~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/tsort.py

  • Committer: Aaron Bentley
  • Date: 2006-05-20 22:52:04 UTC
  • mto: This revision was merged to the branch mainline in revision 1738.
  • Revision ID: aaron.bentley@utoronto.ca-20060520225204-e282012c8890c760
What about signatures?

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
# (C) 2005, 2006 Canonical Limited.
 
2
#
 
3
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 
4
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
5
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 
6
# (at your option) any later version.
 
7
#
 
8
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
9
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
10
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
11
# GNU General Public License for more details.
 
12
#
 
13
# You should have received a copy of the GNU General Public License
 
14
# along with this program; if not, write to the Free Software
 
15
# Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 
16
 
 
17
 
 
18
"""Topological sorting routines."""
 
19
 
 
20
 
 
21
import bzrlib.errors as errors
 
22
 
 
23
 
 
24
__all__ = ["topo_sort", "TopoSorter", "merge_sort", "MergeSorter"]
 
25
 
 
26
 
 
27
def topo_sort(graph):
 
28
    """Topological sort a graph.
 
29
 
 
30
    graph -- sequence of pairs of node->parents_list.
 
31
 
 
32
    The result is a list of node names, such that all parents come before
 
33
    their children.
 
34
 
 
35
    node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
36
    """
 
37
    return TopoSorter(graph).sorted()
 
38
 
 
39
 
 
40
class TopoSorter(object):
 
41
 
 
42
    def __init__(self, graph):
 
43
        """Topological sorting of a graph.
 
44
    
 
45
        :param graph: sequence of pairs of node_name->parent_names_list.
 
46
                      i.e. [('C', ['B']), ('B', ['A']), ('A', [])]
 
47
                      For this input the output from the sort or
 
48
                      iter_topo_order routines will be:
 
49
                      'A', 'B', 'C'
 
50
        
 
51
        node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
52
 
 
53
        If you have a graph like [('a', ['b']), ('a', ['c'])] this will only use
 
54
        one of the two values for 'a'.
 
55
 
 
56
        The graph is sorted lazily: until you iterate or sort the input is
 
57
        not processed other than to create an internal representation.
 
58
 
 
59
        iteration or sorting may raise GraphCycleError if a cycle is present 
 
60
        in the graph.
 
61
        """
 
62
        # a dict of the graph.
 
63
        self._graph = dict(graph)
 
64
        ### if debugging:
 
65
        # self._original_graph = dict(graph)
 
66
        
 
67
        # this is a stack storing the depth first search into the graph.
 
68
        self._node_name_stack = []
 
69
        # at each level of 'recursion' we have to check each parent. This
 
70
        # stack stores the parents we have not yet checked for the node at the 
 
71
        # matching depth in _node_name_stack
 
72
        self._pending_parents_stack = []
 
73
        # this is a set of the completed nodes for fast checking whether a
 
74
        # parent in a node we are processing on the stack has already been
 
75
        # emitted and thus can be skipped.
 
76
        self._completed_node_names = set()
 
77
 
 
78
    def sorted(self):
 
79
        """Sort the graph and return as a list.
 
80
        
 
81
        After calling this the sorter is empty and you must create a new one.
 
82
        """
 
83
        return list(self.iter_topo_order())
 
84
 
 
85
###        Useful if fiddling with this code.
 
86
###        # cross check
 
87
###        sorted_names = list(self.iter_topo_order())
 
88
###        for index in range(len(sorted_names)):
 
89
###            rev = sorted_names[index]
 
90
###            for left_index in range(index):
 
91
###                if rev in self.original_graph[sorted_names[left_index]]:
 
92
###                    print "revision in parent list of earlier revision"
 
93
###                    import pdb;pdb.set_trace()
 
94
 
 
95
    def iter_topo_order(self):
 
96
        """Yield the nodes of the graph in a topological order.
 
97
        
 
98
        After finishing iteration the sorter is empty and you cannot continue
 
99
        iteration.
 
100
        """
 
101
        while self._graph:
 
102
            # now pick a random node in the source graph, and transfer it to the
 
103
            # top of the depth first search stack.
 
104
            node_name, parents = self._graph.popitem()
 
105
            self._push_node(node_name, parents)
 
106
            while self._node_name_stack:
 
107
                # loop until this call completes.
 
108
                parents_to_visit = self._pending_parents_stack[-1]
 
109
                # if all parents are done, the revision is done
 
110
                if not parents_to_visit:
 
111
                    # append the revision to the topo sorted list
 
112
                    # all the nodes parents have been added to the output, now
 
113
                    # we can add it to the output.
 
114
                    yield self._pop_node()
 
115
                else:
 
116
                    while self._pending_parents_stack[-1]:
 
117
                        # recurse depth first into a single parent 
 
118
                        next_node_name = self._pending_parents_stack[-1].pop()
 
119
                        if next_node_name in self._completed_node_names:
 
120
                            # this parent was completed by a child on the
 
121
                            # call stack. skip it.
 
122
                            continue
 
123
                        # otherwise transfer it from the source graph into the
 
124
                        # top of the current depth first search stack.
 
125
                        try:
 
126
                            parents = self._graph.pop(next_node_name)
 
127
                        except KeyError:
 
128
                            # if the next node is not in the source graph it has
 
129
                            # already been popped from it and placed into the
 
130
                            # current search stack (but not completed or we would
 
131
                            # have hit the continue 4 lines up.
 
132
                            # this indicates a cycle.
 
133
                            raise errors.GraphCycleError(self._node_name_stack)
 
134
                        self._push_node(next_node_name, parents)
 
135
                        # and do not continue processing parents until this 'call' 
 
136
                        # has recursed.
 
137
                        break
 
138
 
 
139
    def _push_node(self, node_name, parents):
 
140
        """Add node_name to the pending node stack.
 
141
        
 
142
        Names in this stack will get emitted into the output as they are popped
 
143
        off the stack.
 
144
        """
 
145
        self._node_name_stack.append(node_name)
 
146
        self._pending_parents_stack.append(list(parents))
 
147
 
 
148
    def _pop_node(self):
 
149
        """Pop the top node off the stack 
 
150
 
 
151
        The node is appended to the sorted output.
 
152
        """
 
153
        # we are returning from the flattened call frame:
 
154
        # pop off the local variables
 
155
        node_name = self._node_name_stack.pop()
 
156
        self._pending_parents_stack.pop()
 
157
 
 
158
        self._completed_node_names.add(node_name)
 
159
        return node_name
 
160
 
 
161
 
 
162
def merge_sort(graph, branch_tip, mainline_revisions=None):
 
163
    """Topological sort a graph which groups merges.
 
164
 
 
165
    :param graph: sequence of pairs of node->parents_list.
 
166
    :param branch_tip: the tip of the branch to graph. Revisions not 
 
167
                       reachable from branch_tip are not included in the
 
168
                       output.
 
169
    :param mainline_revisions: If not None this forces a mainline to be
 
170
                               used rather than synthesised from the graph.
 
171
                               This must be a valid path through some part
 
172
                               of the graph. If the mainline does not cover all
 
173
                               the revisions, output stops at the start of the
 
174
                               old revision listed in the mainline revisions
 
175
                               list.
 
176
                               The order for this parameter is oldest-first.
 
177
 
 
178
    The result is a list of node names, such that all parents come before
 
179
    their children.
 
180
 
 
181
    node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
182
    """
 
183
    return MergeSorter(graph, branch_tip, mainline_revisions).sorted()
 
184
 
 
185
 
 
186
class MergeSorter(object):
 
187
 
 
188
    def __init__(self, graph, branch_tip, mainline_revisions=None):
 
189
        """Merge-aware topological sorting of a graph.
 
190
    
 
191
        :param graph: sequence of pairs of node_name->parent_names_list.
 
192
                      i.e. [('C', ['B']), ('B', ['A']), ('A', [])]
 
193
                      For this input the output from the sort or
 
194
                      iter_topo_order routines will be:
 
195
                      'A', 'B', 'C'
 
196
        :param branch_tip: the tip of the branch to graph. Revisions not 
 
197
                       reachable from branch_tip are not included in the
 
198
                       output.
 
199
        :param mainline_revisions: If not None this forces a mainline to be
 
200
                               used rather than synthesised from the graph.
 
201
                               This must be a valid path through some part
 
202
                               of the graph. If the mainline does not cover all
 
203
                               the revisions, output stops at the start of the
 
204
                               old revision listed in the mainline revisions
 
205
                               list.
 
206
                               The order for this parameter is oldest-first.
 
207
 
 
208
        
 
209
        node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
210
 
 
211
        If you have a graph like [('a', ['b']), ('a', ['c'])] this will only use
 
212
        one of the two values for 'a'.
 
213
 
 
214
        The graph is sorted lazily: until you iterate or sort the input is
 
215
        not processed other than to create an internal representation.
 
216
 
 
217
        iteration or sorting may raise GraphCycleError if a cycle is present 
 
218
        in the graph.
 
219
 
 
220
        Background information on the design:
 
221
        -------------------------------------
 
222
        definition: the end of any cluster or 'merge' occurs when:
 
223
            1 - the next revision has a lower merge depth than we do.
 
224
              i.e.
 
225
              A 0
 
226
              B  1
 
227
              C   2
 
228
              D  1
 
229
              E 0
 
230
              C, D are the ends of clusters, E might be but we need more data.
 
231
            2 - or the next revision at our merge depth is not our left most
 
232
              ancestor.
 
233
              This is required to handle multiple-merges in one commit.
 
234
              i.e.
 
235
              A 0    [F, B, E]
 
236
              B  1   [D, C]
 
237
              C   2  [D]
 
238
              D  1   [F]
 
239
              E  1   [F]
 
240
              F 0
 
241
              C is the end of a cluster due to rule 1.
 
242
              D is not the end of a cluster from rule 1, but is from rule 2: E 
 
243
                is not its left most ancestor
 
244
              E is the end of a cluster due to rule 1
 
245
              F might be but we need more data.
 
246
              
 
247
        we show connecting lines to a parent when:
 
248
         - The parent is the start of a merge within this cluster.
 
249
           That is, the merge was not done to the mainline before this cluster 
 
250
           was merged to the mainline.
 
251
           This can be detected thus:
 
252
            * The parent has a higher merge depth and is the next revision in 
 
253
              the list.
 
254
          
 
255
          The next revision in the list constraint is needed for this case:
 
256
          A 0   [D, B]   
 
257
          B  1  [C, F]   # we do not want to show a line to F which is depth 2 
 
258
                           but not a merge
 
259
          C  1  [H]      # note that this is a long line to show back to the 
 
260
                           ancestor - see the end of merge rules.
 
261
          D 0   [G, E]
 
262
          E  1  [G, F]
 
263
          F   2 [G]
 
264
          G  1  [H]
 
265
          H 0
 
266
         - Part of this merges 'branch':
 
267
          The parent has the same merge depth and is our left most parent and we
 
268
           are not the end of the cluster.
 
269
          A 0   [C, B] lines: [B, C]
 
270
          B  1  [E, C] lines: [C]
 
271
          C 0   [D]    lines: [D]
 
272
          D 0   [F, E] lines: [E, F]
 
273
          E  1  [F]    lines: [F]
 
274
          F 0
 
275
         - The end of this merge/cluster:
 
276
          we can ONLY have multiple parents at the end of a cluster if this
 
277
          branch was previously merged into the 'mainline'.
 
278
          - if we have one and only one parent, show it
 
279
            Note that this may be to a greater merge depth - for instance if
 
280
            this branch continued from a deeply nested branch to add something
 
281
            to it.
 
282
          - if we have more than one parent - show the second oldest (older ==
 
283
            further down the list) parent with
 
284
            an equal or lower merge depth
 
285
             XXXX revisit when awake. ddaa asks about the relevance of each one
 
286
             - maybe more than one parent is relevant
 
287
        """
 
288
        # a dict of the graph.
 
289
        self._graph = dict(graph)
 
290
        # if there is an explicit mainline, alter the graph to match. This is
 
291
        # easier than checking at every merge whether we are on the mainline and
 
292
        # if so which path to take.
 
293
        if mainline_revisions is None:
 
294
            self._mainline_revisions = []
 
295
            self._stop_revision = None
 
296
        else:
 
297
            self._mainline_revisions = list(mainline_revisions)
 
298
            self._stop_revision = self._mainline_revisions[0]
 
299
        # skip the first revision, its what we reach and its parents are 
 
300
        # therefore irrelevant
 
301
        for index, revision in enumerate(self._mainline_revisions[1:]):
 
302
            # NB: index 0 means self._mainline_revisions[1]
 
303
            # if the mainline matches the graph, nothing to do.
 
304
            parent = self._mainline_revisions[index]
 
305
            if parent is None:
 
306
                # end of mainline_revisions history
 
307
                continue
 
308
            if self._graph[revision][0] == parent:
 
309
                continue
 
310
            # remove it from its prior spot
 
311
            self._graph[revision].remove(parent)
 
312
            # insert it into the start of the mainline
 
313
            self._graph[revision].insert(0, parent)
 
314
        # we need to do a check late in the process to detect end-of-merges
 
315
        # which requires the parents to be accessible: its easier for now
 
316
        # to just keep the original graph around.
 
317
        self._original_graph = dict(self._graph.items())
 
318
        
 
319
        # this is a stack storing the depth first search into the graph.
 
320
        self._node_name_stack = []
 
321
        # at each level of recursion we need the merge depth this node is at:
 
322
        self._node_merge_depth_stack = []
 
323
        # at each level of 'recursion' we have to check each parent. This
 
324
        # stack stores the parents we have not yet checked for the node at the 
 
325
        # matching depth in _node_name_stack
 
326
        self._pending_parents_stack = []
 
327
        # this is a set of the nodes who have been completely analysed for fast
 
328
        # membership checking
 
329
        self._completed_node_names = set()
 
330
        # this is the scheduling of nodes list.
 
331
        # Nodes are scheduled
 
332
        # from the bottom left of the tree: in the tree
 
333
        # A 0  [D, B]
 
334
        # B  1 [C]
 
335
        # C  1 [D]
 
336
        # D 0  [F, E]
 
337
        # E  1 [F]
 
338
        # F 0
 
339
        # the scheduling order is: F, E, D, C, B, A 
 
340
        # that is - 'left subtree, right subtree, node'
 
341
        # which would mean that when we schedule A we can emit the entire tree.
 
342
        self._scheduled_nodes = []
 
343
        # This records for each node when we have processed its left most 
 
344
        # unmerged subtree. After this subtree is scheduled, all other subtrees
 
345
        # have their merge depth increased by one from this nodes merge depth.
 
346
        self._left_subtree_done_stack = []
 
347
 
 
348
        # seed the search with the tip of the branch
 
349
        if branch_tip is not None:
 
350
            parents = self._graph.pop(branch_tip)
 
351
            self._push_node(branch_tip, 0, parents)
 
352
 
 
353
    def sorted(self):
 
354
        """Sort the graph and return as a list.
 
355
        
 
356
        After calling this the sorter is empty and you must create a new one.
 
357
        """
 
358
        return list(self.iter_topo_order())
 
359
 
 
360
    def iter_topo_order(self):
 
361
        """Yield the nodes of the graph in a topological order.
 
362
        
 
363
        After finishing iteration the sorter is empty and you cannot continue
 
364
        iteration.
 
365
        """
 
366
        while self._node_name_stack:
 
367
            # loop until this call completes.
 
368
            parents_to_visit = self._pending_parents_stack[-1]
 
369
            # if all parents are done, the revision is done
 
370
            if not parents_to_visit:
 
371
                # append the revision to the topo sorted scheduled list:
 
372
                # all the nodes parents have been scheduled added, now
 
373
                # we can add it to the output.
 
374
                self._pop_node()
 
375
            else:
 
376
                while self._pending_parents_stack[-1]:
 
377
                    if not self._left_subtree_done_stack[-1]:
 
378
                        # recurse depth first into the primary parent
 
379
                        next_node_name = self._pending_parents_stack[-1].pop(0)
 
380
                    else:
 
381
                        # place any merges in right-to-left order for scheduling
 
382
                        # which gives us left-to-right order after we reverse
 
383
                        # the scheduled queue. XXX: This has the effect of 
 
384
                        # allocating common-new revisions to the right-most
 
385
                        # subtree rather than the left most, which will 
 
386
                        # display nicely (you get smaller trees at the top
 
387
                        # of the combined merge).
 
388
                        next_node_name = self._pending_parents_stack[-1].pop()
 
389
                    if next_node_name in self._completed_node_names:
 
390
                        # this parent was completed by a child on the
 
391
                        # call stack. skip it.
 
392
                        continue
 
393
                    # otherwise transfer it from the source graph into the
 
394
                    # top of the current depth first search stack.
 
395
                    try:
 
396
                        parents = self._graph.pop(next_node_name)
 
397
                    except KeyError:
 
398
                        # if the next node is not in the source graph it has
 
399
                        # already been popped from it and placed into the
 
400
                        # current search stack (but not completed or we would
 
401
                        # have hit the continue 4 lines up.
 
402
                        # this indicates a cycle.
 
403
                        raise errors.GraphCycleError(self._node_name_stack)
 
404
                    next_merge_depth = 0
 
405
                    if self._left_subtree_done_stack[-1]:
 
406
                        next_merge_depth = 1
 
407
                    else:
 
408
                        next_merge_depth = 0
 
409
                        self._left_subtree_done_stack[-1] = True
 
410
                    next_merge_depth = (
 
411
                        self._node_merge_depth_stack[-1] + next_merge_depth)
 
412
                    self._push_node(
 
413
                        next_node_name,
 
414
                        next_merge_depth,
 
415
                        parents)
 
416
                    # and do not continue processing parents until this 'call' 
 
417
                    # has recursed.
 
418
                    break
 
419
        # We have scheduled the graph. Now deliver the ordered output:
 
420
        sequence_number = 0
 
421
        while self._scheduled_nodes:
 
422
            node_name, merge_depth = self._scheduled_nodes.pop()
 
423
            if node_name == self._stop_revision:
 
424
                return
 
425
            if not len(self._scheduled_nodes):
 
426
                end_of_merge = True
 
427
            elif self._scheduled_nodes[-1][1] < merge_depth:
 
428
                # the next node is to our left
 
429
                end_of_merge = True
 
430
            elif (self._scheduled_nodes[-1][1] == merge_depth and
 
431
                  (self._scheduled_nodes[-1][0] not in
 
432
                   self._original_graph[node_name])):
 
433
                # the next node was part of a multiple-merge.
 
434
                end_of_merge = True
 
435
            else:
 
436
                end_of_merge = False
 
437
            yield (sequence_number, node_name, merge_depth, end_of_merge)
 
438
            sequence_number += 1
 
439
 
 
440
    def _push_node(self, node_name, merge_depth, parents):
 
441
        """Add node_name to the pending node stack.
 
442
        
 
443
        Names in this stack will get emitted into the output as they are popped
 
444
        off the stack.
 
445
        """
 
446
        self._node_name_stack.append(node_name)
 
447
        self._node_merge_depth_stack.append(merge_depth)
 
448
        self._left_subtree_done_stack.append(False)
 
449
        self._pending_parents_stack.append(list(parents))
 
450
 
 
451
    def _pop_node(self):
 
452
        """Pop the top node off the stack 
 
453
 
 
454
        The node is appended to the sorted output.
 
455
        """
 
456
        # we are returning from the flattened call frame:
 
457
        # pop off the local variables
 
458
        node_name = self._node_name_stack.pop()
 
459
        merge_depth = self._node_merge_depth_stack.pop()
 
460
        self._left_subtree_done_stack.pop()
 
461
        self._pending_parents_stack.pop()
 
462
 
 
463
        self._completed_node_names.add(node_name)
 
464
        self._scheduled_nodes.append((node_name, merge_depth))
 
465
        return node_name