode;
187        new_son->prev = NULp;
188        new_son->next = tree->son_list;
189
190        if (tree->son_list) tree->son_list->prev = new_son;
191        tree->son_list                           = new_son;
192    }
193
194    arb_assert(!newpart);
195
196    return 1;
197}
198
199
200
201void insert_ntree(PART*& part) {
202    /* Insert a partition in the NTree.
203     *
204     * Tries both representations, normal and inverse partition,  which
205     * represent the two subtrees at both sides of one edge.
206     *
207     * If neither can be inserted, the partition gets dropped.
208     */
209
210    arb_assert(part->is_valid());
211
212    bool firstCall = !ntree->son_list;
213    if (firstCall) {
214        part->set_len(part->get_len()/2); // insert as root-edge -> distribute length
215
216        PART *inverse = part->clone();
217        inverse->invert();
218
219        ASSERT_RESULT(bool, true, ins_ntree(ntree, part));
220        ASSERT_RESULT(bool, true, ins_ntree(ntree, inverse));
221
222        arb_assert(!inverse);
223    }
224    else {
225        if (!ins_ntree(ntree, part)) {
226            part->invert();
227            if (!ins_ntree(ntree, part)) {
228#if defined(DUMP_PART_INSERTION)
229                fputs("insert_ntree drops part=", stdout); part->print();
230#endif
231                delete part; // drop non-fitting partition
232                part = NULp;
233            }
234        }
235    }
236    arb_assert(!part);
237}
238
239// --------------------------------------------------------------------------------
240
241#if defined(NTREE_DEBUG_FUNCTIONS)
242
243inline void do_indent(int indent) {
244    for (int i = 0; i<indent; ++i) fputc(' ', stdout);
245}
246
247void print_ntree(NT_NODE *tree, int indent) {
248    // testfunction to print a NTree
249
250    NSONS *nsonp;
251    if (!tree) {
252        do_indent(indent); 
253        fputs("tree is empty\n", stdout);
254        return;
255    }
256
257    // print father
258    do_indent(indent);
259    fputs("(\n", stdout);
260
261    indent++;
262
263    do_indent(indent);
264    tree->part->print();
265
266    // and sons
267    for (nsonp=tree->son_list; nsonp; nsonp = nsonp->next) {
268        print_ntree(nsonp->node, indent);
269    }
270
271    indent--;
272   
273    do_indent(indent);
274    fputs(")\n", stdout);
275}
276
277#define FAIL_IF_NOT_WELLFORMED
278
279#if defined(FAIL_IF_NOT_WELLFORMED)
280#define SHOW_FAILURE() arb_assert(0)
281#else
282#define SHOW_FAILURE()
283#endif
284
285bool is_well_formed(const NT_NODE *tree) {
286    // checks whether
287    // - tree has sons
288    // - all sons are part of father
289    // - all sons are distinct
290    // - father is sum of sons
291
292    int sons = ntree_count_sons(tree);
293    bool well_formed = true;
294
295    if (!sons) {
296        if (tree->part->get_members() != 1) { // leafs should contain single species
297            well_formed = false;
298            SHOW_FAILURE();
299        }
300    }
301    else {
302        arb_assert(tree->son_list);
303
304        PART *pmerge = NULp;
305        for (NSONS *nson = tree->son_list; nson; nson = nson->next) {
306            PART *pson = nson->node->part;
307
308            if (!pson->is_subset_of(tree->part)) {
309                well_formed = false;
310                SHOW_FAILURE(); // son is not a subset of father
311            }
312            if (pmerge) {
313                if (pson->overlaps_with(pmerge)) {
314                    well_formed  = false;
315                    SHOW_FAILURE(); // sons are not distinct
316                }
317                pmerge->add_members_from(pson);
318            }
319            else {
320                pmerge = pson->clone();
321            }
322            if (!is_well_formed(nson->node)) {
323                well_formed = false;
324                SHOW_FAILURE(); // son is not well formed
325            }
326        }
327        arb_assert(pmerge);
328        if (tree->part->differs(pmerge)) {
329            well_formed = false;
330
331#if defined(FAIL_IF_NOT_WELLFORMED)
332            printf("tree with %i sons {\n", sons);
333            for (NSONS *nson = tree->son_list; nson; nson = nson->next) {
334                PART *pson = nson->node->part;
335                fputs("  pson   =", stdout); pson->print();
336            }
337            printf("} end of tree with %i sons\n", sons);
338
339            fputs("tree part=", stdout); tree->part->print();
340            fputs("pmerge   =", stdout); pmerge->print();
341#endif
342            SHOW_FAILURE(); // means: father is not same as sum of sons
343        }
344        delete pmerge;
345    }
346    return well_formed;
347}
348
349#endif
350
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.