Replace switch table with data-based slicing.
[string-lerp.git] / string-lerp.js
index 84cc9b9..1aa89b0 100644 (file)
@@ -1,22 +1,42 @@
+/* string-lerp - progressively turn one string into another
+   Copyright 2014 Joe Wreschnig
+  
+   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+   (at your option) any later version.
+*/
+
+/* @license Copyright 2014 Joe Wreschnig - GNU GPL v2 or later */
+
 (function (exports) {
     "use strict";
 
     var MAX_MATRIX_SIZE = 256 * 256;
 
-    function createMatrix(i, j) {
-        return new Uint32Array(i * j);
-    }
+    function costMatrix(source, target, ins, del, sub) {
+        /** Calculate the Levenshtein cost matrix for source and target
 
-    function levenshteinMatrix(s, t) {
-        /** Calculate the Levenshtein edit distance matrix for two strings
+            If source and target are strings, they cannot contain any
+            astral or combining codepoints. Such data must be passed
+            as arrays of strings with one element per glyph.
+
+            ins, del, and sub are the costs for insertion, deletion,
+            and substition respectively. Their default value is 1. If
+            only ins is passed, del and sub are set to the same cost.
+            If ins and del are passed, sub is set to the more
+            expensive of the two.
+
+            The matrix is returned as a flat typed array.
 
-            The matrix is returned as a flat unsigned typed array.
-            
             Following http://en.wikipedia.org/wiki/Levenshtein_distance
         */
-        var m = s.length + 1;
-        var n = t.length + 1;
-        var d = createMatrix(m, n);
+        ins = ins === undefined ? 1 : (ins | 0);
+        del = (del | 0) || ins;
+        sub = (sub | 0) || Math.max(ins, del);
+        var m = source.length + 1;
+        var n = target.length + 1;
+        var d = new Uint32Array(m * n);
         var i, j;
         for (i = 1; i < m; ++i)
             d[n * i] = i;
             d[j] = j;
         for (j = 1; j < n; ++j)
             for (i = 1; i < m; ++i)
-                if (s[i - 1] === t[j - 1])
+                if (source[i - 1] === target[j - 1])
                     d[n * i + j] = d[n * (i - 1) + j - 1];
                 else
-                    d[n * i + j] = 1 + Math.min(d[n * (i - 1) + j    ],
-                                                d[n *    i    + j - 1],
-                                                d[n * (i - 1) + j - 1]);
+                    d[n * i + j] = Math.min(del + d[n * (i - 1) + j    ],
+                                            ins + d[n *    i    + j - 1],
+                                            sub + d[n * (i - 1) + j - 1]);
         return d;
     }
 
-    function editPath(d, s, t) {
-        /** Given a Levenshtein result matrix, trace the shortest edit */
-        var path = []
-        var i = s.length;
-        var j = t.length;
+    // First, note that deletion is just substition with nothing, so
+    // any DEL operation can be replaced by a SUB. Second, the
+    // operation code *is* the necessary slice offset for applying the
+    // diff.
+    var INS = 0, SUB = 1;
+
+    function editPath(costs, target) {
+        /** Given a cost matrix and a target, create an edit list */
+        var path = [];
+        var j = target.length;
         var n = j + 1;
+        var i = costs.length / n - 1;
         while (i || j) {
-            var sub = (i && j) ? d[n * (i - 1) + j - 1] : Infinity;
-            var del = i ? d[n * (i - 1) + j] : Infinity;
-            var ins = j ? d[n * i + j - 1] : Infinity;
+            var sub = (i && j) ? costs[n * (i - 1) + j - 1] : Infinity;
+            var del = i ? costs[n * (i - 1) + j] : Infinity;
+            var ins = j ? costs[n * i + j - 1] : Infinity;
             if (sub <= ins && sub <= del) {
-                if (d[n * i + j] !== d[n * (i - 1) + j - 1])
-                    path.push(["sub", i - 1, t[j - 1]]);
+                if (costs[n * i + j] !== costs[n * (i - 1) + j - 1])
+                    path.push([SUB, i - 1, target[j - 1]]);
                 --i; --j;
             } else if (ins <= del) {
-                path.push(["ins", i, t[j - 1]]);
+                path.push([INS, i, target[j - 1]]);
                 --j;
             } else {
-                path.push(["del", i - 1]);
+                path.push([SUB, i - 1, ""]);
                 --i;
             }
         }
         return path;
     }
 
-    function applyEdits(edits, s) {
+    function diff(source, target, ins, del, sub) {
+        /** Create a diff between string source and target
+
+            ins, del, and sub are as passed to levenshtein
+         */
+        return editPath(costMatrix(source, target, ins, del, sub), target);
+    }
+
+    function patch(diff, source) {
         /** Apply the list of edits to s */
+        var edit;
         var i;
-        for (i = 0; i < edits.length; ++i) {
-            var edit = edits[i];
-            switch (edit[0]) {
-            case "sub":
-                s = s.slice(0, edit[1]) + edit[2] + s.slice(edit[1] + 1);
-                break;
-            case "ins":
-                s = s.slice(0, edit[1]) + edit[2] + s.slice(edit[1]);
-                break;
-            case "del":
-                s = s.slice(0, edit[1]) + s.slice(edit[1] + 1);
-                break;
+
+        if (Array.isArray(source)) {
+            for (i = 0; i < diff.length; ++i) {
+                edit = diff[i];
+                source.splice(edit[1], edit[0], edit[2]);
+            }
+        } else {
+            for (i = 0; i < diff.length; ++i) {
+                edit = diff[i];
+                var head = source.slice(0, edit[1]);
+                var tail = source.slice(edit[1] + edit[0]);
+                source = head + edit[2] + tail;
             }
         }
-        return s;
+        return source;
     }
 
-    function slowLerp(a, b, p) {
-        /** Interpolate between two strings slowly
+    var MULTI = /[\uD800-\uDBFF][\uDC00-\uDFFF]|[\u0300-\u036F\u1DC0-\u1DFF\u20D0-\u20FF\uFE20-\uFE2F]/;
+
+    var GLYPH = /([\0-\u02FF\u0370-\u1DBF\u1E00-\u20CF\u2100-\uD7FF\uDC00-\uFE1F\uFE30-\uFFFF]|[\uD800-\uDBFF][\uDC00-\uDFFF]|[\uD800-\uDBFF])([\u0300-\u036F\u1DC0-\u1DFF\u20D0-\u20FF\uFE20-\uFE2F]*)/g;
+
+    function diffLerp(a, b, p) {
+        /** Interpolate between two strings based on edit operations
 
             This interpolation algorithm applys a partial edit of one
             string into the other. This produces nice looking results,
             compute the edits. It is not recommended for strings
             longer than a few hundred characters.
          */
-        var edits = editPath(levenshteinMatrix(a, b), a, b);
-        var partial = edits.slice(0, Math.round(p * edits.length));
-        return applyEdits(partial, a);
+
+        // If given strings with astral codepoints or combining
+        // characters, split them into arrays of "glyphs" first,
+        // do the edit on the list of "glyphs", and rejoin them.
+        //
+        // This split is not perfect for all languages, but at least
+        // it won't create invalid surrogate pairs or orphaned
+        // combining characters.
+        if (a.match && a.match(MULTI) || b.match && b.match(MULTI)) {
+            var ca = a.match(GLYPH) || [];
+            var cb = b.match(GLYPH) || [];
+            return diffLerp(ca, cb, p).join("");
+        }
+
+        // The edit path works from the string end, forwards, because
+        // that's how Levenshtein edits work. To match LTR reading
+        // direction (and the behavior of fastLerp), swap the strings
+        // and invert the parameter when editing.
+        var edits = diff(b, a, 2, 2, 3);
+        var partial = edits.slice(0, Math.round((1 - p) * edits.length));
+        return patch(partial, b);
+    }
+
+    var NUMBERS = /(-?\d+(?:\.\d+)?)/g;
+
+    function areNumericTwins(a, b) {
+        /** Check if a and b differ only in numerals
+
+            A leading "-" counts as part of numbers; a leading "+"
+            does not. Numbers may contain a single ".", but no other
+            floating point syntax.
+        */
+        return a.replace(NUMBERS, "0") === b.replace(NUMBERS, "0");
+    }
+
+    function nlerp(a, b, p) {
+        return a + (b - a) * p;
+    }
+
+    function numericLerp(a, b, p) {
+        /** Interpolate numerically between two strings containing numbers
+
+            Numbers may have a leading "-" and a single "." to mark
+            the decimal point, but something must be after the ".".
+            If both of the numbers in a pair are integers, the result
+            is clamped to an integer.
+
+            For example, numericLerp("0.0", "100", 0.123) === "12.3"
+            because the "." in "0.0" is interpreted as a decimal
+            point. But numericLerp("0.", "100.", 0.123) === "12."
+            because the strings are interpreted as integers followed
+            by a full stop.
+
+            Calling this functions on strings that differ in more than
+            numerals gives undefined results.
+         */
+        var aParts = a.split(NUMBERS);
+        var bParts = b.split(NUMBERS);
+        for (var i = 1; i < aParts.length; i += 2) {
+            var part = nlerp(+aParts[i], +bParts[i], p);
+            if (aParts[i].indexOf(".") === -1 && bParts[i].indexOf(".") === -1)
+                part = Math.round(part);
+            aParts[i] = part.toString();
+        }
+        return aParts.join("");
     }
 
     function fastLerp(a, b, p) {
-        /** Interpolate between two strings very quickly
+        /** Interpolate between two strings based on length
 
             This interpolation algorithm progressively replaces the
             front of one string with another. This approach is fast
             but does not look good when the strings are similar.
-         */
-        var alen = Math.round(a.length * p);
-        var blen = Math.round(b.length * p);
-        return b.substring(0, blen) + a.substring(alen, a.length);
+        */
+
+        // TODO: Consider fast-pathing this even more for very large
+        // strings, e.g. in the megabyte range. These are large enough
+        // that 
+        if (a.match(MULTI) || b.match(MULTI)) {
+            var ca = a.match(GLYPH) || [];
+            var cb = b.match(GLYPH) || [];
+            var calen = Math.round(ca.length * p);
+            var cblen = Math.round(cb.length * p);
+            var r = cb.slice(0, cblen);
+            r.push.apply(r, ca.slice(calen, ca.length));
+            return r.join("");
+        } else {
+            var alen = Math.round(a.length * p);
+            var blen = Math.round(b.length * p);
+            return b.substring(0, blen) + a.substring(alen, a.length);
+        }
     }
 
     function lerp(a, b, p) {
+        /** Interpolate between two strings as best as possible
+
+            If the strings are identical aside from numbers in them,
+            they are passed through numericLerp.
+
+            If the strings are not numbers and short, they are passed
+            through diffLerp.
+
+            Otherwise, they are passed through fastLerp.
+        */
         a = a.toString();
         b = b.toString();
+
+        // Fast path for boundary cases.
+        if (p === 0) return a;
+        if (p === 1) return b;
+
+        if (areNumericTwins(a, b))
+            return numericLerp(a, b, p);
+
+        // Numeric lerps should over- and under-shoot when fed numbers
+        // outside 0 to 1, but other types cannot.
+        if (p < 0) return a;
+        if (p > 1) return b;
+
         var n = a.length * b.length;
-        // TODO: if both strings are integers, do an integer lerp.
-        // TODO: if both strings are numbers, do a numeric lerp.
-        return (n && n < MAX_MATRIX_SIZE)
-            ? slowLerp(a, b, p)
-            : fastLerp(a, b, p);
+        return ((n && n < MAX_MATRIX_SIZE) ? diffLerp : fastLerp)(a, b, p);
     }
 
-    exports.levenshteinMatrix = levenshteinMatrix;
-    exports.editPath = editPath;
+    exports.costMatrix = costMatrix;
+    exports.patch = patch;
+    exports.diff = diff;
     exports.fastLerp = fastLerp;
-    exports.slowLerp = slowLerp;
-    exports.applyEdits = applyEdits;
+    exports.diffLerp = diffLerp;
+    exports.numericLerp = numericLerp;
     exports.lerp = lerp;
 
 })(typeof exports === "undefined" ? (this.stringLerp = {}) : exports);