]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/simple-spacer.cc
Fix some bugs in the dynamic engraver and PostScript backend
[lilypond.git] / lily / simple-spacer.cc
index 5f21a62a3b040186ae30dfbcb7de86cbf623e4b6..0c595f1d94b165c66a652ef31918f843f1892f67 100644 (file)
@@ -3,23 +3,23 @@
 
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
 
-  (c) 1999--2005 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  (c) 1999--2006 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
 
   TODO:
   - add support for different stretch/shrink constants?
 */
 
 #include <cstdio>
-#include <math.h>
 
+#include "column-x-positions.hh"
+#include "dimensions.hh"
+#include "international.hh"
 #include "libc-extension.hh"   // isinf
-#include "simple-spacer.hh"
 #include "paper-column.hh"
+#include "simple-spacer.hh"
+#include "spaceable-grob.hh"
 #include "spring.hh"
 #include "warn.hh"
-#include "column-x-positions.hh"
-#include "spaceable-grob.hh"
-#include "dimensions.hh"
 
 /*
   A simple spacing constraint solver. The approach:
 
 Simple_spacer::Simple_spacer ()
 {
-  /*
-    Give an extra penalty for compression. Needed to avoid compressing
-    tightly spaced lines.
-  */
-  active_count_ = 0;
   force_ = 0.;
-  indent_ = 0.0;
-  default_space_ = 20 PT;
+  fits_ = true;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::force ()
+{
+  return force_;
+}
+
+bool
+Simple_spacer::fits ()
+{
+  return fits_;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::rod_force (int l, int r, Real dist)
+{
+  Real c = range_stiffness (l, r);
+  Real d = range_ideal_len (l, r);
+  Real block_stretch = dist - d;
+  return c * block_stretch;
 }
 
 void
@@ -78,33 +93,20 @@ Simple_spacer::add_rod (int l, int r, Real dist)
       return;
     }
 
-  Real c = range_stiffness (l, r);
-  if (isinf (c))
+  Real block_force = rod_force (l, r, dist);
+
+  if (isinf (block_force))
     {
-      /*
-       If a spring is fixed, we have to do something here:
-       we let the rod override the spring.
-      */
-      Real total_dist = 0.;
-      for (int i = l; i < r; i++)
-       total_dist += springs_[i].ideal_;
-
-      if (total_dist < dist)
+      Real spring_dist = range_ideal_len (l, r);
+      if (spring_dist < dist)
        for (int i = l; i < r; i++)
-         springs_[i].ideal_ *= dist / total_dist;
+         springs_[i].ideal_ *= dist / spring_dist;
 
       return;
     }
-
-  Real d = range_ideal_len (l, r);
-  Real block_stretch = dist - d;
-
-  Real block_force = c * block_stretch;
-  force_ = force_ >? block_force;
-
+  force_ = max (force_, block_force);
   for (int i = l; i < r; i++)
-    springs_[i].block_force_ = block_force >?
-      springs_[i].block_force_;
+    springs_[i].block_force_ = max (block_force, springs_[i].block_force_);
 }
 
 Real
@@ -121,124 +123,121 @@ Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r) const
 {
   Real den = 0.0;
   for (int i = l; i < r; i++)
-    {
-      if (springs_[i].is_active_)
-       den += 1 / springs_[i].hooke_;
-    }
+    den += springs_[i].inverse_hooke_;
 
   return 1 / den;
 }
 
 Real
-Simple_spacer::active_blocking_force () const
+Simple_spacer::configuration_length () const
 {
-  Real bf = -infinity_f;
-  for (int i = 0; i < springs_.size (); i++)
-    if (springs_[i].is_active_)
-      {
-       bf = bf >? springs_[i].block_force_;
-      }
-  return bf;
+  Real l = 0.;
+  for (vsize i = 0; i < springs_.size (); i++)
+    l += springs_[i].length (force_);
+
+  return l;
 }
 
-Real
-Simple_spacer::active_springs_stiffness () const
+void
+Simple_spacer::solve (Real line_len, bool ragged)
 {
-  Real stiff = range_stiffness (0, springs_.size ());
-  if (isinf (stiff))
-    {
-      /*
-       all springs are inactive. Take the stiffness of the
-       latest spring to block.
-      */
-
-      Real max_block_force = -infinity_f;
-      int max_i = -1;
-      for (int i = 0; i < springs_.size (); i++)
-       {
-         if (springs_[i].block_force_ > max_block_force)
-           {
-             max_i = i;
-             max_block_force = springs_[i].block_force_;
-           }
-       }
+  Real conf = configuration_length ();
 
-      stiff = springs_[max_i].hooke_;
+  ragged_ = ragged;
+  line_len_ = line_len;
+  if (ragged)
+    {
+      force_ = 0;
+      fits_ = configuration_length () <= line_len_;
+      /* we need to calculate a force here to prevent a bunch of short lines */
+      if (fits_)
+       force_ = expand_line ();
     }
-  return stiff;
+  else if (conf < line_len_)
+    force_ = expand_line ();
+  else if (conf > line_len_)
+    force_ = compress_line ();
 }
 
-void
-Simple_spacer::set_active_states ()
+Real
+Simple_spacer::expand_line ()
 {
-  /* float comparison is safe, since force is only copied.  */
-  for (int i = 0; i < springs_.size (); i++)
-    if (springs_[i].is_active_
-       && springs_[i].block_force_ >= force_)
-      {
-       springs_[i].is_active_ = false;
-       active_count_--;
-      }
+  double inv_hooke = 0;
+  double cur_len = configuration_length ();
+
+  fits_ = true;
+  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
+    inv_hooke += springs_[i].inverse_hooke_;
+
+  assert (cur_len <= line_len_);
+  return (line_len_ - cur_len) / inv_hooke + force_;
 }
 
 Real
-Simple_spacer::configuration_length () const
+Simple_spacer::compress_line ()
 {
-  Real l = 0.;
-  for (int i = 0; i < springs_.size (); i++)
-    l += springs_[i].length (force_);
+  double inv_hooke = 0;
+  double cur_len = configuration_length ();
+  double cur_force = force_;
 
-  return l;
-}
+  fits_ = true;
+  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
+    inv_hooke += springs_[i].inverse_hooke_;
 
-bool
-Simple_spacer::is_active () const
-{
-  return active_count_;
-}
+  assert (line_len_ <= cur_len);
 
-void
-Simple_spacer::my_solve_linelen ()
-{
-  while (is_active ())
+  vector<Spring_description> sorted_springs = springs_;
+  sort (sorted_springs.begin (), sorted_springs.end (), greater<Spring_description> ());
+  for (vsize i = 0; i < sorted_springs.size (); i++)
     {
-      force_ = active_blocking_force ();
-      Real conf = configuration_length ();
+      Spring_description sp = sorted_springs[i];
 
-      if (conf < line_len_)
-       {
-         force_ += (line_len_ - conf) * active_springs_stiffness ();
-         break;
-       }
-      else
-       set_active_states ();
+      assert (sp.block_force_ <= cur_force);
+      if (isinf (sp.block_force_))
+       break;
+
+      double block_dist = (cur_force - sp.block_force_) * inv_hooke;
+      if (cur_len - block_dist <= line_len_)
+       return cur_force + (line_len_ - cur_len) / inv_hooke;
+      cur_len -= block_dist;
+      inv_hooke -= sp.inverse_hooke_;
+      cur_force = sp.block_force_;
     }
+
+  fits_ = false;
+  return cur_force;
 }
 
 void
-Simple_spacer::my_solve_natural_len ()
+Simple_spacer::add_spring (Real ideal, Real inverse_hooke)
 {
-  Real line_len_force = 0.0;
+  Spring_description desc;
 
-  while (is_active ())
+  desc.ideal_ = ideal;
+  desc.inverse_hooke_ = inverse_hooke;
+  if (!desc.is_sane ())
     {
-      force_ = active_blocking_force () >? 0.0;
-      Real conf = configuration_length ();
+      programming_error ("insane spring found, setting to unit");
 
-      if (conf < line_len_)
-       {
-         line_len_force = force_
-           + (line_len_ - conf)
-           * active_springs_stiffness ();
-       }
+      desc.inverse_hooke_ = 1.0;
+      desc.ideal_ = 1.0;
+    }
 
-      if (force_ < 1e-8) // ugh.,
-       break;
+  desc.block_force_ = -desc.ideal_ / desc.inverse_hooke_;
+  // block at distance 0
 
-      set_active_states ();
-    }
+  springs_.push_back (desc);
+}
 
-  force_ = line_len_force;
+vector<Real>
+Simple_spacer::spring_positions () const
+{
+  vector<Real> ret;
+  ret.push_back (0.);
+
+  for (vsize i = 0; i < springs_.size (); i++)
+    ret.push_back (ret.back () + springs_[i].length (ragged_ ? 0.0 : force_));
+  return ret;
 }
 
 /****************************************************************/
@@ -246,15 +245,14 @@ Simple_spacer::my_solve_natural_len ()
 Spring_description::Spring_description ()
 {
   ideal_ = 0.0;
-  hooke_ = 0.0;
-  is_active_ = true;
+  inverse_hooke_ = 0.0;
   block_force_ = 0.0;
 }
 
 bool
 Spring_description::is_sane () const
 {
-  return (hooke_ > 0)
+  return (inverse_hooke_ >= 0)
     && ideal_ > 0
     && !isinf (ideal_) && !isnan (ideal_);
 }
@@ -262,10 +260,9 @@ Spring_description::is_sane () const
 Real
 Spring_description::length (Real f) const
 {
-  if (!is_active_)
-    f = block_force_;
-  return ideal_ + f / hooke_;
+  return ideal_ + max (f, block_force_) * inverse_hooke_;
 }
+
 /****************************************************************/
 
 /*
@@ -281,178 +278,257 @@ Spring_description::length (Real f) const
   The ## forces the notes apart; we shouldn't allow the O's to touch
   this closely.
 */
-void
-Simple_spacer_wrapper::solve (Column_x_positions *positions, bool ragged)
-{
-  if (ragged)
-    spacer_->my_solve_natural_len ();
-  else
-    spacer_->my_solve_linelen ();
 
-  positions->force_ = spacer_->force_;
-
-  /*
-    We used to have a penalty for compression, no matter what, but that
-    fucked up wtk1-fugue2 (taking 3 full pages.)
-  */
-  positions->config_.push (spacer_->indent_);
-  for (int i = 0; i < spacer_->springs_.size (); i++)
-    {
-      Real l = spacer_->springs_[i].length ((ragged) ? 0.0 : spacer_->force_);
-      positions->config_.push (positions->config_.top () + l);
-      /*
-       we have l>= 0 here, up to rounding errors
-      */
-    }
-
-  /*
-    For raggedright, we must have a measure of music density: this is
-    to prevent lots of short lines (which all have force = 0).
-  */
-  if (ragged)
-    {
-      positions->satisfies_constraints_
-       = positions->config_.top () < spacer_->line_len_;
-    }
-  else
-    positions->satisfies_constraints_ = spacer_->is_active ();
+struct Rod_desc
+{
+  vsize r_;
+  Real dist_;
+
+  bool operator< (const Rod_desc r)
+  {
+    return r_ < r.r_;
+  }
+
+  Rod_desc () {}
+  Rod_desc (vsize r, Real d)
+  {
+    r_ = r;
+    dist_ = d;
+  }
+};
+
+struct Column_desc
+{
+  vector<Rod_desc> rods_;
+  vector<Rod_desc> end_rods_;   /* use these if they end at the last column of the line */
+  Real ideal_;
+  Real inverse_hooke_;
+  Real end_ideal_;
+  Real end_inverse_hooke_;
+  Interval keep_inside_line_;
+};
+
+static int compare_paper_column_rank (Grob *const &a, Grob *const &b);
+
+static bool
+is_loose (Grob *g)
+{
+  return (scm_is_pair (g->get_object ("between-cols")));
+}
 
-  positions->cols_ = spaced_cols_;
-  positions->loose_cols_ = loose_cols_;
+static Grob*
+maybe_find_prebroken_piece (Grob *g, Direction d)
+{
+  Grob *ret = dynamic_cast<Item*> (g)->find_prebroken_piece (d);
+  if (ret)
+    return ret;
+  return g;
+}
 
-  /*
-    Check if breaking constraints are met.
-  */
-  bool break_satisfy = true;
-  int sz = positions->cols_.size ();
-  for (int i = sz; i--;)
-    {
-      SCM p = positions->cols_[i]->get_property ("penalty");
-      if (scm_is_number (p))
-       {
-         if (scm_to_double (p) < -9999)
-           break_satisfy = break_satisfy && (i == 0 || i == sz -1);
-         if (scm_to_double (p) > 9999)
-           break_satisfy = break_satisfy && ! (i == 0 || i == sz -1);
-       }
-    }
+static Grob*
+next_spaceable_column (vector<Grob*> const &list, vsize starting)
+{
+  for (vsize i = starting+1; i < list.size (); i++)
+    if (!is_loose (list[i]))
+      return list[i];
+  return 0;
+}
 
-  positions->satisfies_constraints_
-    = positions->satisfies_constraints_ && break_satisfy;
+/* this only returns non-NULL if the line-ending column is the next
+   spaceable-or-breakable column */
+static Grob*
+next_line_ending_column (vector<Grob*> const &list, vsize starting)
+{
+  vsize i = starting + 1;
+  for (; i < list.size ()
+        && is_loose (list[i])
+        && !Paper_column::is_breakable (list[i]);
+       i++)
+    ;
+  return dynamic_cast<Item*> (list[i])->find_prebroken_piece (LEFT);
 }
 
-void
-Simple_spacer::add_spring (Real ideal, Real hooke)
+static void
+get_column_spring (Grob *this_col, Grob *next_col, Real *ideal, Real *inv_hooke)
 {
-  Spring_description desc;
+  Spring_smob *spring = 0;
 
-  desc.ideal_ = ideal;
-  desc.hooke_ = hooke;
-  if (!desc.is_sane ())
+  for (SCM s = this_col->get_object ("ideal-distances");
+       !spring && scm_is_pair (s);
+       s = scm_cdr (s))
     {
-      programming_error ("insane spring found, setting to unit");
+      Spring_smob *sp = unsmob_spring (scm_car (s));
 
-      desc.hooke_ = 1.0;
-      desc.ideal_ = 1.0;
+      if (sp->other_ == next_col)
+       spring = sp;
     }
 
-  if (isinf (hooke))
-    {
-      desc.is_active_ = false;
-    }
-  else
-    {
-      /*
-       desc.is_active_ ?
-      */
-      desc.block_force_ = -desc.hooke_ * desc.ideal_; // block at distance 0
+  if (!spring)
+    programming_error (_f ("No spring between column %d and next one",
+                          Paper_column::get_rank (this_col)));
 
-      active_count_++;
-    }
-  springs_.push (desc);
+  *ideal = (spring) ? spring->distance_ : 5.0;
+  *inv_hooke = (spring) ? spring->inverse_strength_ : 1.0;
 }
 
-static int
-compare_paper_column_rank (Grob *const &a,
-                          Grob *const &b)
+static Column_desc
+get_column_desc (vector<Grob*> const &cols, vsize col_index, bool line_starter)
 {
-  return Paper_column::get_rank (a) - Paper_column::get_rank (b);
+  Grob *col = cols[col_index];
+  if (line_starter)
+    col = maybe_find_prebroken_piece (col, RIGHT);
+
+  Column_desc desc;
+  Grob *next_col = next_spaceable_column (cols, col_index);
+  if (next_col)
+    get_column_spring (col, next_col, &desc.ideal_, &desc.inverse_hooke_);
+  Grob *end_col = next_line_ending_column (cols, col_index);
+  if (end_col)
+    get_column_spring (col, end_col, &desc.end_ideal_, &desc.end_inverse_hooke_);
+
+  for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (col);
+       scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
+    {
+      Grob *other = unsmob_grob (scm_caar (s));
+      vsize j = binary_search (cols, other, &compare_paper_column_rank, col_index);
+      if (j != VPOS)
+       {
+         if (cols[j] == other)
+           desc.rods_.push_back (Rod_desc (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+         else /* it must end at the LEFT prebroken_piece */
+           desc.end_rods_.push_back (Rod_desc (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+       }
+    }
+  if (!line_starter && to_boolean (col->get_property ("keep-inside-line")))
+    desc.keep_inside_line_ = col->extent (col, X_AXIS);
+  return desc;
 }
 
-void
-Simple_spacer_wrapper::add_columns (Link_array<Grob> const &icols)
+vector<Real>
+get_line_forces (vector<Grob*> const &icols, vector<vsize> breaks,
+                Real line_len, Real indent, bool ragged)
 {
-  Link_array<Grob> cols (icols);
+  vector<Real> force;
+  force.resize (breaks.size () * breaks.size ());
 
-  for (int i = cols.size (); i--;)
-    if (scm_is_pair (cols[i]->get_property ("between-cols")))
-      {
-       loose_cols_.push (cols[i]);
-       cols.del (i);
-      }
-
-  spaced_cols_ = cols;
-  for (int i = 0; i < cols.size () - 1; i++)
+  vector<Column_desc> cols;
+  vsize b = 1;
+  cols.push_back (Column_desc ());
+  for (vsize i = 1; i < icols.size () - 1; i++)
     {
-      Spring_smob *spring = 0;
-
-      for (SCM s = cols[i]->get_property ("ideal-distances");
-          !spring && scm_is_pair (s);
-          s = scm_cdr (s))
+      if (b < breaks.size () && breaks[b] == i)
        {
-         Spring_smob *sp = unsmob_spring (scm_car (s));
-
-         if (sp->other_ == cols[i + 1])
-           spring = sp;
+         breaks[b] = cols.size ();
+         b++;
        }
-
-      if (!spring)
-       programming_error (_f ("No spring between column %d and next one",
-                              Paper_column::get_rank (cols[i])));
-
-      Real ideal = (spring) ? spring->distance_ : spacer_->default_space_;
-      Real hooke = (spring) ? spring->strength_ : 1.0;
-
-      spacer_->add_spring (ideal, hooke);
+      if (!is_loose (icols[i]))
+       cols.push_back (get_column_desc (icols, i, false));
     }
+  breaks.back () = cols.size () - 1;
 
-  for (int i = 0; i < cols.size () - 1; i++)
+  for (vsize b = 0; b < breaks.size () - 1; b++)
     {
-      for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (cols[i]);
-          scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
+      cols[breaks[b]] = get_column_desc (icols, breaks[b], true);
+      vsize st = breaks[b];
+
+      for (vsize c = b+1; c < breaks.size (); c++)
        {
-         Grob *other = unsmob_grob (scm_caar (s));
-         int oi = binsearch_links (cols, other, &compare_paper_column_rank);
-         if (oi >= 0
-             && cols[oi] == other)
+         vsize end = breaks[c];
+         Simple_spacer spacer;
+
+         for (vsize i = breaks[b]; i < end - 1; i++)
+           spacer.add_spring (cols[i].ideal_, cols[i].inverse_hooke_);
+         spacer.add_spring (cols[end-1].end_ideal_, cols[end-1].inverse_hooke_);
+
+
+         for (vsize i = breaks[b]; i < end; i++)
            {
-             spacer_->add_rod (i, oi, scm_to_double (scm_cdar (s)));
+             for (vsize r = 0; r < cols[i].rods_.size (); r++)
+               if (cols[i].rods_[r].r_ < end)
+                 spacer.add_rod (i - st, cols[i].rods_[r].r_ - st, cols[i].rods_[r].dist_);
+             for (vsize r = 0; r < cols[i].end_rods_.size (); r++)
+               if (cols[i].end_rods_[r].r_ == end)
+                 spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].end_rods_[r].dist_);
+             if (!cols[i].keep_inside_line_.is_empty ())
+               {
+                 spacer.add_rod (i - st, end - st, cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
+                 spacer.add_rod (0, i - st, cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
+               }
            }
-       }
-
-      if (i
-         && !to_boolean (cols[i]->get_property ("allow-outside-line")))
-       {
-         Interval e = cols[i]->extent (cols[i], X_AXIS);
-         if (!e.is_empty ())
+         spacer.solve ((b == 0) ? line_len - indent : line_len, ragged);
+         force[b * breaks.size () + c] = spacer.force ();
+         if (!spacer.fits ())
            {
-             spacer_->add_rod (i, cols.size () - 1, e[RIGHT]);
-             spacer_->add_rod (0, i, e[LEFT]);
+             force[b * breaks.size () + c] = infinity_f;
+             break;
            }
        }
     }
+  return force;
 }
 
-Simple_spacer_wrapper::Simple_spacer_wrapper ()
+Column_x_positions
+get_line_configuration (vector<Grob*>const &columns,
+                       Real line_len,
+                       Real indent,
+                       bool ragged)
 {
-  spacer_ = new Simple_spacer ();
-}
+  vector<Column_desc> cols;
+  Simple_spacer spacer;
+  Column_x_positions ret;
 
-Simple_spacer_wrapper::~Simple_spacer_wrapper ()
-{
-  delete spacer_;
+  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item*> (columns[0])->find_prebroken_piece (RIGHT));
+  for (vsize i = 1; i < columns.size () - 1; i++)
+    {
+      if (is_loose (columns[i]))
+       ret.loose_cols_.push_back (columns[i]);
+      else
+       ret.cols_.push_back (columns[i]);
+    }
+  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item*> (columns.back ())->find_prebroken_piece (LEFT));
+
+  cols.resize (ret.cols_.size () - 1);
+
+  /* since we've already put our line-ending column in the column list, we can ignore
+     the end_XXX_ fields of our column_desc */
+  for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
+    {
+      cols[i] = get_column_desc (ret.cols_, i, i == 0);
+      spacer.add_spring (cols[i].ideal_, cols[i].inverse_hooke_);
+    }
+  for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
+    for (vsize r = 0; r < cols[i].rods_.size (); r++)
+      spacer.add_rod (i, cols[i].rods_[r].r_, cols[i].rods_[r].dist_);
+
+  spacer.solve (line_len, ragged);
+  ret.force_ = spacer.force ();
+
+  /*
+    We used to have a penalty for compression, no matter what, but that
+    fucked up wtk1-fugue2 (taking 3 full pages.)
+  */
+  ret.config_ = spacer.spring_positions ();
+  for (vsize i = 0; i < ret.config_.size (); i++)
+    ret.config_[i] += indent;
+
+  ret.satisfies_constraints_ = spacer.fits ();
+
+  /*
+    Check if breaking constraints are met.
+  */
+  for (vsize i = 1; i < ret.cols_.size () - 1; i++)
+    {
+      SCM p = ret.cols_[i]->get_property ("line-break-permission");
+      if (p == ly_symbol2scm ("force"))
+       ret.satisfies_constraints_ = false;
+    }
+
+  return ret;
 }
 
-Simple_spacer_wrapper::Simple_spacer_wrapper (Simple_spacer_wrapper const &)
+static int
+compare_paper_column_rank (Grob *const &a,
+                          Grob *const &b)
 {
+  return Paper_column::get_rank (a) - Paper_column::get_rank (b);
 }