Daily bugfix in the polynomial factorization (code didn't catch polynomial "x"
[ginac.git] / check / exam_color.cpp
1 /** @file exam_color.cpp
2  *
3  *  Here we test GiNaC's color objects (su(3) Lie algebra). */
4
5 /*
6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2008 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
7  *
8  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11  *  (at your option) any later version.
12  *
13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  *  GNU General Public License for more details.
17  *
18  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
19  *  along with this program; if not, write to the Free Software
20  *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
21  */
22
23 #include <iostream>
24 #include "ginac.h"
25 using namespace std;
26 using namespace GiNaC;
27
28 static unsigned check_equal(const ex &e1, const ex &e2)
29 {
30         ex e = e1 - e2;
31         if (!e.is_zero()) {
32                 clog << e1 << "-" << e2 << " erroneously returned "
33                      << e << " instead of 0" << endl;
34                 return 1;
35         }
36         return 0;
37 }
38
39 static unsigned check_equal_simplify(const ex &e1, const ex &e2)
40 {
41         ex e = simplify_indexed(e1) - e2;
42         if (!e.is_zero()) {
43                 clog << "simplify_indexed(" << e1 << ")-" << e2 << " erroneously returned "
44                      << e << " instead of 0" << endl;
45                 return 1;
46         }
47         return 0;
48 }
49
50 static unsigned color_check1()
51 {
52         // checks general identities and contractions of the structure constants
53
54         unsigned result = 0;
55
56         idx a(symbol("a"), 8), b(symbol("b"), 8), c(symbol("c"), 8), d(symbol("d"), 8);
57
58         result += check_equal(color_d(a, c, a), 0);
59         result += check_equal_simplify(color_d(a, b, c) * color_d(b, d, c), numeric(5,3) * delta_tensor(a, d));
60         result += check_equal_simplify(color_d(idx(5, 8), b, c) * color_d(b, idx(5, 8), c), numeric(5,3));
61         result += check_equal_simplify(color_d(a, b, c) * color_d(b, c, a), numeric(40,3));
62         result += check_equal_simplify(color_d(a, b, c) * color_f(b, d, c), 0);
63         result += check_equal_simplify(color_d(a, b, c) * color_f(b, c, a), 0);
64         result += check_equal_simplify(color_f(a, b, c) * color_f(b, c, a), 24);
65         result += check_equal_simplify(color_f(a, b, c) * color_f(b, d, c), -3 * delta_tensor(a, d));
66         result += check_equal_simplify(color_h(a, b, c) * color_h(a, b, c), numeric(-32,3));
67         result += check_equal_simplify(color_h(a, b, c) * color_h(b, a, c), numeric(112,3));
68
69     ex e = color_h(a, b, c) * color_h(a, b, c);
70     ex sum = 0;
71         for (int i=1; i<9; i++)
72             for (int j=1; j<9; j++)
73                 for (int k=1; k<9; k++)
74                 sum += e.subs(lst(a == i, b == j, c == k));
75         if (!sum.is_equal(numeric(-32,3))) {
76                 clog << "numeric contraction of " << e << " erroneously returned "
77                      << sum << " instead of -32/3" << endl;
78                 result++;
79         }
80
81         return result;
82 }
83
84 static unsigned color_check2()
85 {
86         // checks general identities and contractions of the generators
87
88         unsigned result = 0;
89
90         idx a(symbol("a"), 8), b(symbol("b"), 8), c(symbol("c"), 8), k(symbol("k"), 8);
91         ex e;
92
93         e = color_T(k) * color_T(k);
94         result += check_equal_simplify(e, 4 * color_ONE() / 3);
95         e = color_T(k) * color_T(a) * color_T(k);
96         result += check_equal_simplify(e, -color_T(a) / 6);
97         e = color_T(k) * color_T(a) * color_T(b) *  color_T(k);
98         result += check_equal_simplify(e, delta_tensor(a, b) * color_ONE() / 4 - color_T(a) * color_T(b) / 6);
99         e = color_T(k) * color_T(a) * color_T(b) *  color_T(c) * color_T(k);
100         result += check_equal_simplify(e, (color_h(a, b, c) * color_ONE() / 8).expand() - color_T(a) * color_T(b) * color_T(c) / 6);
101         e = color_T(a) * color_T(b) * color_T(a) *  color_T(b);
102         result += check_equal_simplify(e, -2 * color_ONE() / 9);
103         e = color_T(a) * color_T(b) * color_T(b) *  color_T(a);
104         result += check_equal_simplify(e, 16 * color_ONE() / 9);
105         e = color_T(a) * color_T(b) * color_T(c) * color_T(c) * color_T(b) *  color_T(a);
106         result += check_equal_simplify(e, 64 * color_ONE() / 27);
107         e = color_T(a) * color_T(b) * color_T(c) * color_T(k) * color_T(a) * color_T(k) *  color_T(c) * color_T(b);
108         result += check_equal_simplify(e, -color_ONE() / 162);
109
110         return result;
111 }
112
113 static unsigned color_check3()
114 {
115         // checks traces
116
117         unsigned result = 0;
118
119         idx a(symbol("a"), 8), b(symbol("b"), 8), c(symbol("c"), 8);
120         ex e;
121
122         e = color_ONE();
123         result += check_equal(color_trace(e), 3);
124         e = color_T(a);
125         result += check_equal(color_trace(e), 0);
126         e = color_T(a) * color_T(b);
127         result += check_equal(color_trace(e), delta_tensor(a, b) / 2);
128         e = color_T(a) * color_T(b) * color_T(c);
129         result += check_equal(color_trace(e), color_h(a, b, c) / 4);
130
131         e = color_ONE(0) * color_ONE(1) / 9;
132         result += check_equal(color_trace(e, 0), color_ONE(1) / 3);
133         result += check_equal(color_trace(e, 1), color_ONE(0) / 3);
134         result += check_equal(color_trace(e, 2), e);
135         result += check_equal(color_trace(e, lst(0, 1)), 1);
136
137         e = color_T(a, 0) * color_T(a, 1) * color_T(b, 0) * color_T(b, 1);
138         result += check_equal_simplify(color_trace(e, 0), 2 * color_ONE(1) / 3);
139         result += check_equal_simplify(color_trace(e, 1), 2 * color_ONE(0) / 3);
140         result += check_equal_simplify(color_trace(e, 2), e);
141         result += check_equal_simplify(color_trace(e, lst(0, 1)), 2);
142
143         return result;
144 }
145
146 unsigned exam_color()
147 {
148         unsigned result = 0;
149         
150         cout << "examining color objects" << flush;
151
152         result += color_check1();  cout << '.' << flush;
153         result += color_check2();  cout << '.' << flush;
154         result += color_check3();  cout << '.' << flush;
155         
156         return result;
157 }
158
159 int main(int argc, char** argv)
160 {
161         return exam_color();
162 }