]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/simple-spacer.cc
Fix crash when output-preview-framework is missing
[lilypond.git] / lily / simple-spacer.cc
index 46ccff03d85b56fb84b48cc08b47d68a1498a1f0..1d38d9a70fda59eab91069b691339bd6a7d6b98d 100644 (file)
+/*
+  simple-spacer.cc -- implement Simple_spacer
+
+  source file of the GNU LilyPond music typesetter
+
+  (c) 1999--2009 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
+
+  TODO:
+  - add support for different stretch/shrink constants?
+*/
+
+#include <cstdio>
+
+#include "column-x-positions.hh"
+#include "dimensions.hh"
+#include "international.hh"
+#include "libc-extension.hh"   // isinf
+#include "paper-column.hh"
 #include "simple-spacer.hh"
-#include "idealspacing.hh"
-// #include ""
+#include "spaceable-grob.hh"
+#include "spring.hh"
+#include "warn.hh"
+
+/*
+  A simple spacing constraint solver. The approach:
+
+  Stretch the line uniformly until none of the constraints (rods)
+  block.  It then is very wide.
+
+  Compress until the next constraint blocks,
+
+  Mark the springs over the constrained part to be non-active.
+
+  Repeat with the smaller set of non-active constraints, until all
+  constraints blocked, or until the line is as short as desired.
+
+  This is much simpler, and much much faster than full scale
+  Constrained QP. On the other hand, a situation like this will not
+  be typeset as dense as possible, because
+
+  c4                   c4           c4                  c4
+  veryveryverylongsyllable2         veryveryverylongsyllable2
+  " "4                 veryveryverylongsyllable2        syllable4
+
+
+  can be further compressed to
+
+
+  c4    c4                        c4   c4
+  veryveryverylongsyllable2       veryveryverylongsyllable2
+  " "4  veryveryverylongsyllable2      syllable4
+
 
+  Perhaps this is not a bad thing, because the 1st looks better anyway.  */
+
+/*
+  positive force = expanding, negative force = compressing.
+*/
+
+Simple_spacer::Simple_spacer ()
+{
+  line_len_ = 0.0;
+  force_ = 0.0;
+  fits_ = true;
+  ragged_ = true;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::force () const
+{
+  return force_;
+}
+
+bool
+Simple_spacer::fits () const
+{
+  return fits_;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::rod_force (int l, int r, Real dist)
+{
+  Real d = range_ideal_len (l, r);
+  Real c = range_stiffness (l, r, dist > d);
+  Real block_stretch = dist - d;
+
+  if (isinf (c) && block_stretch == 0) /* take care of the 0*infinity_f case */
+    return 0;
+  return c * block_stretch;
+}
 
 void
-Spring_info::set(Idealspacing *i)
+Simple_spacer::add_rod (int l, int r, Real dist)
+{
+  if (isinf (dist) || isnan (dist))
+    {
+      programming_error ("ignoring weird minimum distance");
+      return;
+    }
+
+  Real block_force = rod_force (l, r, dist);
+
+  if (isinf (block_force))
+    {
+      Real spring_dist = range_ideal_len (l, r);
+      if (spring_dist < dist)
+       for (int i = l; i < r; i++)
+         {
+           if (spring_dist)
+             springs_[i].set_distance (springs_[i].distance () * dist / spring_dist);
+           else
+             springs_[i].set_distance (dist / (r - l));
+         }
+
+      return;
+    }
+  force_ = max (force_, block_force);
+  for (int i = l; i < r; i++)
+    springs_[i].set_blocking_force (max (block_force, springs_[i].blocking_force ()));
+}
+
+Real
+Simple_spacer::range_ideal_len (int l, int r) const
 {
-  space_f_ = i->space_f_;
-  hooke_f_ = i->hooke_f_;
+  Real d = 0.;
+  for (int i = l; i < r; i++)
+    d += springs_[i].distance ();
+  return d;
 }
 
-Spring_info::Spring_info()
+Real
+Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r, bool stretch) const
 {
-  space_f_ = 0.0;
-  hooke_f_ = 1.0;
-  blocking_stretch_f_ = infinity_f;
-  blocking_rod_l_ = 0;
+  Real den = 0.0;
+  for (int i = l; i < r; i++)
+    den += stretch ? springs_[i].inverse_stretch_strength ()
+      : springs_[i].inverse_compress_strength ();
+
+  return 1 / den;
 }
 
-  
+Real
+Simple_spacer::configuration_length (Real force) const
+{
+  Real l = 0.;
+  for (vsize i = 0; i < springs_.size (); i++)
+    l += springs_[i].length (force);
+
+  return l;
+}
 
 void
-Simple_spring_spacer::init ()
+Simple_spacer::solve (Real line_len, bool ragged)
+{
+  Real conf = configuration_length (force_);
+
+  ragged_ = ragged;
+  line_len_ = line_len;
+  if (conf < line_len_)
+    force_ = expand_line ();
+  else if (conf > line_len_)
+    force_ = compress_line ();
+
+  if (ragged && force_ < 0)
+    fits_ = false;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::expand_line ()
 {
-  for (PCursor<Rod_info*> i(rods_.top()); i.ok (); i++)
+  double inv_hooke = 0;
+  double cur_len = configuration_length (force_);
+
+  fits_ = true;
+  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
+    inv_hooke += springs_[i].inverse_stretch_strength ();
+
+  if (inv_hooke == 0.0) /* avoid division by zero. If springs are infinitely stiff */
+    return 0.0;         /* anyway, then it makes no difference what the force is */
+
+  assert (cur_len <= line_len_);
+  return (line_len_ - cur_len) / inv_hooke + force_;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::compress_line ()
+{
+  double inv_hooke = 0;
+  double cur_len = configuration_length (force_);
+  double cur_force = force_;
+  bool compressed = false;
+
+  /* just because we are in compress_line () doesn't mean that the line
+     will actually be compressed (as in, a negative force) because
+     we start out with a stretched line. Here, we check whether we
+     will be compressed or stretched (so we know which spring constant to use) */
+  if (configuration_length (0.0) > line_len_)
     {
-      Real hooke=0.0;
-      Real dist= i->distance_f_;
+      cur_force = 0.0;
+      cur_len = configuration_length (0.0);
+      compressed = true;
+    }
 
-      hooke =0.0;
-      
-      for (int j = i->cols_[LEFT]; j < i->cols_[RIGHT]; j++)
-       {
-         hooke += 1/springs_[j].hooke_f_;
-         dist -= springs_[j].space_f_;
-       }
-      
-      hooke = 1/hooke;
+  fits_ = true;
+  for (vsize i=0; i < springs_.size (); i++)
+    inv_hooke += compressed
+      ? springs_[i].inverse_compress_strength ()
+      : springs_[i].inverse_stretch_strength ();
+
+  assert (line_len_ <= cur_len);
+
+  vector<Spring> sorted_springs = springs_;
+  sort (sorted_springs.begin (), sorted_springs.end (), greater<Spring> ());
+
+  for (vsize i = 0; i < sorted_springs.size (); i++)
+    {
+      Spring sp = sorted_springs[i];
+
+      assert (sp.blocking_force () <= cur_force);
+      if (isinf (sp.blocking_force ()))
+       break;
 
-      for (int j = i->cols_[LEFT]; j < i->cols_[RIGHT]; j++)
+      double block_dist = (cur_force - sp.blocking_force ()) * inv_hooke;
+      if (cur_len - block_dist < line_len_)
        {
-         Real block_stretch = hooke * dist / (springs_[j].space_f_ *
-                                              springs_[j].hooke_f_ );
+         cur_force += (line_len_ - cur_len) / inv_hooke;
+         cur_len = line_len_;
 
-         if (block_stretch < springs_[j].blocking_stretch_f_)
-           {
-             springs_[j].blocking_stretch_f_ = block_stretch;
-             springs_[j].blocking_rod_l_ = i.ptr ();
-           }
+         /*
+           Paranoia check.
+         */
+         assert (fabs (configuration_length (cur_force) - cur_len) < 1e-6);
+         return cur_force;
        }
+      
+      cur_len -= block_dist;
+      inv_hooke -= sp.inverse_compress_strength ();
+      cur_force = sp.blocking_force ();
     }
+
+  fits_ = false;
+  return cur_force;
+}
+
+void
+Simple_spacer::add_spring (Spring const &sp)
+{
+  force_ = max (force_, sp.blocking_force ());
+  springs_.push_back (sp);
+}
+
+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_ && force_ > 0 ? 0.0 : force_));
+  return ret;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::force_penalty (bool ragged) const
+{
+  /* If we are ragged-right, we don't want to penalise according to the force,
+     but according to the amount of whitespace that is present after the end
+     of the line. */
+  if (ragged)
+    return max (0.0, line_len_ - configuration_length (0.0));
+
+  /* Use a convex compression penalty. */
+  Real f = force_;
+  return f - (f < 0 ? f*f*f*f*2 : 0);
+}
+
+/****************************************************************/
+
+struct Rod_description
+{
+  vsize r_;
+  Real dist_;
+
+  bool operator< (const Rod_description r)
+  {
+    return r_ < r.r_;
+  }
+
+  Rod_description ()
+  {
+    r_ = 0;
+    dist_ = 0;
+  }
+
+  Rod_description (vsize r, Real d)
+  {
+    r_ = r;
+    dist_ = d;
+  }
+};
+
+struct Column_description
+{
+  vector<Rod_description> rods_;
+  vector<Rod_description> end_rods_;   /* use these if they end at the last column of the line */
+  Spring spring_;
+  Spring end_spring_;
+
+  SCM break_permission_;
+  Interval keep_inside_line_;
+
+  Column_description ()
+  {
+    break_permission_ = SCM_EOL;
+  }
+};
+
+static bool
+is_loose (Grob *g)
+{
+  return (scm_is_pair (g->get_object ("between-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;
 }
 
-Array<Real>
-Simple_spring_spacer::solve ()
+static Grob*
+next_spaceable_column (vector<Grob*> const &list, vsize starting)
 {
-  Real start_force = 0.0;
+  for (vsize i = starting+1; i < list.size (); i++)
+    if (!is_loose (list[i]))
+      return list[i];
+  return 0;
+}
 
-  for (int i=0; i< springs_.size (); i++)
+static Column_description
+get_column_description (vector<Grob*> const &cols, vsize col_index, bool line_starter)
+{
+  Grob *col = cols[col_index];
+  if (line_starter)
+    col = maybe_find_prebroken_piece (col, RIGHT);
+
+  Column_description description;
+  Grob *next_col = next_spaceable_column (cols, col_index);
+  if (next_col)
+    description.spring_ = Spaceable_grob::get_spring (col, next_col);
+
+  Grob *end_col = dynamic_cast<Item*> (cols[col_index+1])->find_prebroken_piece (LEFT);
+  if (end_col)
+    description.end_spring_ = Spaceable_grob::get_spring (col, end_col);
+
+  for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (col);
+       scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
     {
-      start_force = start_force >?
-       springs_[i].blocking_stretch_f_ * springs_[i].hooke_f_;
+      Grob *other = unsmob_grob (scm_caar (s));
+      vsize j = binary_search (cols, other, Paper_column::less_than, col_index);
+      if (j != VPOS)
+       {
+         if (cols[j] == other)
+           description.rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+         else /* it must end at the LEFT prebroken_piece */
+           description.end_rods_.push_back (Rod_description (j, scm_to_double (scm_cdar (s))));
+       }
     }
+  
+  if (!line_starter && to_boolean (col->get_property ("keep-inside-line")))
+    description.keep_inside_line_ = col->extent (col, X_AXIS);
+
+  description.break_permission_ = col->get_property ("line-break-permission");
+  return description;
+}
 
-  Array<Real> stretch_factors;
-  Array<bool> blocked;
-  int blocked_count=0; 
-  Real current_len =0.0;
-  for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
+vector<Real>
+get_line_forces (vector<Grob*> const &columns,
+                Real line_len, Real indent, bool ragged)
+{
+  vector<vsize> breaks;
+  vector<Real> force;
+  vector<Grob*> non_loose;
+  vector<Column_description> cols;
+  SCM force_break = ly_symbol2scm ("force");
+
+  for (vsize i = 0; i < columns.size (); i++)
+    if (!is_loose (columns[i]) || Paper_column::is_breakable (columns[i]))
+      non_loose.push_back (columns[i]);
+
+  breaks.clear ();
+  breaks.push_back (0);
+  cols.push_back (Column_description ());
+  for (vsize i = 1; i + 1 < non_loose.size (); i++)
     {
-      Real stretch = start_force / (springs_[i].hooke_f_ * springs_[i].space_f_);
-      stretch_factors.push (stretch);
-      current_len += (1  + stretch) * springs_[i].space_f_;
-      blocked.push(false);
+      if (Paper_column::is_breakable (non_loose[i]))
+       breaks.push_back (cols.size ());
+
+      cols.push_back (get_column_description (non_loose, i, false));
     }
+  breaks.push_back (cols.size ());
+  force.resize (breaks.size () * breaks.size (), infinity_f);
 
-  while (blocked_count < blocked.size ())
+  for (vsize b = 0; b + 1 < breaks.size (); b++)
     {
-      Real      next_stretch = -1.0;
-      int block_index;
-      for (int i=0; i< stretch_factors.size (); i++)
+      cols[breaks[b]] = get_column_description (non_loose, breaks[b], true);
+      vsize st = breaks[b];
+
+      for (vsize c = b+1; c < breaks.size (); c++)
        {
-         if (!blocked[i])
-           {
-             next_stretch = next_stretch >? springs_[i].blocking_stretch_f_;
+         vsize end = breaks[c];
+         Simple_spacer spacer;
+
+         for (vsize i = breaks[b]; i < end - 1; i++)
+           spacer.add_spring (cols[i].spring_);
+         spacer.add_spring (cols[end-1].end_spring_);
 
-             if (next_stretch < springs_[i].blocking_stretch_f_)
+
+         for (vsize i = breaks[b]; i < end; i++)
+           {
+             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 ())
                {
-                 next_stretch = springs_[i].blocking_stretch_f_;
-                 block_index = i;
+                 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]);
                }
            }
-       }
-      current_len = 0.0;
+         spacer.solve ((b == 0) ? line_len - indent : line_len, ragged);
+         force[b * breaks.size () + c] = spacer.force_penalty (ragged);
 
-      Real force = next_stretch * (springs_[block_index].space_f_* springs_[block_index].hooke_f_);
-      for (int i=0; i< stretch_factors.size (); i++)
-       {
-         if (!blocked[i])
+         if (!spacer.fits ())
            {
-             stretch_factors[i] = force / (springs_[i].space_f_ * springs_[i].hooke_f_);
+             if (c == b + 1)
+               force[b * breaks.size () + c] = -200000;
+             else
+               force[b * breaks.size () + c] = infinity_f;
+             break;
            }
-         current_len += (1.0 + stretch_factors[i]) * springs_[i].space_f_;
+         if (end < cols.size () && cols[end].break_permission_ == force_break)
+           break;
        }
+    }
+  return force;
+}
+
+Column_x_positions
+get_line_configuration (vector<Grob*> const &columns,
+                       Real line_len,
+                       Real indent,
+                       bool ragged)
+{
+  vector<Column_description> cols;
+  Simple_spacer spacer;
+  Column_x_positions ret;
+
+  ret.cols_.push_back (dynamic_cast<Item*> (columns[0])->find_prebroken_piece (RIGHT));
+  for (vsize i = 1; i + 1 < columns.size (); 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));
+
+  /* since we've already put our line-ending column in the column list, we can ignore
+     the end_XXX_ fields of our column_description */
+  for (vsize i = 0; i + 1 < ret.cols_.size (); i++)
+    {
+      cols.push_back (get_column_description (ret.cols_, i, i == 0));
+      spacer.add_spring (cols[i].spring_);
+    }
+  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_);
 
-      Rod_info *blockrod = springs_[block_index].blocking_rod_l_;
-      for (int j = blockrod->cols_ [LEFT]; j < blockrod->cols_ [RIGHT]; j++)
+      if (!cols[i].keep_inside_line_.is_empty ())
        {
-         blocked[j] = true;
-         blocked_count ++;
+         spacer.add_rod (i, cols.size (), cols[i].keep_inside_line_[RIGHT]);
+         spacer.add_rod (0, i, -cols[i].keep_inside_line_[LEFT]);
        }
     }
 
+  spacer.solve (line_len, ragged);
+  ret.force_ = spacer.force_penalty (ragged);
+
+  ret.config_ = spacer.spring_positions ();
+  for (vsize i = 0; i < ret.config_.size (); i++)
+    ret.config_[i] += indent;
 
-  Array<Real> distances;
-  for (int i=0; i < stretch_factors.size (); i++)
+  ret.satisfies_constraints_ = spacer.fits ();
+
+  /*
+    Check if breaking constraints are met.
+  */
+  for (vsize i = 1; i + 1 < ret.cols_.size (); i++)
     {
-      distances.push (stretch_factors[i] * springs_[i].space_f_);
+      SCM p = ret.cols_[i]->get_property ("line-break-permission");
+      if (p == ly_symbol2scm ("force"))
+       ret.satisfies_constraints_ = false;
     }
-  return distances;
+
+  return ret;
 }