1
# Copyright (C) 2005, 2006 Canonical Ltd
 
 
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.
 
 
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.
 
 
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
 
 
18
"""Topological sorting routines."""
 
 
21
import bzrlib.errors as errors
 
 
24
__all__ = ["topo_sort", "TopoSorter", "merge_sort", "MergeSorter"]
 
 
28
    """Topological sort a graph.
 
 
30
    graph -- sequence of pairs of node->parents_list.
 
 
32
    The result is a list of node names, such that all parents come before
 
 
35
    node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
 
37
    return TopoSorter(graph).sorted()
 
 
40
class TopoSorter(object):
 
 
42
    def __init__(self, graph):
 
 
43
        """Topological sorting of a graph.
 
 
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:
 
 
51
        node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
 
53
        If you have a graph like [('a', ['b']), ('a', ['c'])] this will only use
 
 
54
        one of the two values for 'a'.
 
 
56
        The graph is sorted lazily: until you iterate or sort the input is
 
 
57
        not processed other than to create an internal representation.
 
 
59
        iteration or sorting may raise GraphCycleError if a cycle is present 
 
 
62
        # a dict of the graph.
 
 
63
        self._graph = dict(graph)
 
 
65
        # self._original_graph = dict(graph)
 
 
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()
 
 
79
        """Sort the graph and return as a list.
 
 
81
        After calling this the sorter is empty and you must create a new one.
 
 
83
        return list(self.iter_topo_order())
 
 
85
###        Useful if fiddling with this code.
 
 
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()
 
 
95
    def iter_topo_order(self):
 
 
96
        """Yield the nodes of the graph in a topological order.
 
 
98
        After finishing iteration the sorter is empty and you cannot continue
 
 
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()
 
 
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.
 
 
123
                        # otherwise transfer it from the source graph into the
 
 
124
                        # top of the current depth first search stack.
 
 
126
                            parents = self._graph.pop(next_node_name)
 
 
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' 
 
 
139
    def _push_node(self, node_name, parents):
 
 
140
        """Add node_name to the pending node stack.
 
 
142
        Names in this stack will get emitted into the output as they are popped
 
 
145
        self._node_name_stack.append(node_name)
 
 
146
        self._pending_parents_stack.append(list(parents))
 
 
149
        """Pop the top node off the stack 
 
 
151
        The node is appended to the sorted output.
 
 
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()
 
 
158
        self._completed_node_names.add(node_name)
 
 
162
def merge_sort(graph, branch_tip, mainline_revisions=None, generate_revno=False):
 
 
163
    """Topological sort a graph which groups merges.
 
 
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
 
 
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
 
 
176
                               The order for this parameter is oldest-first.
 
 
177
    :param generate_revno: Optional parameter controlling the generation of
 
 
178
        revision number sequences in the output. See the output description of
 
 
179
        the MergeSorter docstring for details.
 
 
180
    :result: See the MergeSorter docstring for details.
 
 
181
    node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
 
183
    return MergeSorter(graph, branch_tip, mainline_revisions,
 
 
184
        generate_revno).sorted()
 
 
187
class MergeSorter(object):
 
 
189
    def __init__(self, graph, branch_tip, mainline_revisions=None,
 
 
190
        generate_revno=False):
 
 
191
        """Merge-aware topological sorting of a graph.
 
 
193
        :param graph: sequence of pairs of node_name->parent_names_list.
 
 
194
                      i.e. [('C', ['B']), ('B', ['A']), ('A', [])]
 
 
195
                      For this input the output from the sort or
 
 
196
                      iter_topo_order routines will be:
 
 
198
        :param branch_tip: the tip of the branch to graph. Revisions not 
 
 
199
                       reachable from branch_tip are not included in the
 
 
201
        :param mainline_revisions: If not None this forces a mainline to be
 
 
202
                               used rather than synthesised from the graph.
 
 
203
                               This must be a valid path through some part
 
 
204
                               of the graph. If the mainline does not cover all
 
 
205
                               the revisions, output stops at the start of the
 
 
206
                               old revision listed in the mainline revisions
 
 
208
                               The order for this parameter is oldest-first.
 
 
209
        :param generate_revno: Optional parameter controlling the generation of
 
 
210
            revision number sequences in the output. See the output description
 
 
213
        The result is a list sorted so that all parents come before
 
 
214
        their children. Each element of the list is a tuple containing:
 
 
215
        (sequence_number, node_name, merge_depth, end_of_merge)
 
 
216
         * sequence_number: The sequence of this row in the output. Useful for 
 
 
218
         * node_name: The node name: opaque text to the merge routine.
 
 
219
         * merge_depth: How many levels of merging deep this node has been
 
 
221
         * revno_sequence: When requested this field provides a sequence of
 
 
222
             revision numbers for all revisions. The format is:
 
 
223
             REVNO[[.BRANCHREVNO.REVNO] ...]. BRANCHREVNO is the number of the
 
 
224
             branch that the revno is on. From left to right the REVNO numbers
 
 
225
             are the sequence numbers within that branch of the revision.
 
 
226
             For instance, the graph {A:[], B:['A'], C:['A', 'B']} will get
 
 
227
             the following revno_sequences assigned: A:(1,), B:(1,1,1), C:(2,).
 
 
228
             This should be read as 'A is the first commit in the trunk',
 
 
229
             'B is the first commit on the first branch made from A', 'C is the
 
 
230
             second commit in the trunk'.
 
 
231
         * end_of_merge: When True the next node is part of a different merge.
 
 
234
        node identifiers can be any hashable object, and are typically strings.
 
 
236
        If you have a graph like [('a', ['b']), ('a', ['c'])] this will only use
 
 
237
        one of the two values for 'a'.
 
 
239
        The graph is sorted lazily: until you iterate or sort the input is
 
 
240
        not processed other than to create an internal representation.
 
 
242
        iteration or sorting may raise GraphCycleError if a cycle is present 
 
 
245
        Background information on the design:
 
 
246
        -------------------------------------
 
 
247
        definition: the end of any cluster or 'merge' occurs when:
 
 
248
            1 - the next revision has a lower merge depth than we do.
 
 
255
              C, D are the ends of clusters, E might be but we need more data.
 
 
256
            2 - or the next revision at our merge depth is not our left most
 
 
258
              This is required to handle multiple-merges in one commit.
 
 
266
              C is the end of a cluster due to rule 1.
 
 
267
              D is not the end of a cluster from rule 1, but is from rule 2: E 
 
 
268
                is not its left most ancestor
 
 
269
              E is the end of a cluster due to rule 1
 
 
270
              F might be but we need more data.
 
 
272
        we show connecting lines to a parent when:
 
 
273
         - The parent is the start of a merge within this cluster.
 
 
274
           That is, the merge was not done to the mainline before this cluster 
 
 
275
           was merged to the mainline.
 
 
276
           This can be detected thus:
 
 
277
            * The parent has a higher merge depth and is the next revision in 
 
 
280
          The next revision in the list constraint is needed for this case:
 
 
282
          B  1  [C, F]   # we do not want to show a line to F which is depth 2 
 
 
284
          C  1  [H]      # note that this is a long line to show back to the 
 
 
285
                           ancestor - see the end of merge rules.
 
 
291
         - Part of this merges 'branch':
 
 
292
          The parent has the same merge depth and is our left most parent and we
 
 
293
           are not the end of the cluster.
 
 
294
          A 0   [C, B] lines: [B, C]
 
 
295
          B  1  [E, C] lines: [C]
 
 
297
          D 0   [F, E] lines: [E, F]
 
 
300
         - The end of this merge/cluster:
 
 
301
          we can ONLY have multiple parents at the end of a cluster if this
 
 
302
          branch was previously merged into the 'mainline'.
 
 
303
          - if we have one and only one parent, show it
 
 
304
            Note that this may be to a greater merge depth - for instance if
 
 
305
            this branch continued from a deeply nested branch to add something
 
 
307
          - if we have more than one parent - show the second oldest (older ==
 
 
308
            further down the list) parent with
 
 
309
            an equal or lower merge depth
 
 
310
             XXXX revisit when awake. ddaa asks about the relevance of each one
 
 
311
             - maybe more than one parent is relevant
 
 
313
        self._generate_revno = generate_revno
 
 
314
        # a dict of the graph.
 
 
315
        self._graph = dict(graph)
 
 
316
        # if there is an explicit mainline, alter the graph to match. This is
 
 
317
        # easier than checking at every merge whether we are on the mainline and
 
 
318
        # if so which path to take.
 
 
319
        if mainline_revisions is None:
 
 
320
            self._mainline_revisions = []
 
 
321
            self._stop_revision = None
 
 
323
            self._mainline_revisions = list(mainline_revisions)
 
 
324
            self._stop_revision = self._mainline_revisions[0]
 
 
325
        # skip the first revision, its what we reach and its parents are 
 
 
326
        # therefore irrelevant
 
 
327
        for index, revision in enumerate(self._mainline_revisions[1:]):
 
 
328
            # NB: index 0 means self._mainline_revisions[1]
 
 
329
            # if the mainline matches the graph, nothing to do.
 
 
330
            parent = self._mainline_revisions[index]
 
 
332
                # end of mainline_revisions history
 
 
334
            if self._graph[revision][0] == parent:
 
 
336
            # remove it from its prior spot
 
 
337
            self._graph[revision].remove(parent)
 
 
338
            # insert it into the start of the mainline
 
 
339
            self._graph[revision].insert(0, parent)
 
 
340
        # we need to do a check late in the process to detect end-of-merges
 
 
341
        # which requires the parents to be accessible: its easier for now
 
 
342
        # to just keep the original graph around.
 
 
343
        self._original_graph = dict(self._graph.items())
 
 
344
        # we need to know the revision numbers of revisions to determine
 
 
345
        # the revision numbers of their descendants
 
 
346
        # this is a graph from node to [revno_tuple, sequence_number]
 
 
347
        # where sequence is the number of branches made from the node,
 
 
348
        # and revno_tuple is the tuple that was assigned to the node.
 
 
349
        # we dont know revnos to start with, so we start it seeded with
 
 
351
        self._revnos = dict((revision, [None, 0]) for revision in self._graph)
 
 
352
        # the global implicit root node has revno 0, but we need to know
 
 
353
        # the sequence number for it too:
 
 
354
        self._root_sequence = 0
 
 
356
        # this is a stack storing the depth first search into the graph.
 
 
357
        self._node_name_stack = []
 
 
358
        # at each level of recursion we need the merge depth this node is at:
 
 
359
        self._node_merge_depth_stack = []
 
 
360
        # at each level of 'recursion' we have to check each parent. This
 
 
361
        # stack stores the parents we have not yet checked for the node at the 
 
 
362
        # matching depth in _node_name_stack
 
 
363
        self._pending_parents_stack = []
 
 
364
        # When we first look at a node we assign it a seqence number from its
 
 
366
        self._assigned_sequence_stack = []
 
 
367
        # this is a set of the nodes who have been completely analysed for fast
 
 
368
        # membership checking
 
 
369
        self._completed_node_names = set()
 
 
370
        # this is the scheduling of nodes list.
 
 
371
        # Nodes are scheduled
 
 
372
        # from the bottom left of the tree: in the tree
 
 
379
        # the scheduling order is: F, E, D, C, B, A 
 
 
380
        # that is - 'left subtree, right subtree, node'
 
 
381
        # which would mean that when we schedule A we can emit the entire tree.
 
 
382
        self._scheduled_nodes = []
 
 
383
        # This records for each node when we have processed its left most 
 
 
384
        # unmerged subtree. After this subtree is scheduled, all other subtrees
 
 
385
        # have their merge depth increased by one from this nodes merge depth.
 
 
386
        # it contains tuples - name, merge_depth
 
 
387
        self._left_subtree_pushed_stack = []
 
 
389
        # seed the search with the tip of the branch
 
 
390
        if branch_tip is not None:
 
 
391
            parents = self._graph.pop(branch_tip)
 
 
392
            self._push_node(branch_tip, 0, parents)
 
 
395
        """Sort the graph and return as a list.
 
 
397
        After calling this the sorter is empty and you must create a new one.
 
 
399
        return list(self.iter_topo_order())
 
 
401
    def iter_topo_order(self):
 
 
402
        """Yield the nodes of the graph in a topological order.
 
 
404
        After finishing iteration the sorter is empty and you cannot continue
 
 
407
        while self._node_name_stack:
 
 
408
            # loop until this call completes.
 
 
409
            parents_to_visit = self._pending_parents_stack[-1]
 
 
410
            # if all parents are done, the revision is done
 
 
411
            if not parents_to_visit:
 
 
412
                # append the revision to the topo sorted scheduled list:
 
 
413
                # all the nodes parents have been scheduled added, now
 
 
414
                # we can add it to the output.
 
 
417
                while self._pending_parents_stack[-1]:
 
 
418
                    if not self._left_subtree_pushed_stack[-1]:
 
 
419
                        # recurse depth first into the primary parent
 
 
420
                        next_node_name = self._pending_parents_stack[-1].pop(0)
 
 
422
                        # place any merges in right-to-left order for scheduling
 
 
423
                        # which gives us left-to-right order after we reverse
 
 
424
                        # the scheduled queue. XXX: This has the effect of 
 
 
425
                        # allocating common-new revisions to the right-most
 
 
426
                        # subtree rather than the left most, which will 
 
 
427
                        # display nicely (you get smaller trees at the top
 
 
428
                        # of the combined merge).
 
 
429
                        next_node_name = self._pending_parents_stack[-1].pop()
 
 
430
                    if next_node_name in self._completed_node_names:
 
 
431
                        # this parent was completed by a child on the
 
 
432
                        # call stack. skip it.
 
 
434
                    # otherwise transfer it from the source graph into the
 
 
435
                    # top of the current depth first search stack.
 
 
437
                        parents = self._graph.pop(next_node_name)
 
 
439
                        # if the next node is not in the source graph it has
 
 
440
                        # already been popped from it and placed into the
 
 
441
                        # current search stack (but not completed or we would
 
 
442
                        # have hit the continue 4 lines up.
 
 
443
                        # this indicates a cycle.
 
 
444
                        raise errors.GraphCycleError(self._node_name_stack)
 
 
446
                    if self._left_subtree_pushed_stack[-1]:
 
 
447
                        # a new child branch from name_stack[-1]
 
 
451
                        self._left_subtree_pushed_stack[-1] = True
 
 
453
                        self._node_merge_depth_stack[-1] + next_merge_depth)
 
 
458
                    # and do not continue processing parents until this 'call' 
 
 
461
        # We have scheduled the graph. Now deliver the ordered output:
 
 
463
        while self._scheduled_nodes:
 
 
464
            node_name, merge_depth, revno = self._scheduled_nodes.pop()
 
 
465
            if node_name == self._stop_revision:
 
 
467
            if not len(self._scheduled_nodes):
 
 
468
                # last revision is the end of a merge
 
 
470
            elif self._scheduled_nodes[-1][1] < merge_depth:
 
 
471
                # the next node is to our left
 
 
473
            elif (self._scheduled_nodes[-1][1] == merge_depth and
 
 
474
                  (self._scheduled_nodes[-1][0] not in
 
 
475
                   self._original_graph[node_name])):
 
 
476
                # the next node was part of a multiple-merge.
 
 
480
            if self._generate_revno:
 
 
481
                yield (sequence_number, node_name, merge_depth, revno, end_of_merge)
 
 
483
                yield (sequence_number, node_name, merge_depth, end_of_merge)
 
 
486
    def _push_node(self, node_name, merge_depth, parents):
 
 
487
        """Add node_name to the pending node stack.
 
 
489
        Names in this stack will get emitted into the output as they are popped
 
 
492
        self._node_name_stack.append(node_name)
 
 
493
        self._node_merge_depth_stack.append(merge_depth)
 
 
494
        self._left_subtree_pushed_stack.append(False)
 
 
495
        self._pending_parents_stack.append(list(parents))
 
 
496
        # as we push it, assign it a sequence number against its parent:
 
 
497
        parents = self._original_graph[node_name]
 
 
499
            # node has parents, assign from the left most parent.
 
 
500
            parent_revno = self._revnos[parents[0]]
 
 
501
            sequence = parent_revno[1]
 
 
504
            # no parents, use the root sequence
 
 
505
            sequence = self._root_sequence
 
 
506
            self._root_sequence +=1
 
 
507
        self._assigned_sequence_stack.append(sequence)
 
 
510
        """Pop the top node off the stack 
 
 
512
        The node is appended to the sorted output.
 
 
514
        # we are returning from the flattened call frame:
 
 
515
        # pop off the local variables
 
 
516
        node_name = self._node_name_stack.pop()
 
 
517
        merge_depth = self._node_merge_depth_stack.pop()
 
 
518
        sequence = self._assigned_sequence_stack.pop()
 
 
519
        # remove this node from the pending lists:
 
 
520
        self._left_subtree_pushed_stack.pop()
 
 
521
        self._pending_parents_stack.pop()
 
 
523
        parents = self._original_graph[node_name]
 
 
525
            # node has parents, assign from the left most parent.
 
 
526
            parent_revno = self._revnos[parents[0]]
 
 
528
                # not the first child, make a new branch
 
 
529
                revno = parent_revno[0] + (sequence, 1)
 
 
531
                # increment the sequence number within the branch
 
 
532
                revno = parent_revno[0][:-1] + (parent_revno[0][-1] + 1,)
 
 
534
            # no parents, use the root sequence
 
 
536
                # make a parallel import revision number
 
 
537
                revno = (0, sequence, 1)
 
 
541
        # store the revno for this node for future reference
 
 
542
        self._revnos[node_name][0] = revno
 
 
543
        self._completed_node_names.add(node_name)
 
 
544
        self._scheduled_nodes.append((node_name, merge_depth, self._revnos[node_name][0]))