Rename System.Event to GHC.Event
[ghc-base.git] / System / Event / PSQ.hs
diff --git a/System/Event/PSQ.hs b/System/Event/PSQ.hs
deleted file mode 100644 (file)
index f86be5b..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,483 +0,0 @@
-{-# LANGUAGE BangPatterns, NoImplicitPrelude #-}
-
--- Copyright (c) 2008, Ralf Hinze
--- All rights reserved.
---
--- Redistribution and use in source and binary forms, with or without
--- modification, are permitted provided that the following conditions
--- are met:
---
---     * Redistributions of source code must retain the above
---       copyright notice, this list of conditions and the following
---       disclaimer.
---
---     * Redistributions in binary form must reproduce the above
---       copyright notice, this list of conditions and the following
---       disclaimer in the documentation and/or other materials
---       provided with the distribution.
---
---     * The names of the contributors may not be used to endorse or
---       promote products derived from this software without specific
---       prior written permission.
---
--- THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
--- "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
--- LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
--- FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE
--- COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
--- INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
--- (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
--- SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
--- HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
--- STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
--- ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
--- OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
-
--- | A /priority search queue/ (henceforth /queue/) efficiently
--- supports the operations of both a search tree and a priority queue.
--- An 'Elem'ent is a product of a key, a priority, and a
--- value. Elements can be inserted, deleted, modified and queried in
--- logarithmic time, and the element with the least priority can be
--- retrieved in constant time.  A queue can be built from a list of
--- elements, sorted by keys, in linear time.
---
--- This implementation is due to Ralf Hinze with some modifications by
--- Scott Dillard and Johan Tibell.
---
--- * Hinze, R., /A Simple Implementation Technique for Priority Search
--- Queues/, ICFP 2001, pp. 110-121
---
--- <http://citeseer.ist.psu.edu/hinze01simple.html>
-module System.Event.PSQ
-    (
-    -- * Binding Type
-    Elem(..)
-    , Key
-    , Prio
-
-    -- * Priority Search Queue Type
-    , PSQ
-
-    -- * Query
-    , size
-    , null
-    , lookup
-
-    -- * Construction
-    , empty
-    , singleton
-
-    -- * Insertion
-    , insert
-
-    -- * Delete/Update
-    , delete
-    , adjust
-
-    -- * Conversion
-    , toList
-    , toAscList
-    , toDescList
-    , fromList
-
-    -- * Min
-    , findMin
-    , deleteMin
-    , minView
-    , atMost
-    ) where
-
-import Data.Maybe (Maybe(..))
-import GHC.Base
-import GHC.Num (Num(..))
-import GHC.Show (Show(showsPrec))
-import System.Event.Unique (Unique)
-
--- | @E k p@ binds the key @k@ with the priority @p@.
-data Elem a = E
-    { key   :: {-# UNPACK #-} !Key
-    , prio  :: {-# UNPACK #-} !Prio
-    , value :: a
-    } deriving (Eq, Show)
-
-------------------------------------------------------------------------
--- | A mapping from keys @k@ to priorites @p@.
-
-type Prio = Double
-type Key = Unique
-
-data PSQ a = Void
-           | Winner {-# UNPACK #-} !(Elem a)
-                    !(LTree a)
-                    {-# UNPACK #-} !Key  -- max key
-           deriving (Eq, Show)
-
--- | /O(1)/ The number of elements in a queue.
-size :: PSQ a -> Int
-size Void            = 0
-size (Winner _ lt _) = 1 + size' lt
-
--- | /O(1)/ True if the queue is empty.
-null :: PSQ a -> Bool
-null Void           = True
-null (Winner _ _ _) = False
-
--- | /O(log n)/ The priority and value of a given key, or Nothing if
--- the key is not bound.
-lookup :: Key -> PSQ a -> Maybe (Prio, a)
-lookup k q = case tourView q of
-    Null -> Nothing
-    Single (E k' p v)
-        | k == k'   -> Just (p, v)
-        | otherwise -> Nothing
-    tl `Play` tr
-        | k <= maxKey tl -> lookup k tl
-        | otherwise      -> lookup k tr
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Construction
-
-empty :: PSQ a
-empty = Void
-
--- | /O(1)/ Build a queue with one element.
-singleton :: Key -> Prio -> a -> PSQ a
-singleton k p v = Winner (E k p v) Start k
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Insertion
-
--- | /O(log n)/ Insert a new key, priority and value in the queue.  If
--- the key is already present in the queue, the associated priority
--- and value are replaced with the supplied priority and value.
-insert :: Key -> Prio -> a -> PSQ a -> PSQ a
-insert k p v q = case q of
-    Void -> singleton k p v
-    Winner (E k' p' v') Start _ -> case compare k k' of
-        LT -> singleton k  p  v  `play` singleton k' p' v'
-        EQ -> singleton k  p  v
-        GT -> singleton k' p' v' `play` singleton k  p  v
-    Winner e (RLoser _ e' tl m tr) m'
-        | k <= m    -> insert k p v (Winner e tl m) `play` (Winner e' tr m')
-        | otherwise -> (Winner e tl m) `play` insert k p v (Winner e' tr m')
-    Winner e (LLoser _ e' tl m tr) m'
-        | k <= m    -> insert k p v (Winner e' tl m) `play` (Winner e tr m')
-        | otherwise -> (Winner e' tl m) `play` insert k p v (Winner e tr m')
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Delete/Update
-
--- | /O(log n)/ Delete a key and its priority and value from the
--- queue.  When the key is not a member of the queue, the original
--- queue is returned.
-delete :: Key -> PSQ a -> PSQ a
-delete k q = case q of
-    Void -> empty
-    Winner (E k' p v) Start _
-        | k == k'   -> empty
-        | otherwise -> singleton k' p v
-    Winner e (RLoser _ e' tl m tr) m'
-        | k <= m    -> delete k (Winner e tl m) `play` (Winner e' tr m')
-        | otherwise -> (Winner e tl m) `play` delete k (Winner e' tr m')
-    Winner e (LLoser _ e' tl m tr) m'
-        | k <= m    -> delete k (Winner e' tl m) `play` (Winner e tr m')
-        | otherwise -> (Winner e' tl m) `play` delete k (Winner e tr m')
-
--- | /O(log n)/ Update a priority at a specific key with the result
--- of the provided function.  When the key is not a member of the
--- queue, the original queue is returned.
-adjust :: (Prio -> Prio) -> Key -> PSQ a -> PSQ a
-adjust f k q0 =  go q0
-  where
-    go q = case q of
-        Void -> empty
-        Winner (E k' p v) Start _
-            | k == k'   -> singleton k' (f p) v
-            | otherwise -> singleton k' p v
-        Winner e (RLoser _ e' tl m tr) m'
-            | k <= m    -> go (Winner e tl m) `unsafePlay` (Winner e' tr m')
-            | otherwise -> (Winner e tl m) `unsafePlay` go (Winner e' tr m')
-        Winner e (LLoser _ e' tl m tr) m'
-            | k <= m    -> go (Winner e' tl m) `unsafePlay` (Winner e tr m')
-            | otherwise -> (Winner e' tl m) `unsafePlay` go (Winner e tr m')
-{-# INLINE adjust #-}
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Conversion
-
--- | /O(n*log n)/ Build a queue from a list of key/priority/value
--- tuples.  If the list contains more than one priority and value for
--- the same key, the last priority and value for the key is retained.
-fromList :: [Elem a] -> PSQ a
-fromList = foldr (\(E k p v) q -> insert k p v q) empty
-
--- | /O(n)/ Convert to a list of key/priority/value tuples.
-toList :: PSQ a -> [Elem a]
-toList = toAscList
-
--- | /O(n)/ Convert to an ascending list.
-toAscList :: PSQ a -> [Elem a]
-toAscList q  = seqToList (toAscLists q)
-
-toAscLists :: PSQ a -> Sequ (Elem a)
-toAscLists q = case tourView q of
-    Null         -> emptySequ
-    Single e     -> singleSequ e
-    tl `Play` tr -> toAscLists tl <> toAscLists tr
-
--- | /O(n)/ Convert to a descending list.
-toDescList :: PSQ a -> [ Elem a ]
-toDescList q = seqToList (toDescLists q)
-
-toDescLists :: PSQ a -> Sequ (Elem a)
-toDescLists q = case tourView q of
-    Null         -> emptySequ
-    Single e     -> singleSequ e
-    tl `Play` tr -> toDescLists tr <> toDescLists tl
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Min
-
--- | /O(1)/ The element with the lowest priority.
-findMin :: PSQ a -> Maybe (Elem a)
-findMin Void           = Nothing
-findMin (Winner e _ _) = Just e
-
--- | /O(log n)/ Delete the element with the lowest priority.  Returns
--- an empty queue if the queue is empty.
-deleteMin :: PSQ a -> PSQ a
-deleteMin Void           = Void
-deleteMin (Winner _ t m) = secondBest t m
-
--- | /O(log n)/ Retrieve the binding with the least priority, and the
--- rest of the queue stripped of that binding.
-minView :: PSQ a -> Maybe (Elem a, PSQ a)
-minView Void           = Nothing
-minView (Winner e t m) = Just (e, secondBest t m)
-
-secondBest :: LTree a -> Key -> PSQ a
-secondBest Start _                 = Void
-secondBest (LLoser _ e tl m tr) m' = Winner e tl m `play` secondBest tr m'
-secondBest (RLoser _ e tl m tr) m' = secondBest tl m `play` Winner e tr m'
-
--- | /O(r*(log n - log r))/ Return a list of elements ordered by
--- key whose priorities are at most @pt@.
-atMost :: Prio -> PSQ a -> ([Elem a], PSQ a)
-atMost pt q = let (sequ, q') = atMosts pt q
-              in (seqToList sequ, q')
-
-atMosts :: Prio -> PSQ a -> (Sequ (Elem a), PSQ a)
-atMosts !pt q = case q of
-    (Winner e _ _)
-        | prio e > pt -> (emptySequ, q)
-    Void              -> (emptySequ, Void)
-    Winner e Start _  -> (singleSequ e, Void)
-    Winner e (RLoser _ e' tl m tr) m' ->
-        let (sequ, q')   = atMosts pt (Winner e tl m)
-            (sequ', q'') = atMosts pt (Winner e' tr m')
-        in (sequ <> sequ', q' `play` q'')
-    Winner e (LLoser _ e' tl m tr) m' ->
-        let (sequ, q')   = atMosts pt (Winner e' tl m)
-            (sequ', q'') = atMosts pt (Winner e tr m')
-        in (sequ <> sequ', q' `play` q'')
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Loser tree
-
-type Size = Int
-
-data LTree a = Start
-             | LLoser {-# UNPACK #-} !Size
-                      {-# UNPACK #-} !(Elem a)
-                      !(LTree a)
-                      {-# UNPACK #-} !Key  -- split key
-                      !(LTree a)
-             | RLoser {-# UNPACK #-} !Size
-                      {-# UNPACK #-} !(Elem a)
-                      !(LTree a)
-                      {-# UNPACK #-} !Key  -- split key
-                      !(LTree a)
-             deriving (Eq, Show)
-
-size' :: LTree a -> Size
-size' Start              = 0
-size' (LLoser s _ _ _ _) = s
-size' (RLoser s _ _ _ _) = s
-
-left, right :: LTree a -> LTree a
-
-left Start                = moduleError "left" "empty loser tree"
-left (LLoser _ _ tl _ _ ) = tl
-left (RLoser _ _ tl _ _ ) = tl
-
-right Start                = moduleError "right" "empty loser tree"
-right (LLoser _ _ _  _ tr) = tr
-right (RLoser _ _ _  _ tr) = tr
-
-maxKey :: PSQ a -> Key
-maxKey Void           = moduleError "maxKey" "empty queue"
-maxKey (Winner _ _ m) = m
-
-lloser, rloser :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-lloser k p v tl m tr = LLoser (1 + size' tl + size' tr) (E k p v) tl m tr
-rloser k p v tl m tr = RLoser (1 + size' tl + size' tr) (E k p v) tl m tr
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Balancing
-
--- | Balance factor
-omega :: Int
-omega = 4
-
-lbalance, rbalance :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-
-lbalance k p v l m r
-    | size' l + size' r < 2     = lloser        k p v l m r
-    | size' r > omega * size' l = lbalanceLeft  k p v l m r
-    | size' l > omega * size' r = lbalanceRight k p v l m r
-    | otherwise                 = lloser        k p v l m r
-
-rbalance k p v l m r
-    | size' l + size' r < 2     = rloser        k p v l m r
-    | size' r > omega * size' l = rbalanceLeft  k p v l m r
-    | size' l > omega * size' r = rbalanceRight k p v l m r
-    | otherwise                 = rloser        k p v l m r
-
-lbalanceLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-lbalanceLeft  k p v l m r
-    | size' (left r) < size' (right r) = lsingleLeft  k p v l m r
-    | otherwise                        = ldoubleLeft  k p v l m r
-
-lbalanceRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-lbalanceRight k p v l m r
-    | size' (left l) > size' (right l) = lsingleRight k p v l m r
-    | otherwise                        = ldoubleRight k p v l m r
-
-rbalanceLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rbalanceLeft  k p v l m r
-    | size' (left r) < size' (right r) = rsingleLeft  k p v l m r
-    | otherwise                        = rdoubleLeft  k p v l m r
-
-rbalanceRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rbalanceRight k p v l m r
-    | size' (left l) > size' (right l) = rsingleRight k p v l m r
-    | otherwise                        = rdoubleRight k p v l m r
-
-lsingleLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-lsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3)
-    | p1 <= p2  = lloser k1 p1 v1 (rloser k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-    | otherwise = lloser k2 p2 v2 (lloser k1 p1 v1 t1 m1 t2) m2 t3
-lsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    rloser k2 p2 v2 (lloser k1 p1 v1 t1 m1 t2) m2 t3
-lsingleLeft _ _ _ _ _ _ = moduleError "lsingleLeft" "malformed tree"
-
-rsingleLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    rloser k1 p1 v1 (rloser k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-rsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    rloser k2 p2 v2 (rloser k1 p1 v1 t1 m1 t2) m2 t3
-rsingleLeft _ _ _ _ _ _ = moduleError "rsingleLeft" "malformed tree"
-
-lsingleRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-lsingleRight k1 p1 v1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    lloser k2 p2 v2 t1 m1 (lloser k1 p1 v1 t2 m2 t3)
-lsingleRight k1 p1 v1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    lloser k1 p1 v1 t1 m1 (lloser k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-lsingleRight _ _ _ _ _ _ = moduleError "lsingleRight" "malformed tree"
-
-rsingleRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rsingleRight k1 p1 v1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    lloser k2 p2 v2 t1 m1 (rloser k1 p1 v1 t2 m2 t3)
-rsingleRight k1 p1 v1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3
-    | p1 <= p2  = rloser k1 p1 v1 t1 m1 (lloser k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-    | otherwise = rloser k2 p2 v2 t1 m1 (rloser k1 p1 v1 t2 m2 t3)
-rsingleRight _ _ _ _ _ _ = moduleError "rsingleRight" "malformed tree"
-
-ldoubleLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-ldoubleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    lsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (lsingleRight k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-ldoubleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    lsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (rsingleRight k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-ldoubleLeft _ _ _ _ _ _ = moduleError "ldoubleLeft" "malformed tree"
-
-ldoubleRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-ldoubleRight k1 p1 v1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    lsingleRight k1 p1 v1 (lsingleLeft k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-ldoubleRight k1 p1 v1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    lsingleRight k1 p1 v1 (rsingleLeft k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-ldoubleRight _ _ _ _ _ _ = moduleError "ldoubleRight" "malformed tree"
-
-rdoubleLeft :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rdoubleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    rsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (lsingleRight k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-rdoubleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t2 m2 t3) =
-    rsingleLeft k1 p1 v1 t1 m1 (rsingleRight k2 p2 v2 t2 m2 t3)
-rdoubleLeft _ _ _ _ _ _ = moduleError "rdoubleLeft" "malformed tree"
-
-rdoubleRight :: Key -> Prio -> a -> LTree a -> Key -> LTree a -> LTree a
-rdoubleRight k1 p1 v1 (LLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    rsingleRight k1 p1 v1 (lsingleLeft k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-rdoubleRight k1 p1 v1 (RLoser _ (E k2 p2 v2) t1 m1 t2) m2 t3 =
-    rsingleRight k1 p1 v1 (rsingleLeft k2 p2 v2 t1 m1 t2) m2 t3
-rdoubleRight _ _ _ _ _ _ = moduleError "rdoubleRight" "malformed tree"
-
--- | Take two pennants and returns a new pennant that is the union of
--- the two with the precondition that the keys in the first tree are
--- strictly smaller than the keys in the second tree.
-play :: PSQ a -> PSQ a -> PSQ a
-Void `play` t' = t'
-t `play` Void  = t
-Winner e@(E k p v) t m `play` Winner e'@(E k' p' v') t' m'
-    | p <= p'   = Winner e (rbalance k' p' v' t m t') m'
-    | otherwise = Winner e' (lbalance k p v t m t') m'
-{-# INLINE play #-}
-
--- | A version of 'play' that can be used if the shape of the tree has
--- not changed or if the tree is known to be balanced.
-unsafePlay :: PSQ a -> PSQ a -> PSQ a
-Void `unsafePlay` t' =  t'
-t `unsafePlay` Void  =  t
-Winner e@(E k p v) t m `unsafePlay` Winner e'@(E k' p' v') t' m'
-    | p <= p'   = Winner e (rloser k' p' v' t m t') m'
-    | otherwise = Winner e' (lloser k p v t m t') m'
-{-# INLINE unsafePlay #-}
-
-data TourView a = Null
-                | Single {-# UNPACK #-} !(Elem a)
-                | (PSQ a) `Play` (PSQ a)
-
-tourView :: PSQ a -> TourView a
-tourView Void               = Null
-tourView (Winner e Start _) = Single e
-tourView (Winner e (RLoser _ e' tl m tr) m') =
-    Winner e tl m `Play` Winner e' tr m'
-tourView (Winner e (LLoser _ e' tl m tr) m') =
-    Winner e' tl m `Play` Winner e tr m'
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Utility functions
-
-moduleError :: String -> String -> a
-moduleError fun msg = error ("System.Event.PSQ." ++ fun ++ ':' : ' ' : msg)
-{-# NOINLINE moduleError #-}
-
-------------------------------------------------------------------------
--- Hughes's efficient sequence type
-
-newtype Sequ a = Sequ ([a] -> [a])
-
-emptySequ :: Sequ a
-emptySequ = Sequ (\as -> as)
-
-singleSequ :: a -> Sequ a
-singleSequ a = Sequ (\as -> a : as)
-
-(<>) :: Sequ a -> Sequ a -> Sequ a
-Sequ x1 <> Sequ x2 = Sequ (\as -> x1 (x2 as))
-infixr 5 <>
-
-seqToList :: Sequ a -> [a]
-seqToList (Sequ x) = x []
-
-instance Show a => Show (Sequ a) where
-    showsPrec d a = showsPrec d (seqToList a)