]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/simple-spacer.cc
2003 -> 2004
[lilypond.git] / lily / simple-spacer.cc
index 47eff23a031ed7d91a4b6f29b2ae0387e3285687..91aa56a2b644a70b56760c2f5677c16d005e038c 100644 (file)
@@ -3,15 +3,15 @@
   
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   
-  (c) 1999 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  (c) 1999--2004 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
 
   TODO:
   - add support for different stretch/shrink constants?
-  - Use force as a minimizing function, and use it to discourage mixes of
-  wide and tight lines.
   
 */
-
+#include <stdio.h>
+#include <math.h>
+#include <libc-extension.hh>   // isinf
 
 #include "simple-spacer.hh"
 #include "paper-column.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 ()
 {
-  force_f_ = 0.;
+  /*
+    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
 Simple_spacer::add_rod (int l, int r, Real dist)
 {
+  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_f_ = force_f_ >? block_force;
-  
+  force_ = force_ >? block_force;
+
   for (int i=l; i < r; i++)
-    springs_[i].block_force_f_ = block_force >?
-      springs_[i].block_force_f_ ;
+    springs_[i].block_force_ = block_force >?
+      springs_[i].block_force_ ;
 }
 
 Real
@@ -45,7 +112,7 @@ Simple_spacer::range_ideal_len (int l, int r)   const
 {
   Real d =0.;
   for (int i=l; i < r; i++)
-    d += springs_[i].ideal_f_;
+    d += springs_[i].ideal_;
   return d;
 }
 
@@ -54,7 +121,10 @@ Simple_spacer::range_stiffness (int l, int r) const
 {
   Real den =0.0;
   for (int i=l; i < r; i++)
-    den += 1 / springs_[i].hooke_f_;
+    {
+      if (springs_[i].active_b_)
+       den += 1 / springs_[i].hooke_;
+    }
 
   return 1 / den;
 }
@@ -66,7 +136,7 @@ Simple_spacer::active_blocking_force () const
   for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
     if (springs_[i].active_b_)
       {
-       bf = bf >? springs_[i].block_force_f_;
+       bf = bf >? springs_[i].block_force_;
       }
   return bf;
 }
@@ -74,23 +144,20 @@ Simple_spacer::active_blocking_force () const
 Real
 Simple_spacer::active_springs_stiffness () const
 {
-  Real den = 0.0;
-  for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
-    if (springs_[i].active_b_)
-      {
-       den += 1 / springs_[i].hooke_f_;
-      }
-  return 1/den;
+  return range_stiffness (0, springs_.size ());
 }
 
 void
 Simple_spacer::set_active_states ()
 {
-  // safe, since
-  // force is only copied.
+  /* float comparison is safe, since force is only copied.  */
   for (int i=0 ; i <springs_.size (); i++)
-    if (springs_[i].block_force_f_ >= force_f_) 
-      springs_[i].active_b_ = false;
+    if (springs_[i].active_b_
+       && springs_[i].block_force_ >= force_)
+      {
+       springs_[i].active_b_ = false;
+       active_count_ --; 
+      }
 }   
 
 Real
@@ -98,26 +165,15 @@ Simple_spacer::configuration_length () const
 {
   Real l =0.;
   for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
-    l += springs_[i].length (force_f_);
+    l += springs_[i].length (force_);
 
   return l;
 }
 
-Real
-Spring_description::length (Real f) const
-{
-  if (!active_b_)
-    f = block_force_f_;
-  return ideal_f_ + f / hooke_f_ ;
-}
-
 bool
 Simple_spacer::active_b () const
 {
-   for (int i=0; i < springs_.size (); i++)
-    if (springs_[i].active_b_)
-      return true;
-   return false;
+  return active_count_; 
 }
 
 void
@@ -125,12 +181,12 @@ Simple_spacer::my_solve_linelen ()
 {
   while (active_b ())
     {
-      force_f_ = active_blocking_force ();
+      force_ = active_blocking_force ();
       Real conf = configuration_length ();
 
-      if (conf < line_len_f_)
+      if (conf < line_len_)
        {
-         force_f_ +=  (line_len_f_  - conf) * active_springs_stiffness ();
+         force_ += (line_len_  - conf) * active_springs_stiffness ();
          break;
        }
       else
@@ -144,9 +200,9 @@ Simple_spacer::my_solve_natural_len ()
 {
   while (active_b ())
     {
-      force_f_ = active_blocking_force () >? 0.0;
+      force_ = active_blocking_force () >? 0.0;
 
-      if (force_f_ < 1e-8) // ugh.,
+      if (force_ < 1e-8) // ugh.,
        break;
       
       set_active_states ();
@@ -154,105 +210,199 @@ Simple_spacer::my_solve_natural_len ()
 }
 
 void
-Simple_spacer::add_columns (Link_array<Paper_column> cols)
+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++)
     {
-      Paper_column * c = cols [i];
-      Column_spring *to_next = 0;
-      for (int j =0; !to_next && j < c->spring_arr_drul_[RIGHT].size( ); j++)
-       {
-         Column_spring &sp = c->spring_arr_drul_[RIGHT] [j];
-         if (sp.other_l_ != cols[i+1])
-           continue;
+      Spring_smob *spring = 0;
 
-         to_next = &sp;
+      for (SCM s = cols[i]->get_grob_property ("ideal-distances");
+          !spring && gh_pair_p (s);
+          s = ly_cdr (s))
+       {
+         Spring_smob *sp = unsmob_spring (ly_car (s));
+         
+         
+         if (sp->other_ == cols[i+1])
+           spring = sp;
        }
 
       Spring_description desc;
-      if (to_next)
+      if (spring)
        {
-         desc.hooke_f_ = to_next->strength_f_;
-         desc.ideal_f_ = to_next->distance_f_;
+         desc.ideal_ = spring->distance_;
+         desc.hooke_ = spring->strength_;
        }
       else
        {
-         desc.hooke_f_ = 1.0;
-         desc.ideal_f_ = default_space_f_;
+         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;
        }
-      desc.block_force_f_ = - desc.hooke_f_ * desc.ideal_f_; // block at distance 0
-      springs_.push  (desc);
+
+      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++)
     {
-      Array<Column_rod> * rods = &cols [i]->minimal_dists_arr_drul_[RIGHT];
-      for (int j =0; j < rods->size( ); j++)
+      for (SCM s = Spaceable_grob::get_minimum_distances (cols[i]);
+          gh_pair_p (s); s = ly_cdr (s))
        {
-         int oi = cols.find_i (rods->elem (j).other_l_ );
+         Grob * other = unsmob_grob (ly_caar (s));
+         int oi = cols.find_index (other);
          if (oi >= 0)
            {
-             add_rod (i, oi, rods->elem (j).distance_f_);
+             add_rod (i, oi, gh_scm2double (ly_cdar (s)));
            }
        }
     }
 
-  if (line_len_f_ < 0)
-    my_solve_natural_len ();
-  else
-    my_solve_linelen ();
+
 }
 
+/*
+  
+  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) const
+Simple_spacer::solve (Column_x_positions *positions, bool ragged) 
 {
-  positions->energy_f_  = energy_f ();  // abs (force_f_);
-  positions->config_.push (indent_f_);
+  /*
+    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 ();
+
+  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++)
     {
-      positions->config_.push (positions->config_.top () + springs_[i].length (force_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 
+      */
     }
 
-  positions->satisfies_constraints_b_ = active_b ();
-}
+  /*
+    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 len = positions->config_.top ();
+      positions->force_ = (line_len_ - len) *  active_springs_stiffness ();
+    }
 
-void
-Simple_spacer::lower_bound_solution (Column_x_positions * posns) const
-{
-  solve (posns);
+
+  positions->cols_ = spaced_cols_;
+  positions->loose_cols_ = loose_cols_;
+  positions->satisfies_constraints_b_ = (line_len_ < 0) || active_b ();
+
+  /*
+    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))
+       {
+         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;
+
+  if (ragged && force_ < 0)
+    positions->satisfies_constraints_b_ = false;
 }
 
+/****************************************************************/
 
-Spring_description::Spring_description)
+Spring_description::Spring_description ()
 {
-  ideal_f_ =0.0;
-  hooke_f_ =0.0;
+  ideal_ =0.0;
+  hooke_ =0.0;
   active_b_ = true;
-  block_force_f_ = 0.0;
+  block_force_ = 0.0;
 }
 
-Real
-Spring_description::energy_f (Real force) const
-{
-  Real stretch = (force >? block_force_f_) / hooke_f_;
-  Real e = 0.5 * stretch * stretch * hooke_f_;
 
-  /*
-    be harder to compress.
-   */
-  if (stretch < 0)
-    e *= 4;
-
-  return e;
+bool
+Spring_description::sane_b () const
+{
+  return (hooke_ > 0) &&  !isinf (ideal_) && !isnan (ideal_);
 }
 
 Real
-Simple_spacer::energy_f () const
+Spring_description::length (Real f) const
 {
-  Real e =0.;
-
-  for (int i=0; i <springs_.size (); i++)
-    e += springs_[i].energy_f (force_f_);
-      
-  return e;
+  if (!active_b_)
+    f = block_force_;
+  return ideal_ + f / hooke_ ;
 }