luatz/timetable.lua

   1 local strftime = require "luatz.strftime".strftime
   2 local strformat = string.format
   3 local floor = math.floor
   4 local function idiv ( n , d )
   5         return floor ( n / d )
   6 end
   7
   8
   9 local mon_lengths = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }
  10 -- Number of days in year until start of month; not corrected for leap years
  11 local months_to_days_cumulative = { 0 }
  12 for i = 2, 12 do
  13         months_to_days_cumulative [ i ] = months_to_days_cumulative [ i-1 ] + mon_lengths [ i-1 ]
  14 end
  15 -- For Sakamoto's Algorithm (day of week)
  16 local sakamoto = {0, 3, 2, 5, 0, 3, 5, 1, 4, 6, 2, 4};
  17
  18 local function is_leap ( y )
  19         if (y % 4) ~= 0 then
  20                 return false
  21         elseif (y % 100) ~= 0 then
  22                 return true
  23         else
  24                 return (y % 400) == 0
  25         end
  26 end
  27
  28 local function year_length ( y )
  29         return is_leap ( y ) and 366 or 365
  30 end
  31
  32 local function month_length ( m , y )
  33         if m == 2 then
  34                 return is_leap ( y ) and 29 or 28
  35         else
  36                 return mon_lengths [ m ]
  37         end
  38 end
  39
  40 local function leap_years_since ( year )
  41         return idiv ( year , 4 ) - idiv ( year , 100 ) + idiv ( year , 400 )
  42 end
  43
  44 local function day_of_year ( day , month , year )
  45         local yday = months_to_days_cumulative [ month ]
  46         if month > 2 and is_leap ( year ) then
  47                 yday = yday + 1
  48         end
  49         return yday + day
  50 end
  51
  52 local function day_of_week ( day , month , year )
  53         if month < 3 then
  54                 year = year - 1
  55         end
  56         return ( year + leap_years_since ( year ) + sakamoto[month] + day ) % 7 + 1
  57 end
  58
  59 local function borrow ( tens , units , base )
  60         local frac = tens % 1
  61         units = units + frac * base
  62         tens = tens - frac
  63         return tens , units
  64 end
  65
  66 local function carry ( tens , units , base )
  67         if units >= base then
  68                 tens  = tens + idiv ( units , base )
  69                 units = units % base
  70         elseif units < 0 then
  71                 tens  = tens - 1 + idiv ( -units , base )
  72                 units = base - ( -units % base )
  73         end
  74         return tens , units
  75 end
  76
  77 -- Modify parameters so they all fit within the "normal" range
  78 local function normalise ( year , month , day , hour , min , sec )
  79         -- `month` and `day` start from 1, need -1 and +1 so it works modulo
  80         month , day = month - 1 , day - 1
  81
  82         -- Convert everything (except seconds) to an integer
  83         -- by propagating fractional components down.
  84         year  , month = borrow ( year  , month , 12 )
  85         -- Carry from month to year first, so we get month length correct in next line around leap years
  86         year  , month = carry ( year , month , 12 )
  87         month , day   = borrow ( month , day   , month_length ( floor ( month + 1 ) , year ) )
  88         day   , hour  = borrow ( day   , hour  , 24 )
  89         hour  , min   = borrow ( hour  , min   , 60 )
  90         min   , sec   = borrow ( min   , sec   , 60 )
  91
  92         -- Propagate out of range values up
  93         -- e.g. if `min` is 70, `hour` increments by 1 and `min` becomes 10
  94         -- This has to happen for all columns after borrowing, as lower radixes may be pushed out of range
  95         min   , sec   = carry ( min   , sec   , 60 ) -- TODO: consider leap seconds?
  96         hour  , min   = carry ( hour  , min   , 60 )
  97         day   , hour  = carry ( day   , hour  , 24 )
  98         -- Ensure `day` is not underflowed
  99         -- Add a whole year of days at a time, this is later resolved by adding months
 100         -- TODO[OPTIMIZE]: This could be slow if `day` is far out of range
 101         while day < 0 do
 102                 year = year - 1
 103                 day  = day + year_length ( year )
 104         end
 105         year , month = carry ( year , month , 12 )
 106
 107         -- TODO[OPTIMIZE]: This could potentially be slow if `day` is very large
 108         while true do
 109                 local i = month_length ( month + 1 , year )
 110                 if day < i then break end
 111                 day = day - i
 112                 month = month + 1
 113                 if month >= 12 then
 114                         month = 0
 115                         year = year + 1
 116                 end
 117         end
 118
 119         -- Now we can place `day` and `month` back in their normal ranges
 120         -- e.g. month as 1-12 instead of 0-11
 121         month , day = month + 1 , day + 1
 122
 123         return year , month , day , hour , min , sec
 124 end
 125
 126 local leap_years_since_1970 = leap_years_since ( 1970 )
 127 local function timestamp ( year , month , day , hour , min , sec )
 128         year , month , day , hour , min , sec = normalise ( year , month , day , hour , min , sec )
 129
 130         local days_since_epoch = day_of_year ( day , month , year )
 131                 + 365 * ( year - 1970 )
 132                 -- Each leap year adds one day
 133                 + ( leap_years_since ( year - 1 ) - leap_years_since_1970 ) - 1
 134
 135         return days_since_epoch * (60*60*24)
 136                 + hour  * (60*60)
 137                 + min   * 60
 138                 + sec
 139 end
 140
 141
 142 local timetable_methods = { }
 143
 144 function timetable_methods:unpack ( )
 145         return assert ( self.year  , "year required" ) ,
 146                 assert ( self.month , "month required" ) ,
 147                 assert ( self.day   , "day required" ) ,
 148                 self.hour or 12 ,
 149                 self.min  or 0 ,
 150                 self.sec  or 0 ,
 151                 self.yday ,
 152                 self.wday
 153 end
 154
 155 function timetable_methods:normalise ( )
 156         local year , month , day
 157         year , month , day , self.hour , self.min , self.sec = normalise ( self:unpack ( ) )
 158
 159         self.day   = day
 160         self.month = month
 161         self.year  = year
 162         self.yday  = day_of_year ( day , month , year )
 163         self.wday  = day_of_week ( day , month , year )
 164
 165         return self
 166 end
 167 timetable_methods.normalize = timetable_methods.normalise -- American English
 168
 169 function timetable_methods:timestamp ( )
 170         return timestamp ( self:unpack ( ) )
 171 end
 172
 173 function timetable_methods:rfc_3339 ( )
 174         -- %06.3f gives 3 (=6-3) digits after decimal
 175         return strformat ( "%04u-%02u-%02uT%02u:%02u:%06.3f" , self:unpack ( ) )
 176 end
 177
 178 function timetable_methods:strftime ( format_string )
 179         return strftime ( format_string , self )
 180 end
 181
 182 local timetable_mt
 183
 184 local function coerce_arg ( t )
 185         if getmetatable ( t ) == timetable_mt then
 186                 return t:timestamp ( )
 187         end
 188         return t
 189 end
 190
 191 timetable_mt = {
 192         __index    = timetable_methods ;
 193         __tostring = timetable_methods.rfc_3339 ;
 194         __eq = function ( a , b )
 195                 return a:timestamp ( ) == b:timestamp ( )
 196         end ;
 197         __lt = function ( a , b )
 198                 return a:timestamp ( ) < b:timestamp ( )
 199         end ;
 200         __sub = function ( a , b )
 201                 return coerce_arg ( a ) - coerce_arg ( b )
 202         end ;
 203 }
 204
 205 local function cast_timetable ( tm )
 206         return setmetatable ( tm , timetable_mt )
 207 end
 208
 209 local function new_timetable ( year , month , day , hour , min , sec , yday , wday )
 210         return cast_timetable {
 211                 year  = year ;
 212                 month = month ;
 213                 day   = day ;
 214                 hour  = hour ;
 215                 min   = min ;
 216                 sec   = sec ;
 217                 yday  = yday ;
 218                 wday  = wday ;
 219         }
 220 end
 221
 222 function timetable_methods:clone ( )
 223         return new_timetable ( self:unpack ( ) )
 224 end
 225
 226 local function new_from_timestamp ( ts )
 227         if type ( ts ) ~= "number" then
 228                 error ( "bad argument #1 to 'new_from_timestamp' (number expected, got " .. type ( ts ) .. ")" , 2 )
 229         end
 230         return new_timetable ( 1970 , 1 , 1 , 0 , 0 , ts )
 231 end
 232
 233 return {
 234         is_leap = is_leap ;
 235         day_of_year = day_of_year ;
 236         day_of_week = day_of_week ;
 237         normalise = normalise ;
 238         timestamp = timestamp ;
 239
 240         new = new_timetable ;
 241         new_from_timestamp = new_from_timestamp ;
 242         cast = cast_timetable ;
 243         timetable_mt = timetable_mt ;
 244 }