src: transform all old writable in annotations
[nit.git] / lib / standard / collection / abstract_collection.nit
index ab04618..7320e83 100644 (file)
@@ -4,13 +4,15 @@
 #
 # This file is free software, which comes along with NIT.  This software is
 # distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY;
-# without  even  the implied warranty of  MERCHANTABILITY or  FITNESS FOR A 
+# without  even  the implied warranty of  MERCHANTABILITY or  FITNESS FOR A
 # PARTICULAR PURPOSE.  You can modify it is you want,  provided this header
 # is kept unaltered, and a notification of the changes is added.
 # You  are  allowed  to  redistribute it and sell it, alone or is a part of
 # another product.
 
-# This module define several abstract collection classes.
+# Abstract collection classes and services.
+#
+# TODO specify the behavior on iterators when collections are modified.
 module abstract_collection
 
 import kernel
@@ -71,7 +73,6 @@ interface Collection[E]
                return nb
        end
 
-
        # Is `item` in the collection ?
        # Comparisons are done with ==
        #
@@ -113,7 +114,7 @@ interface Collection[E]
                return nb
        end
 
-       # Return one the item of the collection
+       # Return the first item of the collection
        #
        #    assert [1,2,3].first                == 1
        fun first: E
@@ -148,25 +149,33 @@ interface Iterator[E]
 
        # Is there a current item ?
        fun is_ok: Bool is abstract
+
+       # Iterate over `self`
+       fun iterator: Iterator[E] do return self
 end
 
 # A collection that contains only one item.
+#
+# Used to pass arguments by reference.
+#
+# Also used when one want to give asingle element when a full
+# collection is expected
 class Container[E]
        super Collection[E]
 
-       redef fun first do return _item
+       redef fun first do return item
 
        redef fun is_empty do return false
 
        redef fun length do return 1
 
-       redef fun has(an_item) do return _item == an_item
+       redef fun has(an_item) do return item == an_item
 
-       redef fun has_only(an_item) do return _item == an_item
+       redef fun has_only(an_item) do return item == an_item
 
        redef fun count(an_item)
        do
-               if _item == an_item then
+               if item == an_item then
                        return 1
                else
                        return 0
@@ -176,53 +185,80 @@ class Container[E]
        redef fun iterator do return new ContainerIterator[E](self)
 
        # Create a new instance with a given initial value.
-       init(e: E) do _item = e
+       init(e: E) do item = e
 
        # The stored item
-       readable writable var _item: E
+       var item: E is writable
 end
 
 # This iterator is quite stupid since it is used for only one item.
-class ContainerIterator[E]
+private class ContainerIterator[E]
        super Iterator[E]
        redef fun item do return _container.item
 
-       redef fun next do _is_ok = false
+       redef fun next do is_ok = false
 
        init(c: Container[E]) do _container = c
 
-       redef readable var _is_ok: Bool = true
+       redef var is_ok: Bool = true
 
-       var _container: Container[E]
+       private var container: Container[E]
 end
 
 # Items can be removed from this collection
 interface RemovableCollection[E]
        super Collection[E]
+
        # Remove all items
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.clear
+       #     assert a.length == 0
+       #
+       # ENSURE `is_empty`
        fun clear is abstract
 
        # Remove an occucence of `item`
+       #
+       #     var a = [1,2,3,1,2,3]
+       #     a.remove 2
+       #     assert a == [1,3,1,2,3]
        fun remove(item: E) is abstract
 
        # Remove all occurences of `item`
+       #
+       #     var a = [1,2,3,1,2,3]
+       #     a.remove_all 2
+       #     assert a == [1,3,1,3]
        fun remove_all(item: E) do while has(item) do remove(item)
 end
 
 # Items can be added to these collections.
 interface SimpleCollection[E]
        super RemovableCollection[E]
+
        # Add an item in a collection.
+       #
+       #     var a = [1,2]
+       #     a.add 3
+       #     assert a.has(3)  == true
+       #     assert a.has(10) == false
+       #
        # Ensure col.has(item)
        fun add(item: E) is abstract
 
        # Add each item of `coll`.
+       #     var a = [1,2]
+       #     a.add_all([3..5])
+       #     assert a.has(4)  == true
+       #     assert a.has(10) == false
        fun add_all(coll: Collection[E]) do for i in coll do add(i)
 end
 
 # Abstract sets.
 #
-# Set contains contains only one element with the same value (according to ==).
+# Set is a collection without duplicates (according to `==`)
+#
 #      var s: Set[String] = new ArraySet[String]
 #      var a = "Hello"
 #      var b = "Hel" + "lo"
@@ -265,21 +301,71 @@ interface Set[E: Object]
                return has_all(other)
        end
 
-       # because of the law between `==` and `hash`, hash is redefined to be the sum of the hash of the elements
+       # Because of the law between `==` and `hash`, `hash` is redefined to be the sum of the hash of the elements
        redef fun hash
        do
-               var res = 0
-               for e in self do res += res.hash
+               # 23 is a magic number empirically determined to be not so bad.
+               var res = 23 + length
+               # Note: the order of the elements must not change the hash value.
+               # So, unlike usual hash functions, the accumulator is not combined with itself.
+               for e in self do res += e.hash
                return res
        end
+
+       # Returns the union of this set with the `other` set
+       fun union(other: Set[E]): Set[E]
+       do
+               var nhs = new_set
+               nhs.add_all self
+               nhs.add_all other
+               return nhs
+       end
+
+       # Returns the intersection of this set with the `other` set
+       fun intersection(other: Set[E]): Set[E]
+       do
+               var nhs = new_set
+               for v in self do if other.has(v) then nhs.add(v)
+               return nhs
+       end
+
+       protected fun new_set: Set[E] is abstract
 end
 
 # MapRead are abstract associative collections: `key` -> `item`.
 interface MapRead[K: Object, E]
-       # Get the item at `key`.
+       # Get the item at `key`
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x["four"] == 4
+       #     # assert x["five"] #=> abort
+       #
+       # If the key is not in the map, `provide_default_value` is called (that aborts by default)
+       # See `get_or_null` and `get_or_default` for safe variations.
        fun [](key: K): E is abstract
 
+       # Get the item at `key` or null if `key` is not in the map.
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.get_or_null("four") == 4
+       #     assert x.get_or_null("five") == null
+       #
+       # Note: use `has_key` and `[]` if you need the distinction bewteen a key associated with null, and no key.
+       fun get_or_null(key: K): nullable E
+       do
+               if has_key(key) then return self[key]
+               return null
+       end
+
        # Get the item at `key` or return `default` if not in map
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.get_or_default("four", 40) == 4
+       #     assert x.get_or_default("five", 50) == 50
+       #
        fun get_or_default(key: K, default: E): E
        do
                if has_key(key) then return self[key]
@@ -295,18 +381,47 @@ interface MapRead[K: Object, E]
        # Return the point of view of self on the values only.
        # Note that `self` and `values` are views on the same data;
        # therefore any modification of one is visible on the other.
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.values.has(4) == true
+       #     assert x.values.has(5) == false
        fun values: Collection[E] is abstract
 
        # Return the point of view of self on the keys only.
        # Note that `self` and `keys` are views on the same data;
        # therefore any modification of one is visible on the other.
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.keys.has("four") == true
+       #     assert x.keys.has("five") == false
        fun keys: Collection[K] is abstract
 
        # Is there no item in the collection?
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     assert x.is_empty  == true
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.is_empty  == false
        fun is_empty: Bool is abstract
 
        # Number of items in the collection.
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     assert x.length  == 0
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x.length  == 1
+       #     x["five"] = 5
+       #     assert x.length  == 2
        fun length: Int is abstract
+
+       # Called by the underling implementation of `[]` to provide a default value when a `key` has no value
+       # By default the behavior is to abort.
+       #
+       # Note: the value is returned *as is*, implementations may want to store the value in the map before returning it
+       # @toimplement
+       protected fun provide_default_value(key: K): E do abort
 end
 
 # Maps are associative collections: `key` -> `item`.
@@ -335,11 +450,39 @@ end
 #
 interface Map[K: Object, E]
        super MapRead[K, E]
-       # Set the`item` at `key`.
-       fun []=(key: K, item: E) is abstract
+
+       # Set the `value` at `key`.
+       #
+       # Values can then get retrieved with `[]`.
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     assert x["four"]   == 4
+       #
+       # If the key was associated with a value, this old value is discarted
+       # and replaced with the new one.
+       #
+       #     x["four"] = 40
+       #     assert x["four"]         == 40
+       #     assert x.values.has(4)   == false
+       #
+       fun []=(key: K, value: E) is abstract
 
        # Add each (key,value) of `map` into `self`.
        # If a same key exists in `map` and `self`, then the value in self is discarded.
+       #
+       # It is the analogous of `SimpleCollection::add_all`
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     x["five"] = 5
+       #     var y = new HashMap[String, Int]
+       #     y["four"] = 40
+       #     y["nine"] = 90
+       #     x.recover_with y
+       #     assert x["four"]  == 40
+       #     assert x["five"]  == 5
+       #     assert x["nine"]  == 90
        fun recover_with(map: Map[K, E])
        do
                var i = map.iterator
@@ -350,6 +493,13 @@ interface Map[K: Object, E]
        end
 
        # Remove all items
+       #
+       #     var x = new HashMap[String, Int]
+       #     x["four"] = 4
+       #     x.clear
+       #     assert x.keys.has("four") == false
+       #
+       # ENSURE `is_empty`
        fun clear is abstract
 
        redef fun values: RemovableCollection[E] is abstract
@@ -382,65 +532,138 @@ end
 class MapKeysIterator[K: Object, V]
        super Iterator[K]
        # The original iterator
-       var iterator: MapIterator[K, V]
+       var original_iterator: MapIterator[K, V]
 
-       redef fun is_ok do return self.iterator.is_ok
-       redef fun next do self.iterator.next
-       redef fun item do return self.iterator.key
+       redef fun is_ok do return self.original_iterator.is_ok
+       redef fun next do self.original_iterator.next
+       redef fun item do return self.original_iterator.key
 end
 
 # Iterator on a 'values' point of view of a map
 class MapValuesIterator[K: Object, V]
        super Iterator[V]
        # The original iterator
-       var iterator: MapIterator[K, V]
+       var original_iterator: MapIterator[K, V]
 
-       redef fun is_ok do return self.iterator.is_ok
-       redef fun next do self.iterator.next
-       redef fun item do return self.iterator.item
+       redef fun is_ok do return self.original_iterator.is_ok
+       redef fun next do self.original_iterator.next
+       redef fun item do return self.original_iterator.item
 end
 
 # Sequences are indexed collections.
 # The first item is 0. The last is `length-1`.
+#
+# The order is the main caracteristic of sequence
+# and all concrete implementation of sequences are basically interchangeable.
 interface SequenceRead[E]
        super Collection[E]
+
        # Get the first item.
        # Is equivalent with `self[0]`.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     assert a.first   == 1
+       #
+       # REQUIRE `not is_empty`
        redef fun first
        do
                assert not_empty: not is_empty
                return self[0]
        end
 
-       # Return the index=th element of the sequence.
-       # The first element is 0 and the last if `length-1`
+       # Return the index-th element of the sequence.
+       # The first element is 0 and the last is `length-1`
        # If index is invalid, the program aborts
+       #
+       #     var a = [10,20,30]
+       #     assert a[0]   == 10
+       #     assert a[1]   == 20
+       #     assert a[2]   == 30
+       #
+       # REQUIRE `index >= 0 and index < length`
        fun [](index: Int): E is abstract
 
        # Get the last item.
        # Is equivalent with `self[length-1]`.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     assert a.last   == 3
+       #
+       # REQUIRE `not is_empty`
        fun last: E
        do
                assert not_empty: not is_empty
                return self[length-1]
        end
 
-       # Return the index of the first occurrence of `item`.
-       # Return -1 if `item` is not found
-       # Comparison is done with ==
-       fun index_of(item: E): Int
+       # The index of the first occurrence of `item`.
+       # Return -1 if `item` is not found.
+       # Comparison is done with `==`.
+       #
+       #     var a = [10,20,30,10,20,30]
+       #     assert a.index_of(20)   == 1
+       #     assert a.index_of(40)   == -1
+       fun index_of(item: E): Int do return index_of_from(item, 0)
+
+       # The index of the last occurrence of `item`.
+       # Return -1 if `item` is not found.
+       # Comparison is done with `==`.
+       #
+       #     var a = [10,20,30,10,20,30]
+       #     assert a.last_index_of(20)   == 4
+       #     assert a.last_index_of(40)   == -1
+       fun last_index_of(item: E): Int do return last_index_of_from(item, length-1)
+
+       # The index of the first occurrence of `item`, starting from pos.
+       # Return -1 if `item` is not found.
+       # Comparison is done with `==`.
+       #
+       #     var a = [10,20,30,10,20,30]
+       #     assert a.index_of_from(20, 3)   == 4
+       #     assert a.index_of_from(20, 4)   == 4
+       #     assert a.index_of_from(20, 5)   == -1
+       fun index_of_from(item: E, pos: Int): Int
        do
+               var p = 0
                var i = iterator
                while i.is_ok do
-                       if i.item == item then return i.index
+                       if p>=pos and i.item == item then return i.index
                        i.next
+                       p += 1
                end
                return -1
        end
 
-       redef fun iterator: IndexedIterator[E] is abstract
+       # The index of the last occurrence of `item` starting from `pos` and decrementing.
+       # Return -1 if `item` is not found.
+       # Comparison is done with `==`.
+       #
+       #     var a = [10,20,30,10,20,30]
+       #     assert a.last_index_of_from(20, 2)   == 1
+       #     assert a.last_index_of_from(20, 1)   == 1
+       #     assert a.last_index_of_from(20, 0)   == -1
+       fun last_index_of_from(item: E, pos: Int): Int
+       do
+               var res = -1
+               var p = 0
+               var i = iterator
+               while i.is_ok do
+                       if p>pos then break
+                       if i.item == item then res = p
+                       i.next
+                       p += 1
+               end
+               return res
+       end
 
        # Two sequences are equals if they have the same items in the same order.
+       #
+       #     var a = new List[Int]
+       #     a.add(1)
+       #     a.add(2)
+       #     a.add(3)
+       #     assert a == [1,2,3]
+       #     assert a != [1,3,2]
        redef fun ==(o)
        do
                if not o isa SequenceRead[nullable Object] then return false
@@ -454,11 +677,53 @@ interface SequenceRead[E]
                return true
        end
 
-       # because of the law between `==` and `hash`, hash is redefined to be the sum of the hash of the elements
+       # Because of the law between `==` and `hash`, `hash` is redefined to be the sum of the hash of the elements
        redef fun hash
        do
-               var res = 0
-               for e in self do res += res.hash
+               # The 17 and 2/3 magic numbers were determined empirically.
+               # Note: the standard hash functions djb2, sbdm and fnv1 were also
+               # tested but were comparable (or worse).
+               var res = 17 + length
+               for e in self do
+                       res = res * 3 / 2
+                       if e != null then res += e.hash
+               end
+               return res
+       end
+
+       redef fun iterator: IndexedIterator[E] is abstract
+
+       # Gets a new Iterator starting at position `pos`
+       #
+       #     var iter = [10,20,30,40,50].iterator_from(2)
+       #     assert iter.to_a == [30, 40, 50]
+       fun iterator_from(pos: Int): IndexedIterator[E]
+       do
+               var res = iterator
+               while pos > 0 and res.is_ok do
+                       res.next
+                       pos -= 1
+               end
+               return res
+       end
+
+       # Gets an iterator starting at the end and going backwards
+       #
+       #     var reviter = [1,2,3].reverse_iterator
+       #     assert reviter.to_a == [3,2,1]
+       fun reverse_iterator: IndexedIterator[E] is abstract
+
+       # Gets an iterator on the chars of self starting from `pos`
+       #
+       #     var reviter = [10,20,30,40,50].reverse_iterator_from(2)
+       #     assert reviter.to_a == [30,20,10]
+       fun reverse_iterator_from(pos: Int): IndexedIterator[E]
+       do
+               var res = reverse_iterator
+               while pos > 0 and res.is_ok do
+                       res.next
+                       pos -= 1
+               end
                return res
        end
 end
@@ -471,13 +736,27 @@ interface Sequence[E]
 
        # Set the first item.
        # Is equivalent with `self[0] = item`.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.first = 10
+       #     assert a == [10,2,3]
        fun first=(item: E)
        do self[0] = item end
 
        # Set the last item.
        # Is equivalent with `self[length-1] = item`.
-       fun last=(item: E) 
-       do 
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.last = 10
+       #     assert a == [1,2,10]
+       #
+       # If the sequence is empty, `last=` is equivalent with `self[0]=` (thus with `first=`)
+       #
+       #     var b = new Array[Int]
+       #     b.last = 10
+       #     assert b == [10]
+       fun last=(item: E)
+       do
                var l = length
                if l > 0 then
                        self[l-1] = item
@@ -489,26 +768,113 @@ interface Sequence[E]
        # A synonym of `push`
        redef fun add(e) do push(e)
 
-       # Add an item after the last.
+       # Add an item after the last one.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.push(10)
+       #     a.push(20)
+       #     assert a  == [1,2,3,10,20]
        fun push(e: E) is abstract
 
        # Add each item of `coll` after the last.
-       fun append(coll: Collection[E]) do for i in coll do push(i)
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.append([7..9])
+       #     assert a  == [1,2,3,7,8,9]
+       #
+       # Alias of `add_all`
+       fun append(coll: Collection[E]) do add_all(coll)
 
        # Remove the last item.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     assert a.pop  == 3
+       #     assert a.pop  == 2
+       #     assert a == [1]
+       #
+       # REQUIRE `not is_empty`
        fun pop: E is abstract
 
-       # Add an item before the last.
+       # Add an item before the first one.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.unshift(10)
+       #     a.unshift(20)
+       #     assert a  == [20,10,1,2,3]
        fun unshift(e: E) is abstract
 
+       # Add all items of `coll` before the first one.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     a.prepend([7..9])
+       #     assert a  == [7,8,9,1,2,3]
+       #
+       # Alias of `insert_at(coll, 0)`
+       fun prepend(coll: Collection[E]) do insert_all(coll, 0)
+
        # Remove the first item.
-       # The second item become the first.
+       # The second item thus become the first.
+       #
+       #     var a = [1,2,3]
+       #     assert a.shift  == 1
+       #     assert a.shift  == 2
+       #     assert a == [3]
+       #
+       # REQUIRE `not is_empty`
        fun shift: E is abstract
 
        # Set the `item` at `index`.
+       #
+       #     var a = [10,20,30]
+       #     a[1] = 200
+       #     assert a  == [10,200,30]
+       #
+       # like with `[]`, index should be between `0` and `length-1`
+       # However, if `index==length`, `[]=` works like `push`.
+       #
+       #     a[3] = 400
+       #     assert a  == [10,200,30,400]
+       #
+       # REQUIRE `index >= 0 and index <= length`
        fun []=(index: Int, item: E) is abstract
 
+       # Insert an element at a given position, following elements are shifted.
+       #
+       #     var a = [10, 20, 30, 40]
+       #     a.insert(100, 2)
+       #     assert a      ==  [10, 20, 100, 30, 40]
+       #
+       # REQUIRE `index >= 0 and index <= length`
+       # ENSURE `self[index] == item`
+       fun insert(item: E, index: Int) is abstract
+
+       # Insert all elements at a given position, following elements are shifted.
+       #
+       #     var a = [10, 20, 30, 40]
+       #     a.insert_all([100..102], 2)
+       #     assert a      ==  [10, 20, 100, 101, 102, 30, 40]
+       #
+       # REQUIRE `index >= 0 and index <= length`
+       # ENSURE `self[index] == coll.first`
+       fun insert_all(coll: Collection[E], index: Int)
+       do
+               assert index >= 0 and index < length
+               if index == length then
+                       add_all(coll)
+               end
+               for c in coll do
+                       insert(c, index)
+                       index += 1
+               end
+       end
+
        # Remove the item at `index` and shift all following elements
+       #
+       #     var a = [10,20,30]
+       #     a.remove_at(1)
+       #     assert a  == [10,30]
+       #
+       # REQUIRE `index >= 0 and index < length`
        fun remove_at(index: Int) is abstract
 end
 
@@ -520,17 +886,25 @@ interface IndexedIterator[E]
 end
 
 # Associative arrays that internally uses couples to represent each (key, value) pairs.
+# This is an helper class that some specific implementation of Map may implements.
 interface CoupleMap[K: Object, E]
        super Map[K, E]
+
        # Return the couple of the corresponding key
        # Return null if the key is no associated element
        protected fun couple_at(key: K): nullable Couple[K, E] is abstract
 
+       # Return a new iteralot on all couples
+       # Used to provide `iterator` and others
+       protected fun couple_iterator: Iterator[Couple[K,E]] is abstract
+
+       redef fun iterator do return new CoupleMapIterator[K,E](couple_iterator)
+
        redef fun [](key)
        do
                var c = couple_at(key)
                if c == null then
-                       abort
+                       return provide_default_value(key)
                else
                        return c.second
                end
@@ -539,8 +913,8 @@ end
 
 # Iterator on CoupleMap
 #
-# Actually is is a wrapper around an iterator of the internal array of the map.
-class CoupleMapIterator[K: Object, E]
+# Actually it is a wrapper around an iterator of the internal array of the map.
+private class CoupleMapIterator[K: Object, E]
        super MapIterator[K, E]
        redef fun item do return _iter.item.second
        
@@ -551,11 +925,11 @@ class CoupleMapIterator[K: Object, E]
        redef fun is_ok do return _iter.is_ok
 
        redef fun next
-       do 
+       do
                _iter.next
        end
 
-       var _iter: Iterator[Couple[K,E]]
+       private var iter: Iterator[Couple[K,E]]
 
        init(i: Iterator[Couple[K,E]]) do _iter = i
 end
@@ -566,15 +940,15 @@ end
 class Couple[F, S]
 
        # The first element of the couple.
-       readable writable var _first: F
+       var first: F is writable
 
        # The second element of the couple.
-       readable writable var _second: S
+       var second: S is writable
 
        # Create a new instance with a first and a second object.
        init(f: F, s: S)
        do
-               _first = f
-               _second = s
+               first = f
+               second = s
        end
 end