usr.bin/tsort/tsort.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1989, 1993, 1994
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   8  * Michael Rendell of Memorial University of Newfoundland.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  */
  34
  35 #ifndef lint
  36 static const char copyright[] =
  37 "@(#) Copyright (c) 1989, 1993, 1994\n\
  38         The Regents of the University of California.  All rights reserved.\n";
  39 #endif /* not lint */
  40
  41 #ifndef lint
  42 static const char sccsid[] = "@(#)tsort.c       8.3 (Berkeley) 5/4/95";
  43 #endif /* not lint */
  44
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 #include <sys/types.h>
  49
  50 #include <ctype.h>
  51 #include <db.h>
  52 #include <err.h>
  53 #include <errno.h>
  54 #include <fcntl.h>
  55 #include <stdio.h>
  56 #include <stdlib.h>
  57 #include <string.h>
  58 #include <unistd.h>
  59
  60 /*
  61  *  Topological sort.  Input is a list of pairs of strings separated by
  62  *  white space (spaces, tabs, and/or newlines); strings are written to
  63  *  standard output in sorted order, one per line.
  64  *
  65  *  usage:
  66  *     tsort [-dlq] [inputfile]
  67  *  If no input file is specified, standard input is read.
  68  *
  69  *  Should be compatible with AT&T tsort HOWEVER the output is not identical
  70  *  (i.e. for most graphs there is more than one sorted order, and this tsort
  71  *  usually generates a different one then the AT&T tsort).  Also, cycle
  72  *  reporting seems to be more accurate in this version (the AT&T tsort
  73  *  sometimes says a node is in a cycle when it isn't).
  74  *
  75  *  Michael Rendell, michael@stretch.cs.mun.ca - Feb 26, '90
  76  */
  77
  78 #define NF_MARK         0x1             /* marker for cycle detection */
  79 #define NF_ACYCLIC      0x2             /* this node is cycle free */
  80 #define NF_NODEST       0x4             /* Unreachable */
  81
  82
  83 typedef struct node_str NODE;
  84
  85 struct node_str {
  86         NODE **n_prevp;                 /* pointer to previous node's n_next */
  87         NODE *n_next;                   /* next node in graph */
  88         NODE **n_arcs;                  /* array of arcs to other nodes */
  89         int n_narcs;                    /* number of arcs in n_arcs[] */
  90         int n_arcsize;                  /* size of n_arcs[] array */
  91         int n_refcnt;                   /* # of arcs pointing to this node */
  92         int n_flags;                    /* NF_* */
  93         char n_name[1];                 /* name of this node */
  94 };
  95
  96 typedef struct _buf {
  97         char *b_buf;
  98         int b_bsize;
  99 } BUF;
 100
 101 static DB *db;
 102 static NODE *graph, **cycle_buf, **longest_cycle;
 103 static int debug, longest, quiet;
 104
 105 static void      add_arc(char *, char *);
 106 static int       find_cycle(NODE *, NODE *, int, int);
 107 static NODE     *get_node(char *);
 108 static void     *grow_buf(void *, size_t);
 109 static void      remove_node(NODE *);
 110 static void      clear_cycle(void);
 111 static void      tsort(void);
 112 static void      usage(void);
 113
 114 int
 115 main(int argc, char *argv[])
 116 {
 117         BUF *b;
 118         int c, n;
 119         FILE *fp;
 120         int bsize, ch, nused;
 121         BUF bufs[2];
 122
 123         fp = NULL;
 124         while ((ch = getopt(argc, argv, "dlq")) != -1)
 125                 switch (ch) {
 126                 case 'd':
 127                         debug = 1;
 128                         break;
 129                 case 'l':
 130                         longest = 1;
 131                         break;
 132                 case 'q':
 133                         quiet = 1;
 134                         break;
 135                 case '?':
 136                 default:
 137                         usage();
 138                 }
 139         argc -= optind;
 140         argv += optind;
 141
 142         switch (argc) {
 143         case 0:
 144                 fp = stdin;
 145                 break;
 146         case 1:
 147                 if ((fp = fopen(*argv, "r")) == NULL)
 148                         err(1, "%s", *argv);
 149                 break;
 150         default:
 151                 usage();
 152         }
 153
 154         for (b = bufs, n = 2; --n >= 0; b++)
 155                 b->b_buf = grow_buf(NULL, b->b_bsize = 1024);
 156
 157         /* parse input and build the graph */
 158         for (n = 0, c = getc(fp);;) {
 159                 while (c != EOF && isspace(c))
 160                         c = getc(fp);
 161                 if (c == EOF)
 162                         break;
 163
 164                 nused = 0;
 165                 b = &bufs[n];
 166                 bsize = b->b_bsize;
 167                 do {
 168                         b->b_buf[nused++] = c;
 169                         if (nused == bsize)
 170                                 b->b_buf = grow_buf(b->b_buf, bsize *= 2);
 171                         c = getc(fp);
 172                 } while (c != EOF && !isspace(c));
 173
 174                 b->b_buf[nused] = '\0';
 175                 b->b_bsize = bsize;
 176                 if (n)
 177                         add_arc(bufs[0].b_buf, bufs[1].b_buf);
 178                 n = !n;
 179         }
 180         (void)fclose(fp);
 181         if (n)
 182                 errx(1, "odd data count");
 183
 184         /* do the sort */
 185         tsort();
 186         exit(0);
 187 }
 188
 189 /* double the size of oldbuf and return a pointer to the new buffer. */
 190 static void *
 191 grow_buf(void *bp, size_t size)
 192 {
 193         if ((bp = realloc(bp, size)) == NULL)
 194                 err(1, NULL);
 195         return (bp);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * add an arc from node s1 to node s2 in the graph.  If s1 or s2 are not in
 200  * the graph, then add them.
 201  */
 202 static void
 203 add_arc(char *s1, char *s2)
 204 {
 205         NODE *n1;
 206         NODE *n2;
 207         int bsize, i;
 208
 209         n1 = get_node(s1);
 210
 211         if (!strcmp(s1, s2))
 212                 return;
 213
 214         n2 = get_node(s2);
 215
 216         /*
 217          * Check if this arc is already here.
 218          */
 219         for (i = 0; i < n1->n_narcs; i++)
 220                 if (n1->n_arcs[i] == n2)
 221                         return;
 222         /*
 223          * Add it.
 224          */
 225         if (n1->n_narcs == n1->n_arcsize) {
 226                 if (!n1->n_arcsize)
 227                         n1->n_arcsize = 10;
 228                 bsize = n1->n_arcsize * sizeof(*n1->n_arcs) * 2;
 229                 n1->n_arcs = grow_buf(n1->n_arcs, bsize);
 230                 n1->n_arcsize = bsize / sizeof(*n1->n_arcs);
 231         }
 232         n1->n_arcs[n1->n_narcs++] = n2;
 233         ++n2->n_refcnt;
 234 }
 235
 236 /* Find a node in the graph (insert if not found) and return a pointer to it. */
 237 static NODE *
 238 get_node(char *name)
 239 {
 240         DBT data, key;
 241         NODE *n;
 242
 243         if (db == NULL &&
 244             (db = dbopen(NULL, O_RDWR, 0, DB_HASH, NULL)) == NULL)
 245                 err(1, "db: %s", name);
 246
 247         key.data = name;
 248         key.size = strlen(name) + 1;
 249
 250         switch ((*db->get)(db, &key, &data, 0)) {
 251         case 0:
 252                 bcopy(data.data, &n, sizeof(n));
 253                 return (n);
 254         case 1:
 255                 break;
 256         default:
 257         case -1:
 258                 err(1, "db: %s", name);
 259         }
 260
 261         if ((n = malloc(sizeof(NODE) + key.size)) == NULL)
 262                 err(1, NULL);
 263
 264         n->n_narcs = 0;
 265         n->n_arcsize = 0;
 266         n->n_arcs = NULL;
 267         n->n_refcnt = 0;
 268         n->n_flags = 0;
 269         bcopy(name, n->n_name, key.size);
 270
 271         /* Add to linked list. */
 272         if ((n->n_next = graph) != NULL)
 273                 graph->n_prevp = &n->n_next;
 274         n->n_prevp = &graph;
 275         graph = n;
 276
 277         /* Add to hash table. */
 278         data.data = &n;
 279         data.size = sizeof(n);
 280         if ((*db->put)(db, &key, &data, 0))
 281                 err(1, "db: %s", name);
 282         return (n);
 283 }
 284
 285
 286 /*
 287  * Clear the NODEST flag from all nodes.
 288  */
 289 static void
 290 clear_cycle(void)
 291 {
 292         NODE *n;
 293
 294         for (n = graph; n != NULL; n = n->n_next)
 295                 n->n_flags &= ~NF_NODEST;
 296 }
 297
 298 /* do topological sort on graph */
 299 static void
 300 tsort(void)
 301 {
 302         NODE *n, *next;
 303         int cnt, i;
 304
 305         while (graph != NULL) {
 306                 /*
 307                  * Keep getting rid of simple cases until there are none left,
 308                  * if there are any nodes still in the graph, then there is
 309                  * a cycle in it.
 310                  */
 311                 do {
 312                         for (cnt = 0, n = graph; n != NULL; n = next) {
 313                                 next = n->n_next;
 314                                 if (n->n_refcnt == 0) {
 315                                         remove_node(n);
 316                                         ++cnt;
 317                                 }
 318                         }
 319                 } while (graph != NULL && cnt);
 320
 321                 if (graph == NULL)
 322                         break;
 323
 324                 if (!cycle_buf) {
 325                         /*
 326                          * Allocate space for two cycle logs - one to be used
 327                          * as scratch space, the other to save the longest
 328                          * cycle.
 329                          */
 330                         for (cnt = 0, n = graph; n != NULL; n = n->n_next)
 331                                 ++cnt;
 332                         cycle_buf = malloc(sizeof(NODE *) * cnt);
 333                         longest_cycle = malloc(sizeof(NODE *) * cnt);
 334                         if (cycle_buf == NULL || longest_cycle == NULL)
 335                                 err(1, NULL);
 336                 }
 337                 for (n = graph; n != NULL; n = n->n_next)
 338                         if (!(n->n_flags & NF_ACYCLIC)) {
 339                                 if ((cnt = find_cycle(n, n, 0, 0))) {
 340                                         if (!quiet) {
 341                                                 warnx("cycle in data");
 342                                                 for (i = 0; i < cnt; i++)
 343                                                         warnx("%s",
 344                                                             longest_cycle[i]->n_name);
 345                                         }
 346                                         remove_node(n);
 347                                         clear_cycle();
 348                                         break;
 349                                 } else {
 350                                         /* to avoid further checks */
 351                                         n->n_flags  |= NF_ACYCLIC;
 352                                         clear_cycle();
 353                                 }
 354                         }
 355
 356                 if (n == NULL)
 357                         errx(1, "internal error -- could not find cycle");
 358         }
 359 }
 360
 361 /* print node and remove from graph (does not actually free node) */
 362 static void
 363 remove_node(NODE *n)
 364 {
 365         NODE **np;
 366         int i;
 367
 368         (void)printf("%s\n", n->n_name);
 369         for (np = n->n_arcs, i = n->n_narcs; --i >= 0; np++)
 370                 --(*np)->n_refcnt;
 371         n->n_narcs = 0;
 372         *n->n_prevp = n->n_next;
 373         if (n->n_next)
 374                 n->n_next->n_prevp = n->n_prevp;
 375 }
 376
 377
 378 /* look for the longest? cycle from node from to node to. */
 379 static int
 380 find_cycle(NODE *from, NODE *to, int longest_len, int depth)
 381 {
 382         NODE **np;
 383         int i, len;
 384
 385         /*
 386          * avoid infinite loops and ignore portions of the graph known
 387          * to be acyclic
 388          */
 389         if (from->n_flags & (NF_NODEST|NF_MARK|NF_ACYCLIC))
 390                 return (0);
 391         from->n_flags |= NF_MARK;
 392
 393         for (np = from->n_arcs, i = from->n_narcs; --i >= 0; np++) {
 394                 cycle_buf[depth] = *np;
 395                 if (*np == to) {
 396                         if (depth + 1 > longest_len) {
 397                                 longest_len = depth + 1;
 398                                 (void)memcpy((char *)longest_cycle,
 399                                     (char *)cycle_buf,
 400                                     longest_len * sizeof(NODE *));
 401                         }
 402                 } else {
 403                         if ((*np)->n_flags & (NF_MARK|NF_ACYCLIC|NF_NODEST))
 404                                 continue;
 405                         len = find_cycle(*np, to, longest_len, depth + 1);
 406
 407                         if (debug)
 408                                 (void)printf("%*s %s->%s %d\n", depth, "",
 409                                     from->n_name, to->n_name, len);
 410
 411                         if (len == 0)
 412                                 (*np)->n_flags |= NF_NODEST;
 413
 414                         if (len > longest_len)
 415                                 longest_len = len;
 416
 417                         if (len > 0 && !longest)
 418                                 break;
 419                 }
 420         }
 421         from->n_flags &= ~NF_MARK;
 422         return (longest_len);
 423 }
 424
 425 static void
 426 usage(void)
 427 {
 428         (void)fprintf(stderr, "usage: tsort [-dlq] [file]\n");
 429         exit(1);
 430 }