TSEARCH(3) Manuel du programmeur Linux TSEARCH(3)

tsearch, tfind, tdelete, twalk, twalk_r, tdestroy - Manipuler un arbre binaire de recherche

#include <search.h>
typedef enum { preorder, postorder, endorder, leaf } VISIT;
void *tsearch(const void *key, void **rootp,
                int (*compar)(const void *, const void *));
void *tfind(const void *key, void *const *rootp,
                int (*compar)(const void *, const void *));
void *tdelete(const void *restrict key, void **restrict rootp,
                int (*compar)(const void *, const void *));
void twalk(const void *root,
                void (*action)(const void *nodep, VISIT which,
                               int depth));
#define _GNU_SOURCE         /* Consultez feature_test_macros(7) */
#include <search.h>
void twalk_r(const void *root,
                void (*action)(const void *nodep, VISIT which,
                               void *closure),
                void *closure);
void tdestroy(void *root, void (*free_node)(void *nodep));

tsearch(), tfind(), twalk() et tdelete() permettent de manipuler un arbre binaire de recherche. Ces fonctions implémentent une généralisation de l'algorithme T de Knuth (6.2.2). Le premier membre de chaque nœud de l'arbre est un pointeur vers la donnée elle-même (le programme appelant doit prendre en charge le stockage de ces données). compar pointe sur une routine de comparaison prenant en argument deux pointeurs sur ces données. Elle doit renvoyer un entier négatif, nul, ou positif suivant que le premier élément est inférieur, égal ou supérieur au second.

tsearch() recherche un élément dans l'arbre. key pointe sur l'élément à chercher. rootp pointe vers une variable qui pointe vers la racine de l'arbre. Si l'arbre est vide, alors rootp doit pointer sur une variable devant être réglée à NULL. Si l'élément est trouvé dans l'arbre, tsearch() renvoie un pointeur sur le nœud de l'arbre correspondant. (En d'autres termes, tsearch() retourne un pointeur sur un pointeur sur l'élément.) Si l'élément n'est pas trouvé, tsearch() l'ajoute dans l'arbre et renvoie un pointeur sur le nœud de l'arbre correspondant.

tfind() fonctionne comme tsearch(), sauf que si l'élément n'est pas trouvé, la fonction tfind() renvoie NULL.

tdelete() supprime un élément de l'arbre. Ses arguments sont les mêmes que ceux de tsearch().

twalk() exécute un parcours en profondeur d'abord, de gauche à droite ensuite, de l'arbre binaire. root pointe sur le nœud de départ du parcours. S'il ne s'agit pas de la vraie racine de l'arbre, seule une partie de celui-ci sera balayé. twalk() appelle la fonction action chaque fois qu'un nœud est rencontré (c'est-à-dire trois fois pour un nœud interne et une seule fois pour une feuille de l'arbre). action doit accepter trois arguments. Le premier argument est un pointeur sur le nœud rencontré. La structure du nœud n'est pas spécifiée, mais il est possible de transformer le pointeur sous forme de pointeur-vers-pointeur-vers-élément afin d'accéder à l'élément enregistré dans le nœud. L'application ne doit pas modifier la structure pointée par cet argument. Le deuxième argument est un entier prenant l'une des valeurs suivantes : preorder, postorder ou endorder suivant qu'il s'agisse de la première, deuxième ou troisième rencontre du nœud, ou la valeur leaf s'il s'agit d'un nœud feuille (ces symboles sont définis dans <search.h>). Le troisième argument est la profondeur du nœud dans l'arbre, le nœud racine ayant la profondeur zéro.

Ordinairement, preorder, postorder et endorder sont connus sous le nom preorder (préfixe), inorder (infixe), et postorder (postfixe) : avant de visiter le nœud fils, après le premier et avant le second, après avoir visité les enfants. Ainsi, le choix du nom postorder est un peu déroutant.

twalk_r() est similaire à twalk(), mais à la place de l'argument depth, le pointeur argument closure est passé à chaque invocation de la fonction de rappel d'action, inchangé. Ce pointeur peut être utilisé pour passer de l'information vers et depuis la fonction de rappel de façon sûre pour les threads, sans utiliser de variables globales.

tdestroy() supprime tout l'arbre pointé par root, libérant toutes les ressources allouées par la fonction tsearch(). Pour libérer les données de chaque nœud, la fonction free_node est invoquée. Le pointeur sur les données est passé en argument à cette fonction. Si aucune libération n'est nécessaire, free_node doit pointer vers une fonction ne faisant rien.

tsearch() renvoie un pointeur sur un nœud correspondant de l'arbre, ou sur le nœud nouvellement ajouté, ou NULL s'il n'y avait pas assez de mémoire pour ajouter le nœud. tfind() renvoie un pointeur sur le nœud recherché, ou NULL si aucune correspondance n'a été trouvée. Si plusieurs éléments correspondent à la clé, l’élément dont le nœud est renvoyé n'est pas spécifié.

tdelete() renvoie un pointeur sur le nœud père de celui détruit, ou NULL si l'élément n'a pas été trouvé. Si le nœud détruit était le nœud racine, tdelete() renvoie un pointer ne pointant sur aucun objet valable et auquel il ne faut pas accéder.

tsearch(), tfind() et tdelete() renvoient également NULL si rootp valait NULL.

twalk_r() a été ajoutée à la glibc dans la version 2.30.

Pour une explication des termes utilisés dans cette section, consulter attributes(7).

Interface Attribut Valeur
tsearch(), tfind(), tdelete() Sécurité des threads MT-Safe race:rootp
twalk() Sécurité des threads MT-Safe race:root
twalk_r() Sécurité des threads MT-Safe race:root
tdestroy() Sécurité des threads MT-Safe

POSIX.1-2001, POSIX.1-2008, SVr4. Les fonctions tdestroy() et twalk_t() sont des extensions GNU.

twalk() utilise un pointeur sur la racine, alors que les autres fonctions utilisent un pointeur sur une variable pointant sur la racine.

tdelete() libère la mémoire nécessaire au stockage du nœud dans l'arbre. Le programme appelant est responsable de la libération de la mémoire occupée par l'élément de données correspondant.

Le programme d'exemple s'appuie sur le fait que twalk() ne fait plus jamais référence à un nœud après avoir appelé la fonction utilisateur avec l'argument « endorder » ou « leaf ». Ceci fonctionne avec l'implémentation de la bibliothèque GNU, mais n'est pas spécifié sous System V.

Le programme suivant insère douze nombres aléatoires dans un arbre binaire, où les doublons sont supprimés, puis affiche les nombres classés.

#define _GNU_SOURCE     /* Expose la déclaration de tdestroy() */
#include <search.h>
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
static void *racine = NULL;
static void *
xmalloc(size_t n)
{

void *p;
p = malloc(n);
if (p)
return p;
fprintf(stderr, "insufficient memory\n");
exit(EXIT_FAILURE); } static int compare(const void *pa, const void *pb) {
if (*(int *) pa < *(int *) pb)
return -1;
if (*(int *) pa > *(int *) pb)
return 1;
return 0; } static void action(const void *nodep, VISIT which, int depth) {
int *datap;
switch (type) {
case preorder:
break;
case postorder:
datap = *(int **) nodep;
printf("%6d\n", *datap);
break;
case endorder:
break;
case leaf:
datap = *(int **) nodep;
printf("%6d\n", *datap);
break;
} } int main(void) {
int **val;
srand(time(NULL));
for (int i = 0; i < 12; i++) {
int *ptr = xmalloc(sizeof(*ptr));
*ptr = rand() & 0xff;
val = tsearch(ptr, &root, compare);
if (val == NULL)
exit(EXIT_FAILURE);
else if (*val != ptr)
free(ptr);
}
twalk(root, action);
tdestroy(root, free);
exit(EXIT_SUCCESS); }

bsearch(3), hsearch(3), lsearch(3), qsort(3)

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27 août 2021 GNU