gb_rand.w
上传用户:rrhhcc
上传日期:2015-12-11
资源大小:54129k
文件大小:23k
源码类别:

通讯编程

开发平台:

Visual C++

  1. % This file is part of the Stanford GraphBase (c) Stanford University 1993
  2. @i boilerplate.w %<< legal stuff: PLEASE READ IT BEFORE MAKING ANY CHANGES!
  3. @i gb_types.w
  4. deftitle{GB_,RAND}
  5. prerequisite{GB_,GRAPH}
  6. @*Random graphs. This GraphBase module provides two external
  7. subroutines called |random_graph| and |random_bigraph|, which generate
  8. graphs in which the arcs or edges have been selected ``at random.''  A
  9. third subroutine, |random_lengths|, randomizes the lengths of the arcs
  10. of a given graph.  The performance of algorithms on such graphs can
  11. fruitfully be compared to their performance on the nonrandom graphs
  12. generated by other GraphBase routines.
  13. Before reading this code, the reader should be familiar with the basic
  14. data structures and conventions described in {sc GB_,GRAPH}. The
  15. routines in {sc GB_,GRAPH} are loaded together with all GraphBase
  16. applications, and the programs below are typical illustrations of how
  17. to use them.
  18. @d random_graph r_graph /* abbreviations for Procrustean external linkage */
  19. @d random_bigraph r_bigraph
  20. @d random_lengths r_lengths
  21. @(gb_rand.h@>=
  22. #define random_graph r_graph
  23.  /* users of {sc GB_,RAND} should include this header info */
  24. #define random_bigraph r_bigraph
  25. #define random_lengths r_lengths
  26. extern Graph *random_graph();
  27. extern Graph *random_bigraph();
  28. extern long random_lengths();
  29. @ Here is an overview of the file .{gb_rand.c}, the CEE/ code for the
  30. routines in question.
  31. @p
  32. #include "gb_graph.h" /* this header file teaches CEE/ about GraphBase */
  33. #include "gb_flip.h"
  34.  /* we will use the {sc GB_,FLIP} routines for random numbers */
  35. @h@#
  36. @<Private declarations@>@;
  37. @<Internal functions@>@;
  38. @<External functions@>
  39. @ The procedure |random_graph(n,m,multi,self,directed,dist_from,dist_to,
  40. min_len,max_len,seed)| is designed to produce a pseudo-random graph with
  41. |n| vertices and |m| arcs or edges, using pseudo-random numbers that
  42. depend on |seed| in a system-independent fashion. The remaining parameters
  43. specify a variety of options:
  44. $$vcenter{halign{#hfilcr
  45. |multi!=0| permits duplicate arcs;cr
  46. |self!=0| permits self-loops (arcs from a vertex to itself);cr
  47. |directed!=0| makes the graph directed; otherwise each arc becomes
  48.  an undirected edge;cr
  49. |dist_from| and |dist_to| specify probability distributions on the arcs;cr
  50. |min_len| and |max_len| bound the arc lengths, which will be uniformly
  51. distributed between these limits.cr
  52. }}$$
  53. If |dist_from| or |dist_to| are |NULL|, the probability distribution is
  54. uniform over vertices; otherwise the \{dist} parameter points to an array of
  55. |n| nonnegative integers that sum to $2^{30}$, specifying the respective
  56. probabilities (times $2^{30}$) that each given vertex will appear as the
  57. source or destination of the random arcs.
  58. A special option |multi=-1| is provided. This acts exactly like
  59. |multi=1|, except that arcs are not physically duplicated in computer
  60. memory---they are replaced by a single arc whose length is the minimum
  61. of all arcs having a common source and destination.
  62. The vertices are named simply |"0"|, |"1"|, |"2"|, and so on.
  63. Warning: Users need to initialize the random number generator before
  64. calling |random_graph|, or any other GraphBase procedure that
  65. consumes random numbers. (See {sc GB_,FLIP}.)
  66. @ Examples: |random_graph(1000,5000,0,0,0,NULL,NULL,1,1,0)| creates a random
  67. undirected graph with 1000 vertices and 5000 edges (hence 10000 arcs) of
  68. length~1, having
  69. no duplicate edges or self-loops. There are ${1000choose2}=499500$ possible
  70. undirected edges on 1000 vertices; hence there are exactly $499500choose5000$
  71. possible graphs meeting these specifications. Every such graph would be
  72. equally likely, if |random_graph| had access to an ideal source of
  73. random numbers. The GraphBase programs are designed to be
  74. system-independent, so that identical graphs will be obtained by
  75. everybody who asks for |random_graph(1000,5000,0,0,0,NULL,NULL,1,1,0)|.
  76. Equivalent experiments on algorithms for graph manipulation can therefore
  77. be performed by researchers in different parts of the world.
  78. The subroutine call |random_graph(1000,5000,0,0,0,NULL,NULL,1,1,s)|
  79. will produce different graphs when the random seed |s| varies;
  80. however, the graph for any particular value of~|s| will be the same on
  81. all computers. The seed value can be any integer in the range $0le s<2^{31}$.
  82. To get a random directed graph, allowing self-loops and repeated arcs,
  83. and with a uniform distribution on vertices, ask for
  84. $$hbox{|random_graph(n,m,1,1,1,NULL,NULL,1,1,s)|}.$$
  85. Each of the $m$ arcs of that digraph has probability $1/n^2$ of being from
  86. $u$ to $v$, for all $u$ and~$v$. If self-loops are disallowed (by
  87. changing `|1,1,1|' to `|1,0,1|'), each arc has probability
  88. $1/(n^2-n)$ of being from $u$ to $v$, for all $une v$.
  89. To get a random directed graph in which vertex $k$ is twice as likely
  90. as vertex $k+1$ to be the source of an arc but only half as likely to
  91. be the destination of an arc, for all~$k$, try
  92. $$hbox{|random_graph(31,m,1,1,1,d0,d1,0,255,s)|}$$
  93. where the arrays |d0| and |d1| have the static declarations
  94. $$vbox{
  95. hbox{|long d0[31]={0x20000000,0x10000000,@[@tdots@>@],4,2,1,1};|}
  96. hbox{|long d1[31]={1,1,2,4,@[@tdots@>@],0x10000000,0x20000000};|}}$$
  97. then about 1/4 of the arcs will run from 0 to 30, while arcs
  98. from 30 to 0 will be extremely rare (occurring with probability $2^{-60}$).
  99. Incidentally, the arc lengths in this example will be random bytes,
  100. uniformly distributed between 0 and 255, because |min_len=0| and
  101. |max_len=255|.
  102. If we forbid repeated arcs in this example, by setting |multi=0|, the
  103. effect is to discard all arcs having the same source and destination
  104. as a previous arc, regardless of length. In such a case |m|~had better not
  105. be too large, because the algorithm will keep going until it has found
  106. |m| distinct arcs, and many arcs are quite rare indeed; they will
  107. probably not be found until hundreds of centuries have elapsed.
  108. A random bipartite graph can also be obtained as a special case of
  109. |random_graph|; this case is explained below.
  110. Semantics:
  111. If |multi=directed=0| and |self!=0|, we have an undirected graph without
  112. duplicate edges but with self-loops permitted. A self-loop then consists of
  113. two identical self-arcs, in spite of the fact that |multi=0|.
  114. @ If the |random_graph| routine encounters a problem, it returns
  115. |NULL|, after putting a code number into the external variable
  116. |panic_code|. This code number identifies the type of failure.
  117. Otherwise |random_graph| returns a pointer to the newly created graph
  118. and leaves |panic_code| unchanged. The |gb_trouble_code| will be
  119. cleared to zero after |random_graph| has acted.
  120. @d panic(c) @+{@+panic_code=c;@+gb_trouble_code=0;@+return NULL;@+}
  121. @<External f...@>=
  122. Graph *random_graph(n,m,multi,self,directed,dist_from,dist_to,min_len,max_len,
  123.                        seed)
  124.   unsigned long n; /* number of vertices desired */
  125.   unsigned long m; /* number of arcs or edges desired */
  126.   long multi; /* allow duplicate arcs? */
  127.   long self; /* allow self loops? */
  128.   long directed; /* directed graph? */
  129.   long *dist_from; /* distribution of arc sources */
  130.   long *dist_to; /* distribution of of arc destinations */
  131.   long min_len,max_len; /* bounds on random lengths */
  132.   long seed; /* random number seed */
  133. {@+@<Local variables@>@;
  134. @#
  135.   if (n==0) panic(bad_specs); /* we gotta have a vertex */
  136.   if (min_len>max_len) panic(very_bad_specs); /* what are you trying to do? */
  137.   if (((unsigned long)(max_len))-((unsigned long)(min_len))>=
  138.       ((unsigned long)0x80000000)) panic(bad_specs+1); /* too much range */
  139.   @<Check the distribution parameters@>;
  140.   gb_init_rand(seed);
  141.   @<Create a graph with |n| vertices and no arcs@>;
  142.   @<Build tables for nonuniform distributions, if needed@>;
  143.   for (mm=m; mm; mm--)
  144.     @<Add a random arc or a random edge@>;
  145. trouble: if (gb_trouble_code) {
  146.     gb_recycle(new_graph);
  147.     panic(alloc_fault); /* oops, we ran out of memory somewhere back there */
  148.   }
  149.   gb_free(new_graph->aux_data);
  150.   return new_graph;
  151. }
  152. @ @<Local var...@>=
  153. Graph *new_graph; /* the graph constructed by |random_graph| */
  154. long mm; /* the number of arcs or edges we still need to generate */
  155. register long k; /* vertex being processed */
  156. @ @d dist_code(x) (x? "dist": "0")
  157. @<Create a graph with |n| vertices and no arcs@>=
  158. new_graph=gb_new_graph(n);
  159. if (new_graph==NULL)
  160.   panic(no_room); /* out of memory before we're even started */
  161. for (k=0; k<n; k++) {
  162.   sprintf(name_buffer,"%ld",k);
  163.   (new_graph->vertices+k)->name=gb_save_string(name_buffer);
  164. }
  165. sprintf(new_graph->id,"random_graph(%lu,%lu,%d,%d,%d,%s,%s,%ld,%ld,%ld)",@|
  166.  n,m,multi>0?1:multi<0?-1:0,self?1:0,directed?1:0,@|
  167.  dist_code(dist_from),dist_code(dist_to),min_len,max_len,seed);
  168. @ @<Private d...@>=
  169. static char name_buffer[]="9999999999";
  170. @ @d rand_len (min_len==max_len?min_len:min_len+gb_unif_rand(max_len-min_len))
  171. @<Add a random arc or a random edge@>=
  172. {@+register Vertex *u,*v;
  173. repeat:
  174.   if (dist_from)
  175.     @<Generate a random vertex |u| according to |dist_from|@>@;
  176.   else u=new_graph->vertices+gb_unif_rand(n);
  177.   if (dist_to)
  178.     @<Generate a random vertex |v| according to |dist_to|@>@;
  179.   else v=new_graph->vertices+gb_unif_rand(n);
  180.   if (u==v && !self) goto repeat;
  181.   if (multi<=0)
  182.     @<Search for duplicate arcs or edges; |goto repeat| or |done| if found@>;
  183.   if (directed) gb_new_arc(u,v,rand_len);
  184.   else gb_new_edge(u,v,rand_len);
  185. done:;
  186. }
  187. @ When we decrease the length of an existing edge, we use the fact that
  188. its two arcs are adjacent in memory. If |u==v| in this case, we encounter
  189. the first of two mated arcs before seeing the second; hence the mate of
  190. the arc we find is in location |a+1| when |u<=v|, and in location
  191. |a-1| when |u>v|.
  192. We must exit to location |trouble| if memory has been exhausted;
  193. otherwise there is a danger of an infinite loop, with |dummy_arc->next
  194. =dummy_arc|.
  195. @<Search for duplicate arcs or edges; |goto repeat| or |done| if found@>=
  196. if (gb_trouble_code) goto trouble;
  197. else {@+register Arc *a;
  198.   long len; /* length of new arc or edge being combined with previous */
  199.   for (a=u->arcs; a; a=a->next)
  200.     if (a->tip==v)
  201.       if (multi==0) goto repeat; /* reject a duplicate arc */
  202.       else { /* |multi<0| */
  203.         len=rand_len;
  204.         if (len<a->len) {
  205.           a->len=len;
  206.           if (!directed) {
  207.             if (u<=v) (a+1)->len=len;
  208.             else (a-1)->len=len;
  209.           }
  210.         }
  211.         goto done;
  212.       }
  213. }
  214. @* Nonuniform random number generation. The |random_graph| procedure is
  215. complete except for the parts that handle general distributions |dist_from|
  216. and |dist_to|. Before attempting to generate those distributions, we had better
  217. check them to make sure that the specifications are well formed;
  218. otherwise disaster might ensue later. This part of the program is easy.
  219.  @<Check the distribution parameters@>=
  220. {@+register long acc; /* sum of probabilities */
  221.   register long *p; /* pointer to current probability of interest */
  222.   if (dist_from) {
  223.     for (acc=0,@,p=dist_from; p<dist_from+n; p++) {
  224.       if (*p<0) panic(invalid_operand);
  225.         /* |dist_from| contains a negative entry */
  226.       if (*p>0x40000000-acc) panic(invalid_operand+1);
  227.         /* probability too high */
  228.       acc+=*p;
  229.     }
  230.     if (acc!=0x40000000)
  231.       panic(invalid_operand+2); /* |dist_from| table doesn't sum to $2^{30}$ */
  232.   }
  233.   if (dist_to) {
  234.     for (acc=0,@,p=dist_to; p<dist_to+n; p++) {
  235.       if (*p<0) panic(invalid_operand+5);
  236.          /* |dist_to| contains a negative entry */
  237.       if (*p>0x40000000-acc) panic(invalid_operand+6);
  238.          /* probability too high */ 
  239.      acc+=*p;
  240.     }
  241.     if (acc!=0x40000000)
  242.       panic(invalid_operand+7); /* |dist_to| table doesn't sum to $2^{30}$ */
  243.   }
  244. }
  245. @ We generate nonuniform distributions by using Walker's alias
  246. @^Walker, Alistair J.@>
  247. method (see, for example, {sl Seminumerical Algorithms}, second edition,
  248. exercise 3.4.1--7). Walker's method involves setting up ``magic'' tables
  249. of length |nn|, where |nn| is the smallest power of~2 that is |>=n|.
  250. @f magic_entry int
  251. @<Local v...@>=
  252. long nn=1; /* this will be increased to $2^{lceilmskip1mulg nrceil}$ */
  253. long kk=31; /* this will be decreased to $31-lceilmskip1mulg nrceil$ */
  254. magic_entry *from_table, *to_table; /* alias tables */
  255. @ @<Build...@>=
  256. {
  257.   if (dist_from) {
  258.     while (nn<n) nn+=nn, kk--;
  259.     from_table=walker(n,nn,dist_from,new_graph);
  260.   }
  261.   if (dist_to) {
  262.     while (nn<n) nn+=nn, kk--;
  263.     to_table=walker(n,nn,dist_to,new_graph);
  264.   }
  265.   if (gb_trouble_code) {
  266.     gb_recycle(new_graph);
  267.     panic(alloc_fault); /* oops, we ran out of memory somewhere back there */
  268.   }
  269. }
  270. @ @<Private...@>=
  271. typedef struct {
  272.   long prob; /* a probability, multiplied by $2^{31}$ and translated */
  273.   long inx; /* index that might be selected */
  274. } @[magic_entry@];
  275. @ Once the magic tables have been set up, we can generate
  276. nonuniform vertices by using the following code:
  277. @<Generate a random vertex |u|...@>=
  278. {@+register magic_entry *magic;
  279.   register long uu=gb_next_rand(); /* uniform random number */
  280.   k=uu>>kk;
  281.   magic=from_table+k;
  282.   if (uu<=magic->prob) u=new_graph->vertices+k;
  283.   else u=new_graph->vertices+magic->inx;
  284. }
  285. @ @<Generate a random vertex |v|...@>=
  286. {@+register magic_entry *magic;
  287.   register long uu=gb_next_rand(); /* uniform random number */
  288.   k=uu>>kk;
  289.   magic=to_table+k;
  290.   if (uu<=magic->prob) v=new_graph->vertices+k;
  291.   else v=new_graph->vertices+magic->inx;
  292. }
  293. @ So all we have to do is set up those magic tables. If |uu| is a uniform
  294. random integer between 0 and $2^{31}-1$, the index |k=uu>>kk| is a
  295. uniform random integer between 0
  296. and |nn-1|, because of the relation between |nn| and |kk|. Once |k| is
  297. computed, the code above selects vertex~|k| with probability
  298. |(p+1-(k<<kk))|/$2^{31}$, where |p=magic->prob| and |magic| is the $k$th
  299. element of the magic table; otherwise the code selects
  300. vertex |magic->inx|. The trick is to set things up so that each vertex
  301. is selected with the proper overall probability.
  302. Let's imagine that the given distribution vector has length |nn|,
  303. instead of~|n|, by extending it if necessary with zeroes. Then the
  304. average entry among these |nn| integers is exactly $t=2^{30}/|nn|$.
  305. If some entry, say entry~|i|, exceeds |t|, there must be another entry
  306. that's less than |t|, say entry~|j|. We can set the $j$th entry
  307. of the magic table so that its |prob| field selects vertex~$j$ with the
  308. correct probability, and so that its |inx| field equals~|i|. Then
  309. we are selecting vertex~|i| with a certain residual probability; so we
  310. subtract that residual from |i|'s present probability, and repeat the
  311. process with vertex~|j| eliminated. The average of the remaining entries
  312. is still~|t|, so we can repeat this procedure until all remaining entries
  313. are exactly equal to~|t|. The rest is easy.
  314. During the calculation, we maintain two linked lists of
  315. |(prob,inx)| pairs. The |hi| list contains entries with |prob>t|,
  316. and the |lo| list contains the rest. During this part of the computation
  317. we call these list elements `nodes', and we use the field names
  318. |key| and~|j| instead of |prob| and |inx|.
  319. @<Private...@>=
  320. typedef struct node_struct {
  321.   long key; /* a numeric quantity */
  322.   struct node_struct *link; /* the next node on the list */
  323.   long j; /* a vertex number to be selected with probability $|key|/2^{30}$ */
  324. } node;
  325. static Area temp_nodes; /* nodes will be allocated in this area */
  326. static node *base_node; /* beginning of a block of nodes */
  327. @ @<Internal...@>=
  328. static magic_entry *walker(n,nn,dist,g)
  329.   long n; /* length of |dist| vector */
  330.   long nn; /* $2^{lceilmskip1mulg nrceil}$ */
  331.   register long *dist;
  332.     /* start of distribution table, which sums to $2^{30}$ */
  333.   Graph *g; /* tables will be allocated for this graph's vertices */
  334. {@+magic_entry *table; /* this will be the magic table we compute */
  335.   long t; /* average |key| value */
  336.   node *hi=NULL, *lo=NULL; /* nodes not yet included in magic table */
  337.   register node *p, *q; /* pointer variables for list manipulation */
  338.   base_node=gb_typed_alloc(nn,node,temp_nodes);
  339.   table=gb_typed_alloc(nn,magic_entry,g->aux_data);
  340.   if (!gb_trouble_code) {
  341.     @<Initialize the |hi| and |lo| lists@>;
  342.     while (hi) @<Remove a |lo| element and match it with a |hi| element;
  343.         deduct the residual probability from that |hi|~element@>;
  344.     while (lo) @<Remove a |lo| element of |key| value |t|@>;
  345.   }
  346.   gb_free(temp_nodes);
  347.   return table; /* if |gb_trouble_code| is nonzero, the table is empty */
  348. }
  349. @ @<Initialize the |hi| and |lo| lists@>=
  350. t=0x40000000/nn; /* this division is exact */
  351. p=base_node;
  352. while (nn>n) {
  353.   p->key=0;
  354.   p->link=lo;
  355.   p->j=--nn;
  356.   lo=p++;
  357. }
  358. for (dist=dist+n-1; n>0; dist--,p++) {
  359.   p->key=*dist;
  360.   p->j=--n;
  361.   if (*dist>t)
  362.     p->link=hi,@, hi=p;
  363.   else p->link=lo,@, lo=p;
  364. }
  365. @ When we change the scale factor from $2^{30}$ to $2^{31}$, we need to
  366. be careful lest integer overflow occur. The introduction of register |x| into
  367. this code removes the risk.
  368. @<Remove a |lo| element and match it with a |hi| element...@>=
  369. {@+register magic_entry *r; register long x;
  370.   p=hi,@, hi=p->link;
  371.   q=lo,@, lo=q->link;
  372.   r=table+q->j;
  373.   x=t*q->j+q->key-1;
  374.   r->prob=x+x+1;
  375.   r->inx=p->j;
  376.   /* we have just given |q->key| units of probability to vertex |q->j|,
  377.      and |t-q->key| units to vertex |p->j| */
  378.   if ((p->key-=t-q->key)>t)
  379.     p->link=hi,@, hi=p;
  380.   else p->link=lo,@, lo=p;
  381. }
  382. @ When all remaining entries have the average probability, the
  383. |inx| component need not be set, because it will never be used.
  384. @<Remove a |lo| element of |key| value |t|@>=
  385. {@+register magic_entry *r; register long x;
  386.   q=lo, lo=q->link;
  387.   r=table+q->j;
  388.   x=t*q->j+t-1;
  389.   r->prob=x+x+1;
  390.   /* that's |t| units of probability for vertex |q->j| */
  391. }
  392. @*Random bipartite graphs. The procedure call
  393. $$hbox{|random_bigraph(n1,n2,m,multi,dist1,dist2,min_len,max_len,seed)|}$$
  394. is designed to produce a pseudo-random bipartite graph
  395. with |n1| vertices in one part and |n2| in the other, having |m| edges.
  396. The remaining parameters |multi|, |dist1|, |dist2|, |min_len|, |max_len|,
  397. and |seed| have the same meaning as the analogous parameters of |random_graph|.
  398. In fact, |random_bigraph| does its work by reducing its parameters
  399. to a special case of |random_graph|. Almost all that needs to be done is
  400. to pad |dist1| with |n2| trailing zeroes and |dist2| with |n1| leading
  401. zeroes. The only slightly tricky part occurs when |dist1| and/or |dist2| are
  402. null, since non-null distribution vectors summing exactly to $2^{30}$ must then
  403. be fabricated.
  404. @<External f...@>=
  405. Graph *random_bigraph(n1,n2,m,multi,dist1,dist2,min_len,max_len,seed)
  406.   unsigned long n1,n2; /* number of vertices desired in each part */
  407.   unsigned long m; /* number of edges desired */
  408.   long multi; /* allow duplicate edges? */
  409.   long *dist1, *dist2; /* distribution of edge endpoints */
  410.   long min_len,max_len; /* bounds on random lengths */
  411.   long seed; /* random number seed */
  412. {@+unsigned long n=n1+n2; /* total number of vertices */
  413.   Area new_dists;
  414.   long *dist_from, *dist_to;
  415.   Graph *new_graph;
  416.   init_area(new_dists);
  417.   if (n1==0 || n2==0) panic(bad_specs); /* illegal options */
  418.   if (min_len>max_len) panic(very_bad_specs); /* what are you trying to do? */
  419.   if (((unsigned long)(max_len))-((unsigned long)(min_len))>=
  420.       ((unsigned long)0x80000000)) panic(bad_specs+1); /* too much range */
  421.   dist_from=gb_typed_alloc(n,long,new_dists);
  422.   dist_to=gb_typed_alloc(n,long,new_dists);
  423.   if (gb_trouble_code) {
  424.     gb_free(new_dists);
  425.     panic(no_room+2); /* no room for auxiliary distribution tables */
  426.   }
  427.   @<Compute the entries of |dist_from| and |dist_to|@>;
  428.   new_graph=random_graph(n,m,multi,0L,0L,
  429.                 dist_from,dist_to,min_len,max_len,seed);
  430.   sprintf(new_graph->id,"random_bigraph(%lu,%lu,%lu,%d,%s,%s,%ld,%ld,%ld)",@|
  431.     n1,n2,m,multi>0?1:multi<0?-1:0,dist_code(dist1),dist_code(dist2),@|
  432.     min_len,max_len,seed);
  433.   mark_bipartite(new_graph,n1);
  434.   gb_free(new_dists);
  435.   return new_graph;
  436. }
  437. @ The relevant identity we need here is the replicative law for the
  438. floor function:
  439. $$leftlfloor xover nrightrfloor+leftlfloor x+1over nrightrfloor
  440. + cdots + leftlfloor x+n-1over nrightrfloor = lfloor xrfloor,.$$
  441. @<Compute the entries...@>=
  442. {@+register long *p, *q; /* traversers of the dists */
  443.   register long k; /* vertex count */
  444.   p=dist1; q=dist_from;
  445.   if (p)
  446.     while (p<dist1+n1) *q++=*p++;
  447.   else for (k=0; k<n1; k++) *q++=(0x40000000+k)/n1;
  448.   p=dist2; q=dist_to+n1;
  449.   if (p)
  450.     while (p<dist2+n2) *q++=*p++;
  451.   else for (k=0; k<n2; k++) *q++=(0x40000000+k)/n2;
  452. }
  453. @* Random lengths. The subroutine call
  454. $$hbox{|random_lengths(g,directed,min_len,max_len,dist,seed)|}$$
  455. takes an existing graph and assigns new lengths to
  456. each of its arcs. If |dist=NULL|, the lengths will be uniformly distributed
  457. between |min_len| and |max_len| inclusive; otherwise |dist|
  458. should be a probability distribution vector of length |max_len-min_len+1|,
  459. like those in |random_graph|.
  460. If |directed=0|, pairs of arcs $uto v$ and $vto u$ will be regarded as
  461. a single edge, both arcs receiving the same length.
  462. The procedure returns a nonzero value if something goes wrong; in that
  463. case, graph |g| will not have been changed.
  464. Alias tables for generating nonuniform random lengths will survive
  465. in |g->aux_data|.
  466. @<External f...@>=
  467. long random_lengths(g,directed,min_len,max_len,dist,seed)
  468.   Graph *g; /* graph whose lengths will be randomized */
  469.   long directed; /* is it directed? */
  470.   long min_len,max_len; /* bounds on random lengths */
  471.   long *dist; /* distribution of lengths */
  472.   long seed; /* random number seed */
  473. {@+register Vertex *u,*v; /* current vertices of interest */
  474.   register Arc *a; /* current arc of interest */
  475.   long nn=1, kk=31; /* variables for nonuniform generation */
  476.   magic_entry *dist_table; /* alias table for nonuniform generation */
  477.   if (g==NULL) return missing_operand; /* where is |g|? */
  478.   gb_init_rand(seed);
  479.   if (min_len>max_len) return very_bad_specs; /* what are you trying to do? */
  480.   if (((unsigned long)(max_len))-((unsigned long)(min_len))>=
  481.       ((unsigned long)0x80000000)) return bad_specs; /* too much range */
  482.   @<Check |dist| for validity, and set up the |dist_table|@>;
  483.   sprintf(buffer,",%d,%ld,%ld,%s,%ld)",directed?1:0,@|
  484.      min_len,max_len,dist_code(dist),seed);
  485.   make_compound_id(g,"random_lengths(",g,buffer);
  486.   @<Run through all arcs and assign new lengths@>;
  487.   return 0;
  488. }
  489. @ @<Private dec...@>=
  490. static char buffer[]="1,-1000000001,-1000000000,dist,1000000000)";
  491. @ @<Check |dist| for validity...@>=
  492. if (dist) {@+register long acc; /* sum of probabilities */
  493.   register long *p; /* pointer to current probability of interest */
  494.   register long n=max_len-min_len+1;
  495.   for (acc=0,p=dist; p<dist+n; p++) {
  496.     if (*p<0) return -1; /* negative probability */
  497.     if (*p>0x40000000-acc) return 1; /* probability too high */
  498.     acc+=*p;
  499.   }
  500.   if (acc!=0x40000000) return 2; /* probabilities don't sum to 1 */
  501.   while (nn<n) nn+=nn,kk--;
  502.   dist_table=walker(n,nn,dist,g);
  503.   if (gb_trouble_code) {
  504.     gb_trouble_code=0;
  505.     return alloc_fault; /* not enough room to generate the magic tables */
  506.   }
  507. }
  508. @ @<Run through all arcs and assign new lengths@>=
  509. for (u=g->vertices;u<g->vertices+g->n;u++)
  510.   for (a=u->arcs;a;a=a->next) {
  511.     v=a->tip;
  512.     if (directed==0 && u>v) a->len=(a-1)->len;
  513.     else {@+register long len; /* a random length */
  514.       if (dist==0) len=rand_len;
  515.       else {@+long uu=gb_next_rand();
  516.         long k=uu>>kk;
  517.         magic_entry *magic=dist_table+k;
  518.         if (uu<=magic->prob) len=min_len+k;
  519.         else len=min_len+magic->inx;
  520.       }
  521.       a->len=len;
  522.       if (directed==0 && u==v && a->next==a+1) (++a)->len=len;
  523.     }
  524.   }
  525. @* Index. Here is a list that shows where the identifiers of this program are
  526. defined and used.