lily/page-breaking.cc

   1 /*
   2   page-breaking.cc -- implement a superclass and utility
   3   functions shared by various page-breaking algorithms
   4
   5   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   6
   7   (c) 2006--2007 Joe Neeman <joeneeman@gmail.com>
   8 */
   9
  10 #include "page-breaking.hh"
  11
  12 #include "international.hh"
  13 #include "item.hh"
  14 #include "output-def.hh"
  15 #include "page-spacing.hh"
  16 #include "paper-book.hh"
  17 #include "paper-score.hh"
  18 #include "paper-system.hh"
  19 #include "system.hh"
  20 #include "warn.hh"
  21
  22 /* for each forbidden page break, merge the systems around it into one system. */
  23 static vector<Line_details>
  24 compress_lines (const vector<Line_details> &orig)
  25 {
  26   vector<Line_details> ret;
  27
  28   for (vsize i = 0; i < orig.size (); i++)
  29     {
  30       if (ret.size () && !scm_is_symbol (ret.back ().page_permission_))
  31         {
  32           Line_details const &old = ret.back ();
  33           Line_details compressed = orig[i];
  34           compressed.extent_[DOWN] = old.extent_[DOWN];
  35           compressed.extent_[UP] = old.extent_[UP] + orig[i].extent_.length () + old.padding_;
  36           compressed.space_ += old.space_;
  37           compressed.inverse_hooke_ += old.inverse_hooke_;
  38
  39           /* we don't need the force_ field for the vertical spacing,
  40              so we use force_ = n to signal that the line was compressed,
  41              reducing the number of lines by n (and force_ = 0 otherwise).
  42              This makes uncompression much easier. */
  43           compressed.force_ = old.force_ + 1;
  44           ret.back () = compressed;
  45         }
  46       else
  47         {
  48           ret.push_back (orig[i]);
  49           ret.back ().force_ = 0;
  50         }
  51     }
  52   return ret;
  53 }
  54
  55 /* translate the number of systems-per-page into something meaningful for
  56    the uncompressed lines.
  57 */
  58 static vector<vsize>
  59 uncompress_solution (vector<vsize> const &systems_per_page,
  60                      vector<Line_details> const &compressed)
  61 {
  62   vector<vsize> ret;
  63   vsize start_sys = 0;
  64
  65   for (vsize i = 0; i < systems_per_page.size (); i++)
  66     {
  67       int compressed_count = 0;
  68       for (vsize j = start_sys; j < start_sys + systems_per_page[i]; j++)
  69         compressed_count += (int)compressed[j].force_;
  70
  71       ret.push_back (systems_per_page[i] + compressed_count);
  72       start_sys += systems_per_page[i];
  73     }
  74   return ret;
  75 }
  76
  77 /* for Page_breaking, the start index (when we are dealing with the stuff
  78    between a pair of breakpoints) refers to the break_ index of the end of
  79    the previous page. So the system index of the start of the current page
  80    could either be the same as the end of the previous page or one more than
  81    it. */
  82
  83 /* Turn a break index into the sys index that starts the next page */
  84 vsize
  85 Page_breaking::next_system (Break_position const &break_pos) const
  86 {
  87   vsize sys = break_pos.sys_;
  88
  89   if (sys == VPOS) /* beginning of the book */
  90     return 0;
  91   if (all_[sys].pscore_ && !break_pos.score_ender_)
  92     return sys; /* the score overflows the previous page */
  93   return sys + 1; /* this page starts with a new sys */
  94 }
  95
  96 Page_breaking::Page_breaking (Paper_book *pb, Break_predicate is_break)
  97 {
  98   book_ = pb;
  99   ragged_ = to_boolean (pb->paper_->c_variable ("ragged"));
 100   ragged_last_ = to_boolean (pb->paper_->c_variable ("ragged-last"));
 101   create_system_list ();
 102   find_chunks_and_breaks (is_break);
 103 }
 104
 105 Page_breaking::~Page_breaking ()
 106 {
 107 }
 108
 109 bool
 110 Page_breaking::ragged () const
 111 {
 112   return ragged_;
 113 }
 114
 115 bool
 116 Page_breaking::ragged_last () const
 117 {
 118   return ragged_last_;
 119 }
 120
 121 /* translate indices into breaks_ into start-end parameters for the line breaker */
 122 void
 123 Page_breaking::line_breaker_args (vsize sys,
 124                                   Break_position const &start,
 125                                   Break_position const &end,
 126                                   vsize *line_breaker_start,
 127                                   vsize *line_breaker_end)
 128 {
 129   assert (all_[sys].pscore_);
 130   assert (next_system (start) <= sys && sys <= end.sys_);
 131
 132   if (start.sys_ == sys)
 133     *line_breaker_start = start.score_break_;
 134   else
 135     *line_breaker_start = 0;
 136
 137   if (end.sys_ == sys)
 138     *line_breaker_end = end.score_break_;
 139   else
 140     *line_breaker_end = VPOS;
 141 }
 142
 143 void
 144 Page_breaking::break_into_pieces (vsize start_break, vsize end_break, Line_division const &div)
 145 {
 146   vector<Break_position> chunks = chunk_list (start_break, end_break);
 147   bool ignore_div = false;
 148   if (chunks.size () != div.size () + 1)
 149     {
 150       programming_error ("did not find a valid page breaking configuration");
 151       ignore_div = true;
 152     }
 153
 154   for (vsize i = 0; i + 1 < chunks.size (); i++)
 155     {
 156       vsize sys = next_system (chunks[i]);
 157       if (all_[sys].pscore_)
 158         {
 159           vsize start;
 160           vsize end;
 161           line_breaker_args (sys, chunks[i], chunks[i+1], &start, &end);
 162
 163           vector<Column_x_positions> pos = ignore_div
 164             ? line_breaking_[sys].best_solution (start, end)
 165             : line_breaking_[sys].solve (start, end, div[i]);
 166           all_[sys].pscore_->root_system ()->break_into_pieces (pos);
 167         }
 168     }
 169 }
 170
 171 SCM
 172 Page_breaking::systems ()
 173 {
 174   SCM ret = SCM_EOL;
 175   for (vsize sys = 0; sys < all_.size (); sys++)
 176     {
 177       if (all_[sys].pscore_)
 178         {
 179           all_[sys].pscore_->root_system ()->do_break_substitution_and_fixup_refpoints ();
 180           SCM lines = all_[sys].pscore_->root_system ()->get_broken_system_grobs ();
 181           ret = scm_cons (lines, ret);
 182         }
 183       else
 184         {
 185           Prob *pb = all_[sys].prob_;
 186           ret = scm_cons (scm_list_1 (pb->self_scm ()), ret);
 187           pb->unprotect ();
 188         }
 189     }
 190   return scm_append (scm_reverse (ret));
 191 }
 192
 193 Real
 194 Page_breaking::page_height (int page_num, bool last) const
 195 {
 196   SCM mod = scm_c_resolve_module ("scm page");
 197   SCM calc_height = scm_c_module_lookup (mod, "calc-printable-height");
 198   SCM make_page = scm_c_module_lookup (mod, "make-page");
 199
 200   calc_height = scm_variable_ref (calc_height);
 201   make_page = scm_variable_ref (make_page);
 202
 203   SCM page = scm_apply_0 (make_page, scm_list_n (
 204                   book_->self_scm (),
 205                   ly_symbol2scm ("page-number"), scm_from_int (page_num),
 206                   ly_symbol2scm ("is-last"), scm_from_bool (last),
 207                   SCM_UNDEFINED));
 208   SCM height = scm_apply_1 (calc_height, page, SCM_EOL);
 209   return scm_to_double (height) - scm_to_double (book_->paper_->c_variable ("page-top-space"));
 210 }
 211
 212 SCM
 213 Page_breaking::breakpoint_property (vsize breakpoint, char const *str)
 214 {
 215   Break_position const &pos = breaks_[breakpoint];
 216
 217   if (pos.sys_ == VPOS)
 218     return SCM_EOL;
 219   if (all_[pos.sys_].pscore_)
 220     return pos.col_->get_property (str);
 221   return all_[pos.sys_].prob_->get_property (str);
 222 }
 223
 224 SCM
 225 Page_breaking::make_pages (vector<vsize> lines_per_page, SCM systems)
 226 {
 227   SCM layout_module = scm_c_resolve_module ("scm layout-page-layout");
 228   SCM page_module = scm_c_resolve_module ("scm page");
 229
 230   SCM make_page = scm_c_module_lookup (layout_module, "stretch-and-draw-page");
 231   SCM page_stencil = scm_c_module_lookup (page_module, "page-stencil");
 232   make_page = scm_variable_ref (make_page);
 233   page_stencil = scm_variable_ref (page_stencil);
 234
 235   SCM book = book_->self_scm ();
 236   bool ragged_all = to_boolean (book_->paper_->c_variable ("ragged-bottom"));
 237   bool ragged_last = to_boolean (book_->paper_->c_variable ("ragged-last-bottom"));
 238   int first_page_number = robust_scm2int (book_->paper_->c_variable ("first-page-number"), 1);
 239   SCM ret = SCM_EOL;
 240
 241   for (vsize i = 0; i < lines_per_page.size (); i++)
 242     {
 243       SCM page_num = scm_from_int (i + first_page_number);
 244       SCM last = scm_from_bool (i == lines_per_page.size () - 1);
 245       SCM ragged = scm_from_bool (ragged_all || (to_boolean (last) && ragged_last));
 246       SCM line_count = scm_from_int (lines_per_page[i]);
 247       SCM lines = scm_list_head (systems, line_count);
 248       SCM page = scm_apply_0 (make_page,
 249                               scm_list_n (book, lines, page_num, ragged, last, SCM_UNDEFINED));
 250
 251       scm_apply_1 (page_stencil, page, SCM_EOL);
 252       ret = scm_cons (page, ret);
 253       systems = scm_list_tail (systems, line_count);
 254     }
 255   ret = scm_reverse (ret);
 256   return ret;
 257 }
 258
 259 /* The page-turn-page-breaker needs to have a line-breaker between any two
 260    columns with non-NULL page-turn-permission.
 261
 262    The optimal-breaker needs to have a line-breaker between any two columns
 263    with page-break-permission = 'force.
 264
 265    By using a grob predicate, we can accommodate both of these uses.
 266 */
 267 void
 268 Page_breaking::create_system_list ()
 269 {
 270   SCM specs = book_->get_system_specs ();
 271   for (SCM s = specs; scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
 272     {
 273       if (Paper_score *ps = dynamic_cast<Paper_score*> (unsmob_music_output (scm_car (s))))
 274         {
 275           SCM system_count = ps->layout ()->c_variable ("system-count");
 276
 277           if (scm_is_number (system_count))
 278             s = scm_append (scm_list_3 (scm_list_1 (scm_car (s)),
 279                                         scm_vector_to_list (ps->get_paper_systems ()),
 280                                         scm_cdr (s)));
 281           else
 282             all_.push_back (System_spec (ps));
 283         }
 284       else
 285         {
 286           Prob *pb = unsmob_prob (scm_car (s));
 287           assert (pb);
 288
 289           pb->protect ();
 290           all_.push_back (System_spec (pb));
 291         }
 292     }
 293 }
 294
 295 void
 296 Page_breaking::find_chunks_and_breaks (Break_predicate is_break)
 297 {
 298   SCM force_sym = ly_symbol2scm ("force");
 299
 300   chunks_.push_back (Break_position ());
 301   breaks_.push_back (Break_position ());
 302
 303   for (vsize i = 0; i < all_.size (); i++)
 304     {
 305       if (all_[i].pscore_)
 306         {
 307           vector<Grob*> cols = all_[i].pscore_->root_system ()->used_columns ();
 308           vector<vsize> line_breaker_columns;
 309           line_breaker_columns.push_back (0);
 310
 311           for (vsize j = 1; j < cols.size (); j++)
 312             {
 313               bool last = j == cols.size () - 1;
 314               bool break_point = is_break (cols[j]);
 315               bool chunk_end = cols[j]->get_property ("page-break-permission") == force_sym;
 316               Break_position cur_pos = Break_position (i,
 317                                                        line_breaker_columns.size (),
 318                                                        cols[j],
 319                                                        last);
 320
 321               if (break_point || (i == all_.size () - 1 && last))
 322                 breaks_.push_back (cur_pos);
 323               if (chunk_end || last)
 324                 chunks_.push_back (cur_pos);
 325
 326               if ((break_point || chunk_end) && !last)
 327                 line_breaker_columns.push_back (j);
 328             }
 329           line_breaking_.push_back (Constrained_breaking (all_[i].pscore_, line_breaker_columns));
 330         }
 331       else
 332         {
 333           /* TODO: we want some way of applying Break_p to a prob? */
 334           if (i == all_.size () - 1)
 335             breaks_.push_back (Break_position (i));
 336
 337           chunks_.push_back (Break_position (i));
 338           line_breaking_.push_back (Constrained_breaking (NULL));
 339         }
 340     }
 341 }
 342
 343 vector<Break_position>
 344 Page_breaking::chunk_list (vsize start_index, vsize end_index)
 345 {
 346   Break_position start = breaks_[start_index];
 347   Break_position end = breaks_[end_index];
 348
 349   vsize i;
 350   for (i = 0; i < chunks_.size () && chunks_[i] <= start; i++)
 351     ;
 352
 353   vector<Break_position> ret;
 354   ret.push_back (start);
 355   for (; i < chunks_.size () && chunks_[i] < end; i++)
 356     ret.push_back (chunks_[i]);
 357   ret.push_back (end);
 358   return ret;
 359 }
 360
 361 vsize
 362 Page_breaking::min_system_count (vsize start, vsize end)
 363 {
 364   vector<Break_position> chunks = chunk_list (start, end);
 365   Line_division div = system_count_bounds (chunks, true);
 366   vsize ret = 0;
 367
 368   for (vsize i = 0; i < div.size (); i++)
 369     ret += div[i];
 370   return ret;
 371 }
 372
 373 vsize
 374 Page_breaking::max_system_count (vsize start, vsize end)
 375 {
 376   vector<Break_position> chunks = chunk_list (start, end);
 377   Line_division div = system_count_bounds (chunks, false);
 378   vsize ret = 0;
 379
 380   for (vsize i = 0; i < div.size (); i++)
 381     ret += div[i];
 382   return ret;
 383 }
 384
 385 Page_breaking::Line_division
 386 Page_breaking::system_count_bounds (vector<Break_position> const &chunks, bool min)
 387 {
 388   assert (chunks.size () >= 2);
 389
 390   Line_division ret;
 391   ret.resize (chunks.size () - 1, 1);
 392
 393   for (vsize i = 0; i + 1 < chunks.size (); i++)
 394     {
 395       vsize sys = next_system (chunks[i]);
 396       if (all_[sys].pscore_)
 397         {
 398           vsize start;
 399           vsize end;
 400           line_breaker_args (sys, chunks[i], chunks[i+1], &start, &end);
 401           ret[i] = min
 402             ? line_breaking_[sys].min_system_count (start, end)
 403             : line_breaking_[sys].max_system_count (start, end);
 404         }
 405     }
 406
 407   return ret;
 408 }
 409
 410 void
 411 Page_breaking::set_current_breakpoints (vsize start,
 412                                         vsize end,
 413                                         vsize system_count,
 414                                         Line_division lower_bound,
 415                                         Line_division upper_bound)
 416 {
 417   current_chunks_ = chunk_list (start, end);
 418   current_start_breakpoint_ = start;
 419   current_end_breakpoint_ = end;
 420   clear_line_details_cache ();
 421
 422   if (!lower_bound.size ())
 423     lower_bound = system_count_bounds (current_chunks_, true);
 424   if (!upper_bound.size ())
 425     upper_bound = system_count_bounds (current_chunks_, false);
 426
 427   assert (lower_bound.size () == current_chunks_.size () - 1);
 428   assert (upper_bound.size () == current_chunks_.size () - 1);
 429
 430   Line_division work_in_progress;
 431   current_configurations_.clear ();
 432   line_divisions_rec (system_count,
 433                       lower_bound,
 434                       upper_bound,
 435                       &work_in_progress);
 436 }
 437
 438 vsize
 439 Page_breaking::current_configuration_count () const
 440 {
 441   return current_configurations_.size ();
 442 }
 443
 444 void
 445 Page_breaking::cache_line_details (vsize configuration_index)
 446 {
 447   if (cached_configuration_index_ != configuration_index)
 448     {
 449       SCM padding_scm = book_->paper_->c_variable ("page-breaking-between-system-padding");
 450       if (!scm_is_number (padding_scm))
 451         padding_scm = book_->paper_->c_variable ("between-system-padding");
 452       Real padding = robust_scm2double (padding_scm, 0.0);
 453
 454       Line_division &div = current_configurations_[configuration_index];
 455       uncompressed_line_details_.clear ();
 456       for (vsize i = 0; i + 1 < current_chunks_.size (); i++)
 457         {
 458           vsize sys = next_system (current_chunks_[i]);
 459           if (all_[sys].pscore_)
 460             {
 461               vsize start;
 462               vsize end;
 463               line_breaker_args (sys, current_chunks_[i], current_chunks_[i+1], &start, &end);
 464
 465               vector<Line_details> details = line_breaking_[sys].line_details (start, end, div[i]);
 466               uncompressed_line_details_.insert (uncompressed_line_details_.end (), details.begin (), details.end ());
 467             }
 468           else
 469             {
 470               assert (div[i] == 1);
 471               uncompressed_line_details_.push_back (Line_details (all_[sys].prob_));
 472               uncompressed_line_details_.back ().padding_ = padding;
 473             }
 474         }
 475       cached_line_details_ = compress_lines (uncompressed_line_details_);
 476     }
 477 }
 478
 479 void
 480 Page_breaking::clear_line_details_cache ()
 481 {
 482   cached_configuration_index_ = VPOS;
 483   cached_line_details_.clear ();
 484   uncompressed_line_details_.clear ();
 485 }
 486
 487 void
 488 Page_breaking::line_divisions_rec (vsize system_count,
 489                                    Line_division const &min_sys,
 490                                    Line_division const &max_sys,
 491                                    Line_division *cur_division)
 492 {
 493   vsize my_index = cur_division->size ();
 494   vsize others_min = 0;
 495   vsize others_max = 0;
 496
 497   for (vsize i = my_index + 1; i < min_sys.size (); i++)
 498     {
 499       others_min += min_sys[i];
 500       others_max += max_sys[i];
 501     }
 502   others_max = min (others_max, system_count);
 503   vsize real_min = max (min_sys[my_index], system_count - others_max);
 504   vsize real_max = min (max_sys[my_index], system_count - others_min);
 505
 506   if (real_min > real_max || real_min <= 0)
 507     {
 508       /* this should never happen within a recursive call. If it happens
 509          at all, it means that we were called with an unsolvable problem
 510          and we should return an empty result */
 511       assert (my_index == 0);
 512       return;
 513     }
 514
 515   for (vsize i = real_min; i <= real_max; i++)
 516     {
 517       cur_division->push_back (i);
 518       if (my_index == min_sys.size () - 1)
 519         current_configurations_.push_back (*cur_division);
 520       else
 521         line_divisions_rec (system_count - i, min_sys, max_sys, cur_division);
 522       cur_division->pop_back ();
 523     }
 524 }
 525
 526 vsize
 527 Page_breaking::min_page_count (vsize configuration, vsize first_page_num)
 528 {
 529   vsize ret = 1;
 530   Real cur_rod_height = 0;
 531   Real cur_spring_height = 0;
 532   Real cur_page_height = page_height (first_page_num, false);
 533
 534   cache_line_details (configuration);
 535   for (vsize i = 0; i < cached_line_details_.size (); i++)
 536     {
 537       Real ext_len = cached_line_details_[i].extent_.length ();
 538       Real next_rod_height = cur_rod_height + ext_len
 539         + ((cur_rod_height > 0) ? cached_line_details_[i].padding_: 0);
 540       Real next_spring_height = cur_spring_height + line_space (cached_line_details_[i]);
 541       Real next_height = next_rod_height + (ragged () ? next_spring_height : 0);
 542
 543
 544       if ((next_height > cur_page_height && cur_rod_height > 0)
 545           || (i > 0
 546               && cached_line_details_[i-1].page_permission_ == ly_symbol2scm ("force")))
 547         {
 548           cur_rod_height = ext_len;
 549           cur_spring_height = line_space (cached_line_details_[i]);
 550           cur_page_height = page_height (first_page_num + ret, false);
 551           ret++;
 552         }
 553       else
 554         {
 555           cur_rod_height = next_rod_height;
 556           cur_spring_height = next_spring_height;
 557         }
 558     }
 559
 560   /* there are two potential problems with the last page (because we didn't know
 561      it was the last page until after we managed to fit all the systems to it):
 562      - we are ragged-last but the last page has a compressed spring
 563      - the value returned by page_height (num, true) is smaller than the
 564        value returned by page_height (num, false) and it causes the page not to
 565        fit.
 566
 567      In either case, we just need to add one more page. This is because the last
 568      line will always fit on the extra page and by adding one more page to the
 569      end, the previous page is no longer the last page, so our previous
 570      calculations that treated it as a non-last page were ok.
 571   */
 572
 573   cur_page_height = page_height (first_page_num + ret - 1, true);
 574   Real cur_height = cur_rod_height + ((ragged_last () || ragged ()) ? cur_spring_height : 0);
 575   if (cur_height > cur_page_height
 576       /* don't increase the page count if the last page had only one system */
 577       && cur_rod_height > cached_line_details_.back ().extent_.length ())
 578     ret++;
 579
 580   assert (ret <= cached_line_details_.size ());
 581   return ret;
 582 }
 583
 584 Spacing_result
 585 Page_breaking::space_systems_on_n_pages (vsize configuration, vsize n, vsize first_page_num)
 586 {
 587   Spacing_result ret;
 588   assert (n >= min_page_count (configuration, first_page_num));
 589
 590   cache_line_details (configuration);
 591   if (n > cached_line_details_.size ())
 592     return Spacing_result ();
 593   if (n == 1)
 594     ret = space_systems_on_1_page (cached_line_details_,
 595                                    page_height (first_page_num, last ()),
 596                                    ragged () || (last () && ragged_last ()));
 597   else if (n == 2)
 598     ret = space_systems_on_2_pages (configuration, first_page_num);
 599   else
 600     {
 601       Page_spacer ps (cached_line_details_, first_page_num, this);
 602       ret = ps.solve (n);
 603     }
 604
 605   return finalize_spacing_result (configuration, ret);
 606 }
 607
 608 Real
 609 Page_breaking::blank_page_penalty () const
 610 {
 611   SCM penalty_sym = last () ? ly_symbol2scm ("blank-last-page-force") : ly_symbol2scm ("blank-page-force");
 612   return robust_scm2double (book_->paper_->lookup_variable (penalty_sym), 0.0);
 613 }
 614
 615 Spacing_result
 616 Page_breaking::space_systems_on_n_or_one_more_pages (vsize configuration, vsize n, vsize first_page_num)
 617 {
 618   Spacing_result n_res = space_systems_on_n_pages (configuration, n, first_page_num);
 619   Spacing_result m_res = space_systems_on_n_pages (configuration, n+1, first_page_num);
 620   Real penalty = blank_page_penalty ();
 621   n_res.demerits_ += penalty;
 622   n_res.force_.back () += penalty;
 623
 624   if (m_res.demerits_ < n_res.demerits_)
 625     return m_res;
 626   return n_res;
 627 }
 628
 629 Spacing_result
 630 Page_breaking::space_systems_on_best_pages (vsize configuration, vsize first_page_num)
 631 {
 632   vsize min_p_count = min_page_count (configuration, first_page_num);
 633   Real odd_pages_penalty = blank_page_penalty ();
 634
 635   cache_line_details (configuration);
 636   Page_spacer ps (cached_line_details_, first_page_num, this);
 637   Spacing_result best = ps.solve (min_p_count);
 638   best.force_.back () += (min_p_count % 2) ? odd_pages_penalty : 0;
 639   best.demerits_ += (min_p_count % 2) ? odd_pages_penalty : 0;
 640
 641   for (vsize i = min_p_count+1; i <= cached_line_details_.size (); i++)
 642     {
 643       Spacing_result cur = ps.solve (i);
 644       cur.demerits_ += (i % 2) ? odd_pages_penalty : 0;
 645       if (cur.demerits_ < best.demerits_)
 646         best = cur;
 647     }
 648
 649   return finalize_spacing_result (configuration, best);
 650 }
 651
 652 /* Calculate demerits and fix res.systems_per_page_ so that
 653    it refers to the original line numbers, not the ones given by compress_lines (). */
 654 Spacing_result
 655 Page_breaking::finalize_spacing_result (vsize configuration, Spacing_result res)
 656 {
 657   cache_line_details (configuration);
 658   res.systems_per_page_ = uncompress_solution (res.systems_per_page_, cached_line_details_);
 659
 660   Real line_force = 0;
 661   Real line_penalty = 0;
 662   Real page_force = 0;
 663   Real page_weighting = robust_scm2double (book_->paper_->c_variable ("page-spacing-weight"), 10);
 664
 665   for (vsize i = 0; i < uncompressed_line_details_.size (); i++)
 666     {
 667       line_force += uncompressed_line_details_[i].force_ * uncompressed_line_details_[i].force_;
 668       line_penalty += uncompressed_line_details_[i].break_penalty_;
 669     }
 670
 671   for (vsize i = 0; i < res.force_.size (); i++)
 672     {
 673       Real f = res.force_[i];
 674       if (isinf (f) && res.systems_per_page_[i] == 1)
 675         f = 20000;
 676
 677       page_force += f * f;
 678     }
 679
 680   /* for a while we tried averaging page and line forces across pages instead
 681      of summing them, but it caused a problem: if there is a single page
 682      with a very bad page force (for example because of a forced page break),
 683      the page breaker will put in a _lot_ of pages so that the bad force
 684      becomes averaged out over many pages. */
 685   res.demerits_ = line_force + line_penalty + (page_force + res.penalty_) * page_weighting;
 686   return res;
 687
 688 }
 689
 690 /* the cases for page_count = 1 or 2 can be done in O (n) time. Since they
 691    are by far the most common cases, we have special functions for them.
 692
 693    space_systems_on_1_page has a different calling convention than most of the
 694    space_systems functions. This is because space_systems_on_1_page is (unlike
 695    the other space_systems functions) sometimes called on subsets of a full
 696    configuration. */
 697 Spacing_result
 698 Page_breaking::space_systems_on_1_page (vector<Line_details> const &lines, Real page_height, bool ragged)
 699 {
 700   Page_spacing space (page_height);
 701   Spacing_result ret;
 702
 703   for (vsize i = 0; i < lines.size (); i++)
 704     space.append_system (lines[i]);
 705
 706   ret.systems_per_page_.push_back (lines.size ());
 707   ret.force_.push_back (ragged ? min (space.force_, 0.0) : space.force_);
 708   ret.penalty_ = lines.back ().page_penalty_ + lines.back ().turn_penalty_;
 709
 710   /* don't do finalize_spacing_result () because we are only an internal function */
 711   return ret;
 712 }
 713
 714 Spacing_result
 715 Page_breaking::space_systems_on_2_pages (vsize configuration, vsize first_page_num)
 716 {
 717   Real page1_height = page_height (first_page_num, false);
 718   Real page2_height = page_height (first_page_num+1, last ());
 719   bool ragged1 = ragged ();
 720   bool ragged2 = ragged () || (last () && ragged_last ());
 721
 722   /* if there is a forced break, this reduces to 2 1-page problems */
 723   cache_line_details (configuration);
 724   for (vsize i = 0; i + 1 < cached_line_details_.size (); i++)
 725     if (cached_line_details_[i].page_permission_ == ly_symbol2scm ("force"))
 726       {
 727         vector<Line_details> lines1 (cached_line_details_.begin (), cached_line_details_.begin () + i + 1);
 728         vector<Line_details> lines2 (cached_line_details_.begin () + i + 1, cached_line_details_.end ());
 729         Spacing_result p1 = space_systems_on_1_page (lines1, page1_height, ragged1);
 730         Spacing_result p2 = space_systems_on_1_page (lines2, page2_height, ragged2);
 731
 732         p1.systems_per_page_.push_back (p2.systems_per_page_[0]);
 733         p1.force_.push_back (p2.force_[0]);
 734         p1.penalty_ += p2.penalty_ - cached_line_details_[i].turn_penalty_;
 735         return p1;
 736       }
 737
 738   vector<Real> page1_force;
 739   vector<Real> page2_force;
 740   Page_spacing page1 (page1_height);
 741   Page_spacing page2 (page2_height);
 742
 743   page1_force.resize (cached_line_details_.size () - 1, infinity_f);
 744   page2_force.resize (cached_line_details_.size () - 1, infinity_f);
 745
 746   /* find the page 1 and page 2 forces for each page-breaking position */
 747   for (vsize i = 0; i < page1_force.size (); i++)
 748     {
 749       page1.append_system (cached_line_details_[i]);
 750       page2.prepend_system (cached_line_details_[cached_line_details_.size () - 1 - i]);
 751       page1_force[i] = (ragged1 && page1.force_ < 0 && i > 0) ? infinity_f : page1.force_;
 752
 753       if (ragged2)
 754         page2_force[page2_force.size () - 1 - i] =
 755           (page2.force_ < 0 && i + 1 < page1_force.size ()) ? infinity_f : 0;
 756       else
 757         page2_force[page2_force.size () - 1 - i] = page2.force_;
 758     }
 759
 760   /* find the position that minimises the sum of the page forces */
 761   vsize best_sys_count = 1;
 762   Real best_demerits = infinity_f;
 763   for (vsize i = 0; i < page1_force.size (); i++)
 764     {
 765       Real dem = page1_force[i] * page1_force[i]
 766         + page2_force[i] * page2_force[i]
 767         + cached_line_details_[i+1].page_penalty_
 768         + cached_line_details_.back ().page_penalty_ + cached_line_details_.back ().turn_penalty_;
 769       if (dem < best_demerits)
 770         {
 771           best_demerits = dem;
 772           best_sys_count = i+1;
 773         }
 774     }
 775
 776   Spacing_result ret;
 777   ret.systems_per_page_.push_back (best_sys_count);
 778   ret.systems_per_page_.push_back (cached_line_details_.size () - best_sys_count);
 779   ret.force_.push_back (page1_force[best_sys_count-1]);
 780   ret.force_.push_back (page2_force[best_sys_count-1]);
 781   ret.penalty_ = cached_line_details_[best_sys_count-1].page_penalty_
 782     + cached_line_details_.back ().page_penalty_
 783     + cached_line_details_.back ().turn_penalty_;
 784
 785   /* don't do finalize_spacing_result () because we are only an internal function */
 786   return ret;
 787 }
 788
 789 bool
 790 Page_breaking::all_lines_stretched (vsize configuration)
 791 {
 792   cache_line_details (configuration);
 793   for (vsize i = 0; i < cached_line_details_.size (); i++)
 794     if (cached_line_details_[i].force_ < 0)
 795       return false;
 796
 797   return true;
 798 }
 799
 800 Page_breaking::Line_division
 801 Page_breaking::current_configuration (vsize configuration_index) const
 802 {
 803   return current_configurations_[configuration_index];
 804 }
 805
 806 bool Page_breaking::last () const
 807 {
 808   return current_end_breakpoint_ == breaks_.size () - 1;
 809 }