]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/simple-spacer.cc
2003 -> 2004
[lilypond.git] / lily / simple-spacer.cc
index 46ccff03d85b56fb84b48cc08b47d68a1498a1f0..91aa56a2b644a70b56760c2f5677c16d005e038c 100644 (file)
+/*   
+  simple-spacer.cc -- implement Simple_spacer
+  
+  source file of the GNU LilyPond music typesetter
+  
+  (c) 1999--2004 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+
+  TODO:
+  - add support for different stretch/shrink constants?
+  
+*/
+#include <stdio.h>
+#include <math.h>
+#include <libc-extension.hh>   // isinf
+
 #include "simple-spacer.hh"
-#include "idealspacing.hh"
-// #include ""
+#include "paper-column.hh"
+#include "spring.hh"
+#include "rod.hh"
+#include "warn.hh"
+#include "column-x-positions.hh"
+#include "spaceable-grob.hh"
+#include "dimensions.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.  */
+
+
+Simple_spacer::Simple_spacer ()
+{
+  /*
+    Give an extra penalty for compression. Needed to avoid compressing
+    tightly spaced lines.
+  */
+  compression_penalty_b_ = false;
+  active_count_ = 0;
+  force_ = 0.;
+  indent_ =0.0;
+  default_space_ = 20 PT;
+}
+
 void
-Spring_info::set(Idealspacing *i)
+Simple_spacer::add_rod (int l, int r, Real dist)
 {
-  space_f_ = i->space_f_;
-  hooke_f_ = i->hooke_f_;
+  if (isinf (dist) || isnan (dist))
+    {
+      programming_error ("Weird minimum distance. Ignoring");
+      return;
+    }
+
+  Real c = range_stiffness (l,r);
+  if (isinf (c))
+    {
+      /*
+       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)
+       for (int i = l ; i < r; i++)
+         springs_[i].ideal_ *= dist/total_dist;
+
+      return;
+    }
+  
+  Real d = range_ideal_len (l,r);
+  Real block_stretch = dist - d;
+  
+  Real block_force = c * block_stretch;
+  force_ = force_ >? block_force;
+
+  for (int i=l; i < r; i++)
+    springs_[i].block_force_ = block_force >?
+      springs_[i].block_force_ ;
 }
 
-Spring_info::Spring_info()
+Real
+Simple_spacer::range_ideal_len (int l, int r)   const
 {
-  space_f_ = 0.0;
-  hooke_f_ = 1.0;
-  blocking_stretch_f_ = infinity_f;
-  blocking_rod_l_ = 0;
+  Real d =0.;
+  for (int i=l; i < r; i++)
+    d += springs_[i].ideal_;
+  return d;
 }
 
-  
+Real
+Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r) const
+{
+  Real den =0.0;
+  for (int i=l; i < r; i++)
+    {
+      if (springs_[i].active_b_)
+       den += 1 / springs_[i].hooke_;
+    }
+
+  return 1 / den;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::active_blocking_force () const
+{
+  Real bf = - infinity_f; 
+  for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
+    if (springs_[i].active_b_)
+      {
+       bf = bf >? springs_[i].block_force_;
+      }
+  return bf;
+}
+
+Real
+Simple_spacer::active_springs_stiffness () const
+{
+  return range_stiffness (0, springs_.size ());
+}
 
 void
-Simple_spring_spacer::init ()
+Simple_spacer::set_active_states ()
+{
+  /* float comparison is safe, since force is only copied.  */
+  for (int i=0 ; i <springs_.size (); i++)
+    if (springs_[i].active_b_
+       && springs_[i].block_force_ >= force_)
+      {
+       springs_[i].active_b_ = false;
+       active_count_ --; 
+      }
+}   
+
+Real
+Simple_spacer::configuration_length () const
 {
-  for (PCursor<Rod_info*> i(rods_.top()); i.ok (); i++)
+  Real l =0.;
+  for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
+    l += springs_[i].length (force_);
+
+  return l;
+}
+
+bool
+Simple_spacer::active_b () const
+{
+  return active_count_; 
+}
+
+void
+Simple_spacer::my_solve_linelen ()
+{
+  while (active_b ())
     {
-      Real hooke=0.0;
-      Real dist= i->distance_f_;
+      force_ = active_blocking_force ();
+      Real conf = configuration_length ();
 
-      hooke =0.0;
-      
-      for (int j = i->cols_[LEFT]; j < i->cols_[RIGHT]; j++)
+      if (conf < line_len_)
        {
-         hooke += 1/springs_[j].hooke_f_;
-         dist -= springs_[j].space_f_;
+         force_ += (line_len_  - conf) * active_springs_stiffness ();
+         break;
        }
+      else
+       set_active_states ();
+    }
+}
+
+
+void
+Simple_spacer::my_solve_natural_len ()
+{
+  while (active_b ())
+    {
+      force_ = active_blocking_force () >? 0.0;
+
+      if (force_ < 1e-8) // ugh.,
+       break;
       
-      hooke = 1/hooke;
+      set_active_states ();
+    }
+}
 
-      for (int j = i->cols_[LEFT]; j < i->cols_[RIGHT]; j++)
+void
+Simple_spacer::add_columns (Link_array<Grob> const &icols)
+{
+  Link_array<Grob> cols(icols);
+  
+  for (int i =  cols.size (); i--;)
+    if (gh_pair_p (cols[i]->get_grob_property ("between-cols")))
+      {
+       loose_cols_.push (cols[i]);
+       cols.del (i);
+      }
+  
+  spaced_cols_ = cols;
+  for (int i=0; i < cols.size () - 1; i++)
+    {
+      Spring_smob *spring = 0;
+
+      for (SCM s = cols[i]->get_grob_property ("ideal-distances");
+          !spring && gh_pair_p (s);
+          s = ly_cdr (s))
        {
-         Real block_stretch = hooke * dist / (springs_[j].space_f_ *
-                                              springs_[j].hooke_f_ );
+         Spring_smob *sp = unsmob_spring (ly_car (s));
+         
+         
+         if (sp->other_ == cols[i+1])
+           spring = sp;
+       }
 
-         if (block_stretch < springs_[j].blocking_stretch_f_)
+      Spring_description desc;
+      if (spring)
+       {
+         desc.ideal_ = spring->distance_;
+         desc.hooke_ = spring->strength_;
+       }
+      else
+       {
+         programming_error (_f("No spring between column %d and next one",
+                               Paper_column::get_rank (cols[i])
+                               ));
+         desc.hooke_ = 1.0;
+         desc.ideal_ = default_space_;
+
+         continue;
+       }
+
+      if (!desc.sane_b ())
+       {
+         programming_error ("Insane spring found. Setting to unit spring.");
+
+         desc.hooke_ = 1.0;
+         desc.ideal_ = 1.0;
+       }
+
+      if (isinf (desc.hooke_))
+       {
+         desc.active_b_ = false;
+         springs_.push (desc);
+       }
+      else
+       {
+         desc.block_force_ = - desc.hooke_ * desc.ideal_; // block at distance 0
+         springs_.push (desc);
+      
+         active_count_ ++;
+       }
+
+      if (spring->expand_only_b_)
+       {
+         compression_penalty_b_ = true;
+       }
+      
+    }
+  
+  for (int i=0; i < cols.size () - 1; i++)
+    {
+      for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (cols[i]);
+          gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
+       {
+         Grob * other = unsmob_grob (ly_caar (s));
+         int oi = cols.find_index (other);
+         if (oi >= 0)
            {
-             springs_[j].blocking_stretch_f_ = block_stretch;
-             springs_[j].blocking_rod_l_ = i.ptr ();
+             add_rod (i, oi, gh_scm2double (ly_cdar (s)));
            }
        }
     }
+
+
 }
 
-Array<Real>
-Simple_spring_spacer::solve ()
+/*
+  
+  TODO: should a add penalty for widely varying spring forces (caused
+  by constraints, eg.
+
+
+         =====  
+         |   |
+  o|o|  x ##x
+
+
+  The ## forces the notes apart; we shouldn't allow the O's to touch
+  this closely.
+  
+ */
+void
+Simple_spacer::solve (Column_x_positions *positions, bool ragged) 
 {
-  Real start_force = 0.0;
+  /*
+    TODO: should support natural length on only the last line.
+   */
+  ragged = ragged || (line_len_ < 0) ;
+  if (ragged)
+    my_solve_natural_len ();
+  else
+    my_solve_linelen ();
 
-  for (int i=0; i< springs_.size (); i++)
+  positions->force_ = 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 (indent_);
+  for (int i=0; i <springs_.size (); i++)
     {
-      start_force = start_force >?
-       springs_[i].blocking_stretch_f_ * springs_[i].hooke_f_;
+      Real  l = springs_[i].length ((ragged) ? 0.0 : force_);
+      positions->config_.push (positions->config_.top () + l);
+      /*
+       we have l>= 0 here, up to rounding errors 
+      */
     }
 
-  Array<Real> stretch_factors;
-  Array<bool> blocked;
-  int blocked_count=0; 
-  Real current_len =0.0;
-  for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
+  /*
+    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 && line_len_ > 0)
     {
-      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);
+      Real len = positions->config_.top ();
+      positions->force_ = (line_len_ - len) *  active_springs_stiffness ();
     }
 
-  while (blocked_count < blocked.size ())
-    {
-      Real      next_stretch = -1.0;
-      int block_index;
-      for (int i=0; i< stretch_factors.size (); i++)
-       {
-         if (!blocked[i])
-           {
-             next_stretch = next_stretch >? springs_[i].blocking_stretch_f_;
 
-             if (next_stretch < springs_[i].blocking_stretch_f_)
-               {
-                 next_stretch = springs_[i].blocking_stretch_f_;
-                 block_index = i;
-               }
-           }
-       }
-      current_len = 0.0;
+  positions->cols_ = spaced_cols_;
+  positions->loose_cols_ = loose_cols_;
+  positions->satisfies_constraints_b_ = (line_len_ < 0) || active_b ();
 
-      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])
-           {
-             stretch_factors[i] = force / (springs_[i].space_f_ * springs_[i].hooke_f_);
-           }
-         current_len += (1.0 + stretch_factors[i]) * springs_[i].space_f_;
-       }
-
-      Rod_info *blockrod = springs_[block_index].blocking_rod_l_;
-      for (int j = blockrod->cols_ [LEFT]; j < blockrod->cols_ [RIGHT]; j++)
+  /*
+    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_grob_property( "penalty");
+      if (gh_number_p (p))
        {
-         blocked[j] = true;
-         blocked_count ++;
+         if (gh_scm2double (p) < -9999)
+           break_satisfy = break_satisfy && (i == 0 || i == sz -1);
+         if (gh_scm2double (p) > 9999)
+           break_satisfy = break_satisfy && !(i == 0 || i == sz -1);
        }
+      
     }
 
+  positions->satisfies_constraints_b_ =
+    positions->satisfies_constraints_b_ && break_satisfy;
 
-  Array<Real> distances;
-  for (int i=0; i < stretch_factors.size (); i++)
-    {
-      distances.push (stretch_factors[i] * springs_[i].space_f_);
-    }
-  return distances;
+  if (ragged && force_ < 0)
+    positions->satisfies_constraints_b_ = false;
+}
+
+/****************************************************************/
+
+Spring_description::Spring_description ()
+{
+  ideal_ =0.0;
+  hooke_ =0.0;
+  active_b_ = true;
+  block_force_ = 0.0;
+}
+
+
+bool
+Spring_description::sane_b () const
+{
+  return (hooke_ > 0) &&  !isinf (ideal_) && !isnan (ideal_);
 }
 
+Real
+Spring_description::length (Real f) const
+{
+  if (!active_b_)
+    f = block_force_;
+  return ideal_ + f / hooke_ ;
+}