com.orangesignal.jlha.DynamicHuffman Maven / Gradle / Ivy
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OrangeSignal CSV is a very flexible csv (comma-separated values) read and write library for Java.
/**
* Copyright (C) 2001-2002 Michel Ishizuka All rights reserved.
*
* 以下の条件に同意するならばソースとバイナリ形式の再配布と使用を
* 変更の有無にかかわらず許可する。
*
* １．ソースコードの再配布において著作権表示と この条件のリスト
* および下記の声明文を保持しなくてはならない。
*
* ２．バイナリ形式の再配布において著作権表示と この条件のリスト
* および下記の声明文を使用説明書もしくは その他の配布物内に
* 含む資料に記述しなければならない。
*
* このソフトウェアは石塚美珠瑠によって無保証で提供され、特定の目
* 的を達成できるという保証、商品価値が有るという保証にとどまらず、
* いかなる明示的および暗示的な保証もしない。
* 石塚美珠瑠は このソフトウェアの使用による直接的、間接的、偶発
* 的、特殊な、典型的な、あるいは必然的な損害(使用によるデータの
* 損失、業務の中断や見込まれていた利益の遺失、代替製品もしくは
* サービスの導入費等が考えられるが、決してそれだけに限定されない
* 損害)に対して、いかなる事態の原因となったとしても、契約上の責
* 任や無過失責任を含む いかなる責任があろうとも、たとえそれが不
* 正行為のためであったとしても、またはそのような損害の可能性が報
* 告されていたとしても一切の責任を負わないものとする。
*/
package com.orangesignal.jlha;
/**
* 動的ハフマンを扱うクラス。
*
*
* -- revision history --
* $Log: DynamicHuffman.java,v $
* Revision 1.0 2002/07/24 00:00:00 dangan
* add to version control
* [bug fix]
* addLeaf() で葉の数が 1 から 2へと増加するときに
* 最初からあった葉の重さが 1 だと決め付けていた。
* [change]
* コンストラクタ DynamicHuffman( int, int ) で
* 開始時のハフマン木のサイズでなく 開始時の葉の数を渡すように変更。
* [maintenance]
* ソース整備
* タブ廃止
* ライセンス文の変更
*
*
*
* @author $Author: dangan $
* @version $Revision: 1.0 $
*/
class DynamicHuffman implements Cloneable {
/**
* ハフマン木のルートを示す。
*/
public static final int ROOT = 0;
/**
* ハフマン木を再構築する重さ
*/
private static final int MAX_WEIGHT = 0x8000;
/**
* 添え字のノードの重さを示す。
*/
private int[] weight;
/**
* 添え字のノードの子ノードのノード番号を保持する 兄弟特性を利用するため、 child が 小さいノードのノード番号 child - 1 が 大きいノードのノード番号となる。 葉の場合はデータをbit反転したものが入っている。
*/
private int[] child;
/**
* 添え字のノードの親ノードのノード番号を保持する
*/
private int[] parent;
/**
* 葉のノード番号を保持する。
*/
private int[] leafs;
/**
* 現在のハフマン木の大きさ
*/
private int size;
// ------------------------------------------------------------------
// Constructor
/**
* デフォルトコンストラクタ。
*/
protected DynamicHuffman() {}
/**
* コンストラクタ
*
* @param count 葉の数
*/
public DynamicHuffman(final int count) {
this(count, count);
}
/**
* コンストラクタ
*
* @param max 葉の最大数
* @param start 開始時の葉の数
*/
public DynamicHuffman(final int max, final int first) {
if (1 <= first && first <= max) {
weight = new int[max * 2 - 1];
child = new int[max * 2 - 1];
parent = new int[max * 2 - 1];
leafs = new int[max];
size = Math.max(0, first * 2 - 1);
// 葉を生成していく。
int node = size - 1;
for (int code = 0; code < first; code++, node--) {
weight[node] = 1;
child[node] = ~code;
leafs[code] = node;
}
// 枝を生成していく。
int child = size - 1;
while (0 <= node && node != child) {
weight[node] = weight[child] + weight[child - 1];
this.child[node] = child;
parent[child] = parent[child - 1] = node;
child -= 2;
node--;
}
} else if (max < first) {
throw new IllegalArgumentException(
"\"max\" must be larger than \"first\".");
} else {
throw new IllegalArgumentException("\"first\" must be one or more.");
}
}
// ------------------------------------------------------------------
// method of java.lang.Object
/**
* このオブジェクトの現在の状態を持つコピーを作成して返す。
*
* @return このオブジェクトの現在の状態を持つコピー
*/
@Override
public Object clone() {
final DynamicHuffman clone = new DynamicHuffman();
clone.weight = weight.clone();
clone.child = child.clone();
clone.parent = parent.clone();
clone.leafs = leafs.clone();
clone.size = size;
return clone;
}
// ------------------------------------------------------------------
// original method
/**
* データからノード番号を得る。
*
* @param code データ
* @return codeのノード番号
*/
public int codeToNode(final int code) {
return leafs[code];
}
/**
* ノードが葉でないノードなら子ノードのノード番号、 ノードが葉ならノードの持つデータを全ビット反転したものを得る。 子ノードのノード番号は兄弟特性と利用するため、
* node の 0 の子ノードの場合 childNode( node )
* node の 1 の子ノードの場合 childNode( node ) - 1
* となる。
*
* @param node ノード
* @return node の子ノードのノード番号
*/
public int childNode(final int node) {
return child[node];
}
/**
* node の親ノードのノード番号を得る。
*
* @param node ノード
* @return node の親ノードのノード番号。
*/
public int parentNode(final int node) {
return parent[node];
}
// ------------------------------------------------------------------
// original method
/**
* code の重みが増すようにハフマン木を更新する。
*
* @param code 重みを増やす葉
*/
public void update(final int code) {
if (weight[DynamicHuffman.ROOT] == DynamicHuffman.MAX_WEIGHT) {
rebuildTree();
}
int node = leafs[code];
while (DynamicHuffman.ROOT != node) {
int swapNode = node;
while (weight[swapNode - 1] == weight[node]
&& DynamicHuffman.ROOT < swapNode - 1) {
swapNode--;
}
if (node != swapNode) {
swap(node, swapNode);
}
weight[swapNode]++;
node = parent[swapNode];
}
weight[DynamicHuffman.ROOT]++;
}
/**
* ハフマン木に code を示す葉を追加する。
*
* @param code 葉の示す符号
* @exception IllegalStateException ハフマン木が十分に大きいため 葉が追加できない場合
*/
public void addLeaf(final int code) {
if (size < weight.length - 1) {
final int last = size - 1;
final int large = size;
final int small = size + 1;
child[large] = child[last];
child[small] = ~code;
child[last] = small;
weight[large] = weight[last];
weight[small] = 0;
leafs[~child[large]] = large;
leafs[~child[small]] = small;
parent[large] = parent[small] = last;
size = small + 1;
if (last == DynamicHuffman.ROOT) {
weight[last] -= 1;
}
update(code);
} else {
throw new IllegalStateException();
}
}
// ------------------------------------------------------------------
// local method
/**
* ハフマン木を再構築する。 重みが privateな定数 MAX_WEIGHT を超えた時に update(int)から呼び出される。 全てのノードの重みを およそ半分にする。
*/
private void rebuildTree() {
int leafCount = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (child[i] < 0) {
weight[leafCount] = (weight[i] + 1) / 2;
child[leafCount] = child[i];
leafCount++;
}
}
leafCount--;
int position = size - 1;
int leafPosition = size - 2;
while (0 <= position) {
while (leafPosition <= position) {
leafs[~child[leafCount]] = position;
weight[position] = weight[leafCount];
child[position--] = child[leafCount--];
}
final int weight = this.weight[leafPosition]
+ this.weight[leafPosition + 1];
while (0 <= leafCount && this.weight[leafCount] <= weight) {
leafs[~child[leafCount]] = position;
this.weight[position] = this.weight[leafCount];
child[position--] = child[leafCount--];
}
this.weight[position] = weight;
child[position] = leafPosition + 1;
parent[leafPosition] = parent[leafPosition + 1] = position;
position--;
leafPosition -= 2;
}
}
/**
* ノード番号iのノードと ノード番号jのノードを入れ換える処理を行う。
*
* @param i 入れ換え対象のノード
* @param j 入れ換え対象のノード
*/
private void swap(final int i, final int j) {
if (child[i] < 0) {
leafs[~child[i]] = j;
} else {
parent[child[i]] = parent[child[i] - 1] = j;
}
if (child[j] < 0) {
leafs[~child[j]] = i;
} else {
parent[child[j]] = parent[child[j] - 1] = i;
}
int temp = child[i];
child[i] = child[j];
child[j] = temp;
temp = weight[i];
weight[i] = weight[j];
weight[j] = temp;
}
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