avl.c

/*****************************************************************/
/*           Arvore AVL | PROG2 | MIEEC | 2017/18                */
/*****************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "avl.h"

/* declaracao das funcoes utilitarias */
no_avl* avl_pesquisa_impl(no_avl *no, const char *nome);
no_avl* avl_insere_impl(no_avl *no, const char *nome);
no_avl* avl_remove_impl(no_avl *no, const char *nome);
no_avl* avl_no_valormin(no_avl* no);
no_avl* avl_no_valormax(no_avl* no);
void avl_preordem_impl(no_avl *no, int w);


arvore_avl* avl_nova()
{
    arvore_avl *avl = (arvore_avl*) malloc(sizeof(arvore_avl));
    if(avl == NULL)
        return NULL;

    avl->raiz = NULL; /* arvore vazia */

    return avl;
}

void avl_apaga(arvore_avl* avl)
{
	if (!avl) return;
    while(avl->raiz != NULL)
    {
        avl->raiz = avl_remove_impl(avl->raiz, avl->raiz->nome);
    }

    free(avl);
}

no_avl* avl_pesquisa(arvore_avl* avl, const char *nome)
{
    if(avl == NULL || nome == NULL)
        return NULL;

    return avl_pesquisa_impl(avl->raiz, nome);
}

int avl_insere(arvore_avl* avl, const char *nome)
{
    if(avl == NULL || nome == NULL)
        return -1;

    avl->raiz = avl_insere_impl(avl->raiz, nome);

    return 0;
}

int avl_remove(arvore_avl* avl, const char *nome)
{
    if(avl == NULL || nome == NULL)
        return -1;

    avl->raiz = avl_remove_impl(avl->raiz, nome);

    return 0;
}

const char *avl_min(arvore_avl* avl)
{
    if(avl == NULL)
        return NULL;

    return avl_no_valormin(avl->raiz)->nome;
}

const char *avl_max(arvore_avl* avl)
{
    if(avl == NULL)
        return NULL;

    return avl_no_valormax(avl->raiz)->nome;
}

void avl_imprime(no_avl *no, int profundidade) {
    int i;
  
    if (no == NULL)
        return;

    avl_imprime(no->direita, profundidade+1);

    for(i = 0; i < 3 * profundidade; i++)
        printf("     ");

    printf("%s (%d)\n", no->nome, no->numAmigos);

    avl_imprime(no->esquerda, profundidade+1);
}

arvore_avl *importa_lista_amizades(const char *nomeFicheiro) {
    arvore_avl *avl;
    no_avl *no;
    FILE *amizades;
    char nome1[50], nome2[50];

    // verificacao de parametros
    if(nomeFicheiro == NULL)
        return NULL;

    // abertura do ficheiro
    amizades = fopen(nomeFicheiro, "r");
    if(amizades == NULL)
        return NULL;

    // criacao da arvore avl
    avl = avl_nova();
    if(avl == NULL)
        return NULL;

    // leitura do ficheiro linha a linha
    while(fscanf(amizades, "%s %s", nome1, nome2) != EOF) {
        // procurar pelo no com nome nome1
        no = avl_pesquisa(avl, nome1);
        // se nao encontrou e' preciso cria-lo
        if(no == NULL) {
            avl_insere(avl, nome1);
            no = avl_pesquisa(avl, nome1);
        }
        // incrementar o numero de amigos na pessoa com nome nome1
        no->numAmigos++;

        // procurar pelo no com nome nome2
        no = avl_pesquisa(avl, nome2);
        // se nao encontrou e' preciso cria-lo
        if(no == NULL) {
            avl_insere(avl, nome2);
            no = avl_pesquisa(avl, nome2);
        }
        // incrementar o numero de amigos na pessoa com nome nome2
        no->numAmigos++;
    }

    return avl;
}

/*************************************************/
/* funcoes utilitarias                           */
/*************************************************/

/* altura da arvore */
int avl_altura(no_avl *no)
{
    if (no == NULL)
        return -1;
    return no->altura;
}

/* maximo entre dois inteiros */
int max(int a, int b)
{
    return (a > b)? a : b;
}

/*  cria um novo no dada uma string */
no_avl* avl_novo_no(const char *nome)
{
    no_avl *no = (no_avl*) malloc(sizeof(no_avl));
    no->nome = (char*) malloc(sizeof(char)*(strlen(nome)+1));
    strcpy(no->nome, nome);
    no->numAmigos = 0;
    no->esquerda = NULL;
    no->direita  = NULL;
    no->altura = 0;  /* novo no e' inicialmente uma folha */
    return no;
}

/* roda sub-arvore 'a direita tendo raiz em y */
no_avl* roda_direita(no_avl *y)
{
    no_avl *x = y->esquerda;
    no_avl *T2 = x->direita;

    /* efetua rotacao */
    x->direita = y;
    y->esquerda = T2;

    /* atualiza alturas */
    y->altura = max(avl_altura(y->esquerda), avl_altura(y->direita))+1;
    x->altura = max(avl_altura(x->esquerda), avl_altura(x->direita))+1;

    /* retorna novo no' */
    return x;
}

/* roda sub-arvore 'a esquerda tendo raiz em x */
no_avl* roda_esquerda(no_avl *x)
{
    no_avl *y = x->direita;
    no_avl *T2 = y->esquerda;

    /* efetua rotacao */
    y->esquerda = x;
    x->direita = T2;

    /*  atualiza alturas */
    x->altura = max(avl_altura(x->esquerda), avl_altura(x->direita))+1;
    y->altura = max(avl_altura(y->esquerda), avl_altura(y->direita))+1;

    /* retorna novo no' */
    return y;
}

/* calcula fator de balanceamento */
int calc_balanceamento(no_avl *N)
{
    if (N == NULL)
        return 0;
    return avl_altura(N->direita) - avl_altura(N->esquerda);
}

no_avl* avl_pesquisa_impl(no_avl* no, const char *nome)
{
    if(no == NULL)
        return NULL;

    if(strcmp(nome, no->nome) < 0)
        return avl_pesquisa_impl(no->esquerda, nome);

    else if(strcmp(nome, no->nome) > 0)
        return avl_pesquisa_impl(no->direita, nome);

    else
        return no;
}

no_avl* avl_insere_impl(no_avl *no, const char *nome)
{
    /* 1.  efetua insercao normal de arvore binaria de pesquisa */
    if (no == NULL)
        return avl_novo_no(nome);

    if (strcmp(nome, no->nome) < 0)
        no->esquerda = avl_insere_impl(no->esquerda, nome);
    else if(strcmp(nome, no->nome) > 0)
        no->direita = avl_insere_impl(no->direita, nome);
    else {
        return no;
    }

    /* 2. atualiza a altura deste no ancestral */
    no->altura = max(avl_altura(no->esquerda), avl_altura(no->direita)) + 1;

    /* 3. calcula o fator de balanceamento deste no ancestral para verificar
       se deixou de estar balanceado */
    int balance = calc_balanceamento(no);

    /* se o no deixou de estar balanceado, existem 4 casos */

    if (balance > 1) {
        /* Arvore e' right-heavy */
    	if (calc_balanceamento(no->direita) < 0) {
    		/* Sub-arvore direita é left-heavy */
            /* Rotacao RL */
			no->direita = roda_direita(no->direita);
			return roda_esquerda(no);
    	} else {
    		/* Rotacao L */
    		return roda_esquerda(no);
    	}
    }
    else if (balance < -1) {
        /* Arvore e' left-heavy */
    	if (calc_balanceamento(no->esquerda) > 0) {
            /* Sub-arvore esquerda é right-heavy */
    		/* Rotacao LR */
			no->esquerda = roda_esquerda(no->esquerda);
			return roda_direita(no);
    	} else {
    		/* Rotacao R */
    		return roda_direita(no);
    	}
    }
    /* caso esteja balanceada retorna o apontador para o no (inalterado) */
    return no;
}

/* dada uma arvore binaria de pesquisa, retorna o no' com o valor minimo
   que se pode encontrar nessa arvore */
no_avl* avl_no_valormin(no_avl* no)
{
    no_avl* curr = no;

    /* percorre a arvore para encontrar o filho mais 'a esquerda */
    while (curr->esquerda != NULL)
        curr = curr->esquerda;

    return curr;
}

/* dada uma arvore binaria de pesquisa, retorna o no' com o valor maximo
   que se pode encontrar nessa arvore */
no_avl* avl_no_valormax(no_avl* no)
{
    no_avl* curr = no;

    /* percorre a arvore para encontrar o filho mais 'a direita */
    while (curr->direita != NULL)
        curr = curr->direita;

    return curr;
}

no_avl* avl_remove_impl(no_avl* no, const char *nome)
{
    /* 1. efetua remocao normal de arvore binaria de pesquisa */

    if (no == NULL)
        return no;

    /* se o nome da pessoa a ser removida é menor do que o nome da pessoa da raiz,
       entao esta' na sub-arvore esquerda */
    if ( strcmp(nome, no->nome) < 0 )
        no->esquerda = avl_remove_impl(no->esquerda, nome);

    /* se o nome da pessoa a ser removida é maior do que o nome da pessoa da raiz,
       entao esta' na sub-arvore direita */
    else if( strcmp(nome, no->nome) > 0 )
        no->direita = avl_remove_impl(no->direita, nome);

    /* se o nome da pessoa a ser removida é igual ao nome da pessoa da raiz,
       entao e' este no a remover */
    else
    {
        /* no' com apenas um filho ou sem filhos */
        if( (no->esquerda == NULL) || (no->direita == NULL) )
        {
            no_avl *temp = no->esquerda ? no->esquerda : no->direita;

            /* caso sem filhos */
            if(temp == NULL)
            {
                temp = no;
                no = NULL;
            }
            else /* caso de um filho */
            {
                /* copia os conteudos do filho que não está vazio */
                no->nome = realloc(no->nome, (strlen(temp->nome)+1)*sizeof(char));
                strcpy(no->nome, temp->nome);
                no->esquerda = temp->esquerda;
                no->direita = temp->direita;
                no->altura = temp->altura;
            }

            free(temp->nome);
            free(temp);
        }
        else
        {
            /* no' com dois filhos: obtem sucessor em-ordem (menor da arvore direita) */
            no_avl* temp = avl_no_valormin(no->direita);

            /* copia o valor em.ordem do sucessor para este no' */
            no->nome = realloc(no->nome, (strlen(temp->nome)+1)*sizeof(char));
            strcpy(no->nome, temp->nome);

            /* apaga o sucessor em-ordem */
            no->direita = avl_remove_impl(no->direita, temp->nome);
        }
    }

    /* se a arvore tinha apenas um no, então retorna */
    if (no == NULL)
      return no;

    /* 2. atualiza a altura do no corrente */
    no->altura = max(avl_altura(no->esquerda), avl_altura(no->direita)) + 1;

    /* 3. calcula o fator de balanceamento deste no ancestral para verificar
       se deixou de estar balanceado */
    int balance = calc_balanceamento(no);

    /* se o no deixou de estar balanceado, existem 4 casos */

    if (balance > 1) {
        /* Arvore e' right-heavy */
        if (calc_balanceamento(no->direita) < 0) {
            /* Sub-arvore direita é left-heavy */
            /* Rotacao RL */
            no->direita = roda_direita(no->direita);
            return roda_esquerda(no);
        } else {
            /* Rotacao L */
            return roda_esquerda(no);
        }
    }
    else if (balance < -1) {
        /* Arvore e' left-heavy */
        if (calc_balanceamento(no->esquerda) > 0) {
            /* Sub-arvore esquerda é right-heavy */
            /* Rotacao LR */
            no->esquerda = roda_esquerda(no->esquerda);
            return roda_direita(no);
        } else {
            /* Rotacao R */
            return roda_direita(no);
        }
    }
    /* caso esteja balanceada retorna o apontador para o no (inalterado) */
    return no;
}