src/PCollection/PCollection_HDirectedGraph.cdl

   1 -- Created on: 1991-04-24
   2 -- Created by: Denis PASCAL
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  13 --
  14 -- Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  15 -- commercial license or contractual agreement.
  16
  17 -- Revised:      Mireille MERCIEN
  18
  19
  20 generic class HDirectedGraph from PCollection (
  21                Item as Storable ;
  22                Attribute as Storable)
  23
  24      ---Purpose: Definition of a generic  directed graph for a type of
  25      -- Item associated to a vertex, and  a type of Attribute
  26      -- associated to an   Edge.    A Directed   Graph   is a
  27      -- collection that includes a set of Vertices  and a set
  28      -- of Edges.  A vertex, also called a  "Node", forms the
  29      -- basic  structural element  of  the graph.  Each edge,
  30      -- also called an "Arc" defines an oriented link between
  31      -- two vertices.  In the scheme A->B, vertex A is called
  32      -- the SOURCE  of the link, B  its DESTINATION, and B is
  33      -- ADJACENT to A.  If there is no edge  which destinates
  34      -- to a vertex, this vertex is a ROOT of the graph.   If
  35      -- there is no edge which originates from a vertex, this
  36      -- vertex is a LEAF of the graph.
  37
  38     ---Keywords: SOURCE vertex,  DESTINATION Vertex, ROOT vertex, LEAF
  39     --  vertex, ADJACENT vertex. Depth-first search, breadth, first Search.
  40
  41     ---References: Software Components with ADA (The Benjamin/Cummings
  42     --    Company, Inc.  1986).
  43
  44
  45
  46 inherits Persistent
  47 raises NoSuchObject from Standard,
  48        NoMoreObject from Standard
  49
  50
  51     class Edge inherits Persistent
  52
  53         ---Purpose: Defines nested class Edge of a Directed Graph.
  54         -- An Edge is an oriented link between  two vertices.
  55
  56     raises NoMoreObject from Standard ,
  57            NoSuchObject from Standard
  58     is
  59
  60         Create (Source,Destination : Vertex; Value : Attribute)
  61             ---Purpose: Creates an oriented link  between <source> and
  62             -- <destination> with an associated attribute. To
  63             -- be  used only   by  DirectedGraph  methods  to
  64             -- create and add an edge to a given graph.
  65         returns mutable Edge;
  66
  67         GetAttribute (me)
  68             ---Level: Public
  69             ---Purpose: Returns attribute associated to <me>.
  70             returns Attribute;
  71
  72         SetAttribute (me : mutable; Value : Attribute)
  73             ---Level: Internal
  74             ---Purpose: To associate an attribute to <me>.
  75         is private;
  76
  77         Source (me)
  78             ---Level: Public
  79             ---Purpose: Returns the vertex which originates from <me>.
  80             returns mutable Vertex;
  81
  82         SetSource (me :mutable; V: Vertex)
  83             ---Level: Internal
  84             ---Purpose: Sets the vertex which originates from <me>.
  85         is private;
  86
  87         Destination (me)
  88             ---Level: Public
  89             ---Purpose: Returns the vertex which destinates to <me>.
  90             returns mutable Vertex;
  91
  92         SetDestination (me :mutable ; V: Vertex)
  93             ---Level: Internal
  94             ---Purpose: Sets the vertex which destinates to <me>.
  95             is private;
  96
  97         Reverse (me : mutable);
  98             ---Level: Public
  99             ---Purpose: Reverse  the orientation of   <me>.
 100             -- The source vertex becomes the  destination vertex, and
 101             -- the destination becomes the source.
 102
 103         IsLoop (me) returns Boolean from Standard;
 104             ---Level: Public
 105             ---Purpose: Returns True if the fields <MyDestination> and
 106             -- <Mysource> are equal.
 107
 108     fields
 109         MyAttribute   : Attribute;
 110         MySource      : Vertex;
 111         MyDestination : Vertex;
 112
 113     friends class HDirectedGraph from PCollection,
 114             class Vertex        from PCollection
 115
 116     end;
 117
 118     class SetOfEdge instantiates HSet from PCollection(Edge);
 119         ---Purpose: Defines nested class SetOfEdge used  as  field of
 120         -- Vertex and DirectedGraph.
 121
 122     class SetOfVertex instantiates HSet from PCollection(Vertex);
 123         ---Purpose: Defines nested class SetOfVertex used as field of a
 124         -- DirectedGraph.
 125
 126     class StackOfVertex instantiates HStack from PCollection(Vertex);
 127         ---Purpose: Defines nested class StackOfVertex used  as  field of
 128         -- DepthFirstIterator class.
 129
 130
 131     class QueueOfVertex instantiates HQueue from PCollection(Vertex);
 132         ---Purpose: Defines nested class QueueOfVertex used  as  field of
 133         -- BreadthFirstIterator.
 134
 135     class FrontEdgesIterator
 136         ---Purpose: Defines nested class  FrontEdgesIterator, to  visit
 137         -- every edge that originates from a given vertex.
 138
 139     raises NoMoreObject from Standard ,
 140            NoSuchObject from Standard
 141     is
 142
 143         Create (aVertex : Vertex) returns FrontEdgesIterator;
 144
 145         More (me)
 146             ---Level: Public
 147             ---Purpose: Returns TRUE if there are other edges.
 148         returns Boolean from Standard;
 149
 150         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 151             ---Level: Public
 152             ---Purpose: Set the iterator to the next Edge.
 153
 154         Value (me)
 155             ---Level: Public
 156             ---Purpose: Returns the edge value for the current
 157             -- position of the iterator.
 158         returns any Edge
 159         raises NoSuchObject from Standard;
 160
 161         Clear (me : in out);
 162             ---Level: Public
 163             ---Purpose: To clear the iterator before having visiting all edges.
 164
 165     fields
 166         MyEdgeIterator : SetIteratorOfSetOfEdge;
 167         HasMore        : Boolean from Standard;
 168     end;
 169
 170     class BackEdgesIterator
 171         ---Purpose: Defines  nested class BackEdgesIterator, to  visit
 172         -- every edge that destinates to a given vertex.
 173
 174     raises NoMoreObject from Standard ,
 175            NoSuchObject from Standard
 176     is
 177         Create (aVertex : Vertex) returns BackEdgesIterator;
 178
 179         More (me)
 180             ---Level: Public
 181             ---Purpose: Returns TRUE if there are other edges.
 182         returns Boolean from Standard;
 183
 184         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 185             ---Level: Public
 186             ---Purpose: Sets the iterator to the next edge.
 187
 188         Value (me)
 189             ---Level: Public
 190             ---Purpose: Returns   the  edge value   for   the  current
 191             -- position of the iterator.
 192         returns any Edge
 193         raises NoSuchObject from Standard;
 194
 195         Clear (me : in out);
 196             ---Level: Public
 197             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting all edges.
 198
 199     fields
 200         MyEdgeIterator : SetIteratorOfSetOfEdge;
 201         HasMore        : Boolean from Standard;
 202     end;
 203
 204     class DepthFirstIterator
 205         ---Purpose: Defines nested class  DepthFirstIterator, to  visit
 206         -- every vertex that depends  of a given  one.  Depth
 207         -- First Search  is functionnally the equivalent of a
 208         -- preorder tree   traversal.  We start  at  a  given
 209         -- Vertex  V  and   recursively  visit  all  adjacent
 210         -- unvisited Vertices.
 211
 212     raises NoMoreObject from Standard ,
 213            NoSuchObject from Standard
 214     is
 215
 216         Create (aVertex : Vertex) returns DepthFirstIterator;
 217
 218         More (me)
 219             ---Level: Public
 220             ---Purpose: Returns TRUE if there are other vertices.
 221         returns Boolean from Standard;
 222
 223         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 224             ---Level: Public
 225             ---Purpose: Sets the iterator to the next vertex.
 226
 227         Value (me)
 228             ---Level: Public
 229             ---Purpose: Returns  the vertex  value  for  the   current
 230             -- position of the iterator.
 231         returns any Vertex
 232         raises NoSuchObject from Standard;
 233
 234         Clear (me : in out);
 235             ---Level: Public
 236             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting
 237             -- all vertices.
 238
 239     fields
 240         Visited : SetOfVertex;
 241         Ready   : StackOfVertex;
 242         HasMore : Boolean from Standard;
 243     end;
 244
 245     class BreadthFirstIterator
 246         ---Purpose: Defines nested class BreadthFirstIterator, to visit
 247         -- every vertex that depends of a given one. We start
 248         -- at    a  given vertex  V,  visit  all its adjacent
 249         -- vertices, and then recursively visit the unvisited
 250         -- adjacent vertices of these previous ones.
 251
 252     raises NoMoreObject from Standard ,
 253            NoSuchObject from Standard
 254     is
 255
 256         Create (aVertex : Vertex) returns BreadthFirstIterator;
 257
 258         More (me)
 259             ---Level: Public
 260             ---Purpose: Returns TRUE if there are other vertices.
 261         returns Boolean from Standard;
 262
 263         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 264             ---Level: Public
 265             ---Purpose: Sets the iterator to the next vertex.
 266
 267         Value (me)
 268             ---Level: Public
 269             ---Purpose: Returns  the  vertex  value for  the   current
 270             -- position of the iterator.
 271         returns any Vertex
 272         raises NoSuchObject from Standard;
 273
 274         Clear (me : in out);
 275             ---Level: Public
 276             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting
 277             -- all vertices.
 278
 279     fields
 280         Visited : SetOfVertex;
 281         Ready   : QueueOfVertex;
 282         HasMore : Boolean from Standard;
 283     end;
 284
 285     class AdjacentVerticesIterator
 286
 287         ---Purpose: Defines nested class AdjacentVerticesIterator, to
 288         -- visit  every  adjacent vertex    of a   given  one
 289         -- (Destination vertices of its front edges).
 290
 291     raises NoMoreObject from Standard ,
 292            NoSuchObject from Standard
 293     is
 294         Create (aVertex : Vertex) returns AdjacentVerticesIterator;
 295
 296         More (me)
 297             ---Level: Public
 298             ---Purpose: Returns TRUE if there are other vertices.
 299         returns Boolean from Standard;
 300
 301         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 302             ---Level: Public
 303             ---Purpose: Sets the iterator to the next vertex.
 304
 305         Value (me)
 306             ---Level: Public
 307             ---Purpose: Returns the  vertex  value for the current
 308             -- position of the iterator.
 309         returns any Vertex
 310         raises NoSuchObject from Standard;
 311
 312         Clear (me : in out);
 313             ---Level: Public
 314             ---Purpose: To clear the iterator before having visiting all vertices.
 315
 316     fields
 317         MyEdgeIterator : SetIteratorOfSetOfEdge;
 318         HasMore        : Boolean from Standard;
 319     end;
 320
 321 ----------------------- Class Vertex ----------------------------------
 322
 323     class Vertex inherits Persistent
 324         ---Purpose: Defines nested class vertex of a DirectedGraph. The
 325         -- Vertex is the basic element of a graph.
 326
 327     raises NoMoreObject from Standard ,
 328            NoSuchObject from Standard
 329     is
 330
 331         Create (Value : Item ; InGraph : HDirectedGraph)
 332             ---Purpose: Creates a vertex  with an  associated item. To
 333             -- be  used  only  by   DirectedGraph methods  to
 334             -- create and add a vertex to a given  graph.
 335         returns mutable Vertex;
 336
 337         GetItem (me)
 338             ---Level: Public
 339             ---Purpose: Returns item associated to <me>.
 340             returns any Item;
 341
 342         SetItem (me : mutable; value : Item)
 343             ---Level: Internal
 344             ---Purpose: Associates an item to <me>.
 345             is private;
 346
 347         GetGraph (me)
 348             ---Level: Public
 349             ---Purpose: Returns the HDirectedGraph which owns <me>.
 350             returns HDirectedGraph;
 351
 352         AddFrontEdge (me : mutable; anEdge : Edge)
 353             ---Level: Internal
 354             ---Purpose: To add an edge that destinates to <me>.
 355             -- To be used only by editing methods of a DirectedGraph.
 356             -- Returns  False  if  the edge already exists.
 357         returns Boolean from Standard
 358         is private;
 359
 360         RemoveFrontEdge (me : mutable; anEdge : Edge)
 361             ---Level: Internal
 362             ---Purpose: To remove  an edge that  originates from <me>.
 363             -- To be   used  only  by  editing  methods  of a DirectedGraph.
 364             -- An  exception is  raised  if <anEdge> doesn't belong to
 365             -- myFrontEdges field.
 366         raises NoSuchObject from Standard
 367         is private;
 368
 369         NbFrontEdges (me) returns Integer;
 370             ---Level: Public
 371             ---Purpose: Returns the number of edges which originates from <me>.
 372
 373         GetFrontEdges (me)
 374             ---Level: Public
 375             ---Purpose: Returns "myFrontEdges" Field for Iterator.
 376         returns SetOfEdge
 377         is private;
 378
 379         AddBackEdge (me : mutable; anEdge : Edge)
 380             ---Level: Internal
 381             ---Purpose: To add an edge that destinates  to <me>. To be
 382             -- used     only   by   editing    methods  of  a
 383             -- DirectedGraph,  to    update     it      after
 384             -- modifications.   Returns   False if the   edge already exists.
 385         returns Boolean from Standard
 386         is private;
 387
 388         RemoveBackEdge (me : mutable; anEdge : Edge)
 389             ---Level: Internal
 390             ---Purpose: To remove an edge  that destinates to <me>. To
 391             -- be   used   only by   editing   methods   of a
 392             -- DirectedGraph,      to     update    it  after
 393             -- modifications.   An   exception  is raised  if
 394             -- <anEdge> doesn't belong to myBackEdges field.
 395         raises NoSuchObject from Standard
 396         is private;
 397
 398         NbBackEdges (me)
 399             ---Level: Public
 400             ---Purpose: Returns the number   of  edge which  destinates to <me>.
 401             returns Integer from Standard;
 402
 403         GetBackEdges (me)
 404             ---Level: Internal
 405             ---Purpose: Returns "myBackEdges" field for Iterator.
 406         returns SetOfEdge
 407         is private;
 408
 409         IsRoot (me)
 410             ---Level: Public
 411             ---Purpose: Returns TRUE if NbBackEdges = 0.
 412         returns Boolean from Standard;
 413
 414         IsLeaf (me)
 415             ---Level: Public
 416             ---Purpose: Returns TRUE if NbFrontEdges = 0.
 417         returns Boolean from Standard;
 418
 419         IsDestination (me; aVertex : Vertex)
 420             ---Level: Public
 421             ---Purpose: Returns   TRUE if   it  exists  an  edge which
 422             -- originates     from <me>   and  destinates  to <aVertex>.
 423         returns Boolean from Standard;
 424
 425         IsSource (me; aVertex : Vertex)
 426             ---Level: Public
 427             ---Purpose: Returns  TRUE  if  it   exists an  edge  which
 428             -- originates  from  <aVertex>  and destinates to <me>.
 429         returns Boolean from Standard;
 430
 431     fields
 432         MyItem       : Item;
 433         MyGraph      : HDirectedGraph;
 434         MyFrontEdges : SetOfEdge;
 435         MyBackEdges  : SetOfEdge;
 436
 437     friends class HDirectedGraph            from PCollection,
 438             class Edge                     from PCollection,
 439             class BackEdgesIterator        from PCollection,
 440             class FrontEdgesIterator       from PCollection,
 441             class DepthFirstIterator       from PCollection,
 442             class BreadthFirstIterator     from PCollection,
 443             class AdjacentVerticesIterator from PCollection
 444     end;
 445
 446
 447     class VerticesIterator
 448         ---Purpose: Defines nested  class  VerticesIterator,   to visit
 449         -- every vertex of a given directed graph.
 450
 451     raises NoMoreObject from Standard ,
 452            NoSuchObject from Standard
 453     is
 454         Create (aGraph : HDirectedGraph) returns VerticesIterator;
 455
 456         More (me)
 457             ---Level: Public
 458             ---Purpose: Returns  TRUE  if  there are other vertices.
 459         returns Boolean from Standard;
 460
 461         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 462             ---Level: Public
 463             ---Purpose: Sets the iterator to the next vertex.
 464
 465         Value (me)
 466             ---Level: Public
 467             ---Purpose: Returns the vertex  value  for   the current
 468             -- position of the iterator.
 469         returns any Vertex
 470         raises NoSuchObject from Standard;
 471
 472         Clear (me : in out);
 473             ---Level: Public
 474             ---Purpose: To clear the  iterator before having visiting
 475             -- all vertices.
 476
 477     fields
 478         MyVertexIterator : SetIteratorOfSetOfVertex;
 479         HasMore          : Boolean from Standard;
 480     end;
 481
 482     class RootsIterator
 483         ---Purpose: Defines  nested class RootsIterator, to visit every
 484         -- "root" vertex of a directed graph.
 485
 486     raises NoMoreObject from Standard ,
 487            NoSuchObject from Standard
 488     is
 489         Create (aGraph : HDirectedGraph) returns RootsIterator;
 490
 491         More (me)
 492             ---Level: Public
 493             ---Purpose: Returns TRUE if there are other vertices.
 494         returns Boolean from Standard;
 495
 496         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 497             ---Level: Public
 498             ---Purpose: Sets the iterator to the next vertex.
 499
 500         Value (me)
 501             ---Level: Public
 502             ---Purpose: Returns  the  vertex  value  for the   current
 503             -- position of the iterator.
 504         returns any Vertex
 505         raises NoSuchObject from Standard;
 506
 507         Clear (me : in out);
 508             ---Level: Public
 509             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting
 510             -- all vertices.
 511
 512     fields
 513         MyVertexIterator : SetIteratorOfSetOfVertex;
 514         HasMore          : Boolean from Standard;
 515     end;
 516
 517     class LeavesIterator
 518         ---Purpose: Defines nested class LeavesIterator, to visit every
 519         -- "leaf" vertex of a directed graph.
 520
 521     raises NoMoreObject from Standard ,
 522            NoSuchObject from Standard
 523     is
 524         Create (aGraph : HDirectedGraph) returns LeavesIterator;
 525
 526         More (me)
 527             ---Level: Public
 528             ---Purpose: Returns TRUE if  there are other vertices.
 529         returns Boolean from Standard;
 530
 531         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 532             ---Level: Public
 533             ---Purpose: Set the iterator to the next vertex.
 534
 535         Value (me)
 536             ---Level: Public
 537             ---Purpose: Returns  the  vertex  value for   the  current
 538             -- position of the iterator.
 539         returns any Vertex
 540         raises NoSuchObject from Standard;
 541
 542         Clear (me : in out);
 543             ---Level: Public
 544             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting
 545             -- all vertices.
 546
 547     fields
 548         MyVertexIterator : SetIteratorOfSetOfVertex;
 549         HasMore          : Boolean from Standard;
 550     end;
 551
 552     class EdgesIterator
 553         ---Purpose: Defines nested class  EdgesIterator, to visit every
 554         -- edge of a directed graph.
 555
 556     raises NoMoreObject from Standard ,
 557            NoSuchObject from Standard
 558     is
 559         Create (aGraph : HDirectedGraph) returns EdgesIterator;
 560
 561         More (me) returns Boolean from Standard;
 562             ---Level: Public
 563             ---Purpose: Returns TRUE if there are other edges.
 564
 565         Next (me : in out) raises NoMoreObject from Standard;
 566             ---Level: Public
 567             ---Purpose: Sets the iterator to the next edge.
 568
 569         Value (me)
 570             ---Level: Public
 571             ---Purpose: Returns  the  edge    value  for  the  current
 572             -- position of the iterator.
 573         returns any Edge
 574         raises NoSuchObject from Standard;
 575
 576         Clear (me : in out);
 577             ---Level: Public
 578             ---Purpose: To  clear the  iterator before having visiting all edges.
 579
 580     fields
 581         MyEdgeIterator : SetIteratorOfSetOfEdge;
 582         HasMore        : Boolean from Standard;
 583     end;
 584
 585 --------------------- class HDirectedGraph -----------------------------
 586
 587 is
 588
 589     Create returns mutable HDirectedGraph;
 590         ---Purpose: Creates an empty Directed Graph.
 591
 592     NumberOfVertices (me) returns Integer from Standard;
 593         ---Level: Public
 594
 595     NumberOfEdges (me) returns Integer from Standard;
 596         ---Level: Public
 597
 598     NumberOfLeaves (me) returns Integer from Standard;
 599         ---Level: Public
 600         ---Purpose: Returns the number   of "leaf" vertices  of  <me>.
 601
 602     NumberOfRoots (me) returns Integer from Standard;
 603         ---Level: Public
 604         ---Purpose: Returns  the number of  "root"  vertices  of <me>.
 605
 606     IsEmpty (me) returns Boolean from Standard;
 607         ---Level: Public
 608
 609     Clear (me : mutable);
 610         ---Level: Public
 611         ---Purpose: Removes all edges and vertices of <me>.
 612
 613     IsMember (me; aVertex : Vertex) returns Boolean from Standard;
 614         ---Level: Public
 615
 616     IsMember (me; anEdge : Edge) returns Boolean from Standard;
 617         ---Level: Public
 618
 619     Add (me : mutable; Value : Item)
 620         ---Level: Public
 621         ---Purpose: Creates and  Adds  a vertex,   with a given  value
 622         -- <value>, to <me>. Of  course this new  Vertex is a
 623         -- "root" and "leaf" vertex of <me> because it has no
 624         -- connexion  with other  vertices of  the   directed graph.
 625     returns mutable Vertex;
 626
 627     Remove (me : mutable; aVertex : mutable Vertex)
 628         ---Level: Public
 629         ---Purpose: Removes <aVertex> from <me>.  Removes also all the
 630         -- edges of  <me>  which reference <aVertex>; Updates
 631         -- Source and Destination  vertices of each  of these
 632         -- edges  . Raises an exception  if  <aVertex> is not
 633         -- member of <me>.
 634     raises NoSuchObject from Standard;
 635
 636     Add (me : mutable; Source : mutable Vertex;
 637          Destination : mutable Vertex; Value : Attribute)
 638         ---Level: Public
 639         ---Purpose: Creates and   adds  an  edge   from    <source> to
 640         -- <destination>, with   the  attribute  <value>,  to
 641         -- <me>.  Updates Source and Destination  Vertices of
 642         -- this new edge.  Raises an exception if <source> or
 643         -- <destination> are not members of <me>.
 644     returns mutable Edge
 645     raises NoSuchObject from Standard;
 646
 647     Remove (me : mutable; AnEdge : mutable Edge)
 648         ---Level: Public
 649         ---Purpose: Removes  <anEdge>  from <me>.  And  Updates Source
 650         -- and Destination  Vertices  of  <anEdge>. Raises an
 651         -- exception if <Edge> is not member of <me>.
 652     raises NoSuchObject from Standard;
 653
 654     GetVertices (me)
 655         ---Level: Internal
 656         ---Purpose: Returns "myVertices" field for Iterator.
 657     returns SetOfVertex
 658     is private;
 659
 660     GetEdges (me)
 661         ---Level: Internal
 662         ---Purpose: Returns "myEdges" field for Iterator.
 663     returns SetOfEdge
 664     is private;
 665
 666     ShallowCopy(me) returns mutable like me
 667        is redefined;
 668         ---Level: Advanced
 669         ---C++: function call
 670
 671
 672     ShallowDump (me; s: in out OStream)
 673         is redefined;
 674         ---Level: Advanced
 675         ---C++: function call
 676
 677
 678 fields
 679     MyVertices : SetOfVertex;
 680     MyEdges    : SetOfEdge;
 681
 682     friends class VerticesIterator from PCollection,
 683             class RootsIterator from PCollection,
 684             class LeavesIterator from PCollection,
 685             class EdgesIterator from PCollection
 686 end;
 687
 688
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 690
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