~bzr-pqm/bzr/bzr.dev

« back to all changes in this revision

Viewing changes to bzrlib/tsort.py

  • Committer: Martin Pool
  • Date: 2005-03-15 05:19:54 UTC
  • Revision ID: mbp@sourcefrog.net-20050315051954-e4bdd6dfd26f8ecf
witty comment

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