Added: Binary Tree implementation (serves as the basis for an upcoming hashes unit)
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0e708e29d5
532
X2UtBinaryTree.pas
Normal file
532
X2UtBinaryTree.pas
Normal file
@ -0,0 +1,532 @@
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{
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:: X2UtBinaryTree contains an implementation of the binary tree algorithm,
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:: along with various descendants which implement support for a range of value
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:: types other than the default pointers (such as integers or strings). This
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:: effectively makes it an associative array based on an integer key.
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:: For a hash implementation based on string keys use the X2UtHashes unit.
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::
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:: P.S. I realise that a "B-Tree" is different from a binary tree. For
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:: convenience reasons I will however ignore your ranting and call my
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:: classes "TX2UtBTree". ;)
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::
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:: Last changed: $Date$
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:: Revision: $Rev$
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:: Author: $Author$
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}
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unit X2UtBinaryTree;
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interface
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uses
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SysUtils;
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type
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//:$ Raised when the cursor is invalid.
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//:: Call Reset on the binary tree to create a valid cursor.
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EX2UtBTreeInvalidCursor = class(Exception);
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{
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:$ Internal representation of a node.
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}
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PX2UtBTreeNode = ^TX2UtBTreeNode;
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TX2UtBTreeNode = record
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Index: Cardinal;
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Value: Pointer;
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Parent: PX2UtBTreeNode;
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Left: PX2UtBTreeNode;
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Right: PX2UtBTreeNode;
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end;
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{
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:$ Internal parent stack
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}
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TX2UtBTreeStack = class(TObject)
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private
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FItems: array of PX2UtBTreeNode;
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FCount: Integer;
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FPosition: Integer;
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public
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constructor Create();
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procedure Clear();
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procedure Push(const ANode: PX2UtBTreeNode);
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function Pop(): PX2UtBTreeNode;
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end;
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{
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:$ Binary tree implementation
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|
:: This class implements a binary tree of pointer values.
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}
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|
TX2UtBTree = class(TObject)
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|
private
|
||||||
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FRoot: PX2UtBTreeNode;
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|
FCursor: PX2UtBTreeNode;
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|
FIsReset: Boolean;
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|
FParent: TX2UtBTreeStack;
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function GetItem(Index: Cardinal): Pointer;
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procedure SetItem(Index: Cardinal; const Value: Pointer);
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function GetCurrentIndex(): Cardinal;
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|
function GetCurrentValue(): Pointer;
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protected
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function LookupNode(const AIndex: Cardinal;
|
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const ACreate: Boolean = True): PX2UtBTreeNode; virtual;
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procedure NewNode(const AParent: PX2UtBTreeNode;
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|
var ANode: PX2UtBTreeNode;
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|
const AAutoInit: Boolean = True); virtual;
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|
procedure InitNode(var ANode: PX2UtBTreeNode); virtual;
|
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procedure DeleteNode(var ANode: PX2UtBTreeNode); virtual;
|
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|
procedure ClearCursor(); virtual;
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|
||||||
|
property Cursor: PX2UtBTreeNode read FCursor write FCursor;
|
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|
property Root: PX2UtBTreeNode read FRoot;
|
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|
property IsReset: Boolean read FIsReset write FIsReset;
|
||||||
|
property Parent: TX2UtBTreeStack read FParent;
|
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public
|
||||||
|
constructor Create();
|
||||||
|
destructor Destroy(); override;
|
||||||
|
|
||||||
|
//:$ Clears the tree
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||||||
|
procedure Clear();
|
||||||
|
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|
//:$ Deletes a node from the tree
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|
procedure Delete(const AIndex: Cardinal);
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//:$ Resets the node cursor
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//:: The node cursor can be used to traverse through the binary tree.
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//:: Call Reset first, followed by Next to get the first item. You can
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//:: continue to call Next until it returns false. The CurrentIndex and
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//:: CurrentValue properties will only be valid within the traversal.
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//:! Adding or removing items will result in a loss of the current cursor
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//:! until the next Reset call.
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procedure Reset();
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|
//:$ Moves the node cursor to the next node
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//:! The order in which nodes are traversed is from top to bottom, left
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//:! to right. Do not depend on the binary tree to sort the output.
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|
function Next(): Boolean;
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|
//:$ Gets or sets an item.
|
||||||
|
property Items[Index: Cardinal]: Pointer read GetItem
|
||||||
|
write SetItem; default;
|
||||||
|
|
||||||
|
//:$ Returns the index at the current cursor location
|
||||||
|
property CurrentIndex: Cardinal read GetCurrentIndex;
|
||||||
|
|
||||||
|
//:$ Returns the value at the current cursor location
|
||||||
|
property CurrentValue: Pointer read GetCurrentValue;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
{
|
||||||
|
:$ Binary tree implementation for integer values
|
||||||
|
}
|
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|
TX2UtIntegerBTree = class(TX2UtBTree)
|
||||||
|
private
|
||||||
|
function GetItem(Index: Cardinal): Integer;
|
||||||
|
procedure SetItem(Index: Cardinal; const Value: Integer);
|
||||||
|
function GetCurrentValue(): Integer;
|
||||||
|
public
|
||||||
|
//:$ Gets or sets an item.
|
||||||
|
property Items[Index: Cardinal]: Integer read GetItem
|
||||||
|
write SetItem; default;
|
||||||
|
|
||||||
|
//:$ Returns the value at the current cursor location
|
||||||
|
property CurrentValue: Integer read GetCurrentValue;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
{
|
||||||
|
:$ Binary tree implementation for string values
|
||||||
|
}
|
||||||
|
TX2UtStringBTree = class(TX2UtBTree)
|
||||||
|
private
|
||||||
|
function GetItem(Index: Cardinal): String;
|
||||||
|
procedure SetItem(Index: Cardinal; const Value: String);
|
||||||
|
function GetCurrentValue(): String;
|
||||||
|
protected
|
||||||
|
procedure InitNode(var ANode: PX2UtBTreeNode); override;
|
||||||
|
procedure DeleteNode(var ANode: PX2UtBTreeNode); override;
|
||||||
|
public
|
||||||
|
//:$ Gets or sets an item.
|
||||||
|
property Items[Index: Cardinal]: String read GetItem
|
||||||
|
write SetItem; default;
|
||||||
|
|
||||||
|
//:$ Returns the value at the current cursor location
|
||||||
|
property CurrentValue: String read GetCurrentValue;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
implementation
|
||||||
|
resourcestring
|
||||||
|
RSOrphanNode = 'Node does not seem to belong to it''s parent!';
|
||||||
|
RSInvalidCursor = 'Cursor is invalid!';
|
||||||
|
RSTooManyPops = 'More Pops than Pushes!';
|
||||||
|
|
||||||
|
const
|
||||||
|
CStackSize = 32;
|
||||||
|
|
||||||
|
type
|
||||||
|
PStringRecord = ^TStringRecord;
|
||||||
|
TStringRecord = record
|
||||||
|
Value: String;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{======================== TX2UtBTreeStack
|
||||||
|
Item Management
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||||||
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========================================}
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||||||
|
constructor TX2UtBTreeStack.Create;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
inherited;
|
||||||
|
|
||||||
|
FCount := CStackSize;
|
||||||
|
FPosition := -1;
|
||||||
|
SetLength(FItems, FCount);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTreeStack.Clear;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
FCount := CStackSize;
|
||||||
|
FPosition := -1;
|
||||||
|
SetLength(FItems, FCount);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTreeStack.Push;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Inc(FPosition);
|
||||||
|
if FPosition >= FCount then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Inc(FCount, FCount);
|
||||||
|
SetLength(FItems, FCount);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
FItems[FPosition] := ANode;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
function TX2UtBTreeStack.Pop;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := nil;
|
||||||
|
if FPosition > -1 then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := FItems[FPosition];
|
||||||
|
Dec(FPosition);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{============================= TX2UtBTree
|
||||||
|
Initialization
|
||||||
|
========================================}
|
||||||
|
constructor TX2UtBTree.Create;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
inherited;
|
||||||
|
|
||||||
|
NewNode(nil, FRoot, False);
|
||||||
|
FParent := TX2UtBTreeStack.Create();
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
destructor TX2UtBTree.Destroy;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
FreeAndNil(FParent);
|
||||||
|
DeleteNode(FRoot);
|
||||||
|
|
||||||
|
inherited;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{============================= TX2UtBTree
|
||||||
|
Tree Management
|
||||||
|
========================================}
|
||||||
|
function TX2UtBTree.LookupNode;
|
||||||
|
var
|
||||||
|
pNode: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := nil;
|
||||||
|
pNode := Root;
|
||||||
|
|
||||||
|
if not Assigned(pNode^.Value) then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
InitNode(pNode);
|
||||||
|
pNode^.Index := AIndex;
|
||||||
|
Result := pRoot;
|
||||||
|
exit;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
while Assigned(pNode) do
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if AIndex = pNode^.Index then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := pNode;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
end else if AIndex < pNode^.Index then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(pNode^.Left) then
|
||||||
|
pNode := pNode^.Left
|
||||||
|
else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if ACreate then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
NewNode(pNode, pNode^.Left);
|
||||||
|
Result := pNode^.Left;
|
||||||
|
Result^.Index := AIndex;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(pNode^.Right) then
|
||||||
|
pNode := pNode^.Right
|
||||||
|
else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if ACreate then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
NewNode(pNode, pNode^.Right);
|
||||||
|
Result := pNode^.Right;
|
||||||
|
Result^.Index := AIndex;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.NewNode;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
New(ANode);
|
||||||
|
FillChar(ANode^, SizeOf(TX2UtBTreeNode), #0);
|
||||||
|
ANode^.Parent := AParent;
|
||||||
|
ClearCursor();
|
||||||
|
|
||||||
|
if AAutoInit then
|
||||||
|
InitNode(ANode);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.InitNode;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
// Reserved for descendants
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.DeleteNode;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(ANode^.Left) then
|
||||||
|
DeleteNode(ANode^.Left);
|
||||||
|
|
||||||
|
if Assigned(ANode^.Right) then
|
||||||
|
DeleteNode(ANode^.Right);
|
||||||
|
|
||||||
|
if Assigned(ANode^.Parent) then
|
||||||
|
if ANode^.Parent^.Left = ANode then
|
||||||
|
ANode^.Parent^.Left := nil
|
||||||
|
else if ANode^.Parent^.Right = ANode then
|
||||||
|
ANode^.Parent^.Right := nil
|
||||||
|
else
|
||||||
|
Assert(False, RSOrphanNode);
|
||||||
|
|
||||||
|
Dispose(ANode);
|
||||||
|
ClearCursor();
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.Clear;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
DeleteNode(FRoot);
|
||||||
|
NewNode(nil, FRoot, False);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.Delete;
|
||||||
|
var
|
||||||
|
pItem: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
pItem := LookupNode(AIndex, False);
|
||||||
|
if Assigned(pItem) then
|
||||||
|
DeleteNode(pItem);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{============================= TX2UtBTree
|
||||||
|
Tree Traversing
|
||||||
|
========================================}
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.ClearCursor;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Cursor := nil;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.Reset;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Cursor := Root;
|
||||||
|
IsReset := True;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
function TX2UtBTree.Next;
|
||||||
|
var
|
||||||
|
pParent: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
pCurrent: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if not Assigned(Cursor) then
|
||||||
|
raise EX2UtBTreeInvalidCursor.Create(RSInvalidCursor);
|
||||||
|
|
||||||
|
Result := False;
|
||||||
|
if not IsReset then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(Cursor^.Left) then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
// Valid left path, follow it
|
||||||
|
Parent.Push(Cursor);
|
||||||
|
Cursor := Cursor^.Left;
|
||||||
|
Result := True;
|
||||||
|
end else if Assigned(Cursor^.Right) then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
// Valid right path, follow it
|
||||||
|
Parent.Push(Cursor);
|
||||||
|
Cursor := Cursor^.Right;
|
||||||
|
Result := True;
|
||||||
|
end else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
// Neither is valid, traverse back up the parent stack until
|
||||||
|
// a node if found with a sibling
|
||||||
|
pCurrent := Cursor;
|
||||||
|
pParent := Parent.Pop();
|
||||||
|
ClearCursor();
|
||||||
|
|
||||||
|
while Assigned(pParent) do
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(pParent^.Right) and (pParent^.Right <> pCurrent) then
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
// Parent has a sibling, follow it
|
||||||
|
Parent.Push(pParent);
|
||||||
|
Cursor := pParent^.Right;
|
||||||
|
Result := True;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
pCurrent := pParent;
|
||||||
|
pParent := Parent.Pop();
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end else
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
IsReset := False;
|
||||||
|
Result := True;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
function TX2UtBTree.GetCurrentIndex;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(Cursor) and (not IsReset) then
|
||||||
|
Result := Cursor^.Index
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise EX2UtBTreeInvalidCursor.Create(RSInvalidCursor);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
function TX2UtBTree.GetCurrentValue;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
if Assigned(Cursor) and (not IsReset) then
|
||||||
|
Result := Cursor^.Value
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise EX2UtBTreeInvalidCursor.Create(RSInvalidCursor);
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{============================= TX2UtBTree
|
||||||
|
Items
|
||||||
|
========================================}
|
||||||
|
function TX2UtBTree.GetItem;
|
||||||
|
var
|
||||||
|
pItem: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := nil;
|
||||||
|
pItem := LookupNode(Index, False);
|
||||||
|
if Assigned(pItem) then
|
||||||
|
Result := pItem^.Value;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtBTree.SetItem;
|
||||||
|
var
|
||||||
|
pItem: PX2UtBTreeNode;
|
||||||
|
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
pItem := LookupNode(Index);
|
||||||
|
if Assigned(pItem) then
|
||||||
|
pItem^.Value := Value;
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
{====================== TX2UtIntegerBTree
|
||||||
|
Item Management
|
||||||
|
========================================}
|
||||||
|
function TX2UtIntegerBTree.GetItem;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := Integer(inherited GetItem(Index));
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
procedure TX2UtIntegerBTree.SetItem;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
inherited SetItem(Index, Pointer(Value));
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
|
function TX2UtIntegerBTree.GetCurrentValue;
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
Result := Integer(inherited GetCurrentValue());
|
||||||
|
end;
|
||||||
|
|
||||||
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{======================= TX2UtStringBTree
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Item Management
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========================================}
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function TX2UtStringBTree.GetItem;
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var
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pItem: PX2UtBTreeNode;
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begin
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Result := '';
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pItem := LookupNode(Index, False);
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if Assigned(pItem) then
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Result := PStringRecord(pItem^.Value)^.Value;
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end;
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procedure TX2UtStringBTree.SetItem;
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var
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pItem: PX2UtBTreeNode;
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begin
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pItem := LookupNode(Index);
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if Assigned(pItem) then
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PStringRecord(pItem^.Value)^.Value := Value;
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end;
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function TX2UtStringBTree.GetCurrentValue;
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var
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pValue: PStringRecord;
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begin
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Result := '';
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pValue := inherited GetCurrentValue();
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if Assigned(pValue) then
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Result := pValue^.Value;
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end;
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procedure TX2UtStringBTree.DeleteNode;
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begin
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Dispose(PStringRecord(ANode^.Value));
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inherited;
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end;
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procedure TX2UtStringBTree.InitNode;
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begin
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inherited;
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New(PStringRecord(ANode^.Value));
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end;
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|
end.
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