check/exam_misc.cpp

   1 /** @file exam_misc.cpp
   2  *
   3  */
   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 #define VECSIZE 30
  29 static unsigned exam_expand_subs()
  30 {
  31         unsigned result = 0;
  32         symbol a[VECSIZE];
  33         ex e, aux;
  34
  35         for (unsigned i=0; i<VECSIZE; ++i)
  36                 e = e + a[i];
  37
  38         // prepare aux so it will swallow anything but a1^2:
  39         aux = -e + a[0] + a[1];
  40         e = expand(subs(expand(pow(e, 2)), a[0] == aux));
  41
  42         if (e != pow(a[1],2)) {
  43                 clog << "Denny Fliegner's quick consistency check erroneously returned "
  44                      << e << "." << endl;
  45                 ++result;
  46         }
  47
  48         return result;
  49 }
  50
  51 /*  A simple modification of Denny Fliegner's three step consistency test:
  52  *  1)  e = (a0 + a1)^200
  53  *  2)  expand e
  54  *  3)  substitute a0 by -a1 in e
  55  *  after which e should return 0 (without expanding). */
  56 static unsigned exam_expand_subs2()
  57 {
  58         unsigned result = 0;
  59         symbol a("a"), b("b");
  60         ex e, f;
  61
  62         e = pow(a+b,200).expand();
  63         f = e.subs(a == -b);
  64
  65         if (f != 0) {
  66                 clog << "e = pow(a+b,200).expand(); f = e.subs(a == -b); erroneously returned "
  67                      << f << " instead of simplifying to 0." << endl;
  68                 ++result;
  69         }
  70
  71         return result;
  72 }
  73
  74 static unsigned exam_expand_power()
  75 {
  76         unsigned result = 0;
  77         symbol x("x"), a("a"), b("b");
  78         ex e;
  79
  80         e = pow(x,pow(a+b,2)-pow(a,2)-pow(b,2)-a*b*2).expand();
  81
  82         if (e != 1) {
  83                 clog << "e = pow(x,pow(a+b,2)-pow(a,2)-pow(b,2)-a*b*2).expand(); erroneously returned "
  84                      << e << " instead of simplifying to 1." << endl;
  85                 ++result;
  86         }
  87
  88         return result;
  89 }
  90
  91 static unsigned exam_sqrfree()
  92 {
  93         unsigned result = 0;
  94         symbol x("x"), y("y");
  95         ex e1, e2;
  96
  97         e1 = (1+x)*pow((2+x),2)*pow((3+x),3)*pow((4+x),4);
  98         e2 = sqrfree(expand(e1),lst(x));
  99         if (e1 != e2) {
 100                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << ")) erroneously returned "
 101                      << e2 << endl;
 102                 ++result;
 103         }
 104
 105         e1 = (x+y)*pow((x+2*y),2)*pow((x+3*y),3)*pow((x+4*y),4);
 106         e2 = sqrfree(expand(e1));
 107         if (e1 != e2) {
 108                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << ")) erroneously returned "
 109                      << e2 << endl;
 110                 ++result;
 111         }
 112         e2 = sqrfree(expand(e1),lst(x));
 113         if (e1 != e2) {
 114                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[x]) erroneously returned "
 115                      << e2 << endl;
 116                 ++result;
 117         }
 118         e2 = sqrfree(expand(e1),lst(y));
 119         if (e1 != e2) {
 120                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[y]) erroneously returned "
 121                      << e2 << endl;
 122                 ++result;
 123         }
 124         e2 = sqrfree(expand(e1),lst(x,y));
 125         if (e1 != e2) {
 126                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[x,y]) erroneously returned "
 127                      << e2 << endl;
 128                 ++result;
 129         }
 130
 131         return result;
 132 }
 133
 134 /* Arithmetic Operators should behave just as one expects from built-in types.
 135  * When somebody screws up the operators this routine will most probably fail
 136  * to compile.  Unfortunately we can only test the stuff that is allowed, not
 137  * what is forbidden (e.g. e1+e2 = 42) since that must not compile.  :-(   */
 138 static unsigned exam_operator_semantics()
 139 {
 140         unsigned result = 0;
 141         ex e1, e2;
 142         int i1, i2;
 143
 144         // Assignment should not return const ex though it may be obfuscated:
 145         e1 = 7; e2 = 4;
 146         i1 = 7; i2 = 4;
 147         (e1 = e2) = 2;
 148         (i1 = i2) = 2;
 149         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 150                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 151                 ++result;
 152         }
 153         (e1 += e2) = 2;
 154         (i1 += i2) = 2;
 155         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 156                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 157                 ++result;
 158         }
 159         (e1 -= e2) = 2;
 160         (i1 -= i2) = 2;
 161         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 162                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 163                 ++result;
 164         }
 165
 166         // Prefix/postfix increment/decrement behaviour:
 167         e1 = 7; e2 = 4;
 168         i1 = 7; i2 = 4;
 169         e1 = (--e2 = 2)++;
 170         i1 = (--i2 = 2)++;
 171         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 172                 clog << "Semantics of increment/decrement operators screwed." << endl;
 173                 ++result;
 174         }
 175         e1 = (++e2 = 2)--;
 176         i1 = (++i2 = 2)--;
 177         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 178                 clog << "Semantics of increment/decrement operators screwed." << endl;
 179                 ++result;
 180         }
 181
 182         // prefix increment/decrement must return an lvalue (contrary to postfix):
 183         e1 = 7; e2 = 4;
 184         i1 = 7; i2 = 4;
 185         --++----e1;  ++(++++++++(++++e2));
 186         --++----i1;  ++(++++++++(++++i2));
 187         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 188                 clog << "Semantics of prefix increment/decrement operators screwed." << endl;
 189                 ++result;
 190         }
 191
 192         // This one has a good chance of detecting problems in self-assignment:
 193         // (which incidentally was severely broken from version 0.7.3 to 0.8.2).
 194         ex selfprobe = numeric("65536");
 195         selfprobe = selfprobe;
 196         if (!is_exactly_a<numeric>(selfprobe)) {
 197                 clog << "ex (of numeric) after self-assignment became " << selfprobe << endl;
 198                 ++result;
 199         }
 200
 201         return result;
 202 }
 203
 204 /* This checks whether subs() works as intended in some special cases. */
 205 static unsigned exam_subs()
 206 {
 207         unsigned result = 0;
 208         symbol x("x");
 209         ex e1, e2;
 210
 211         // This used to fail in GiNaC 1.0.5 because it first substituted
 212         // x+1 -> (x-1)+1 -> x, and then substituted again x -> x-1, giving
 213         // the wrong result
 214         e1 = x+1;
 215         e2 = e1.subs(x == x-1);
 216         if (!e2.is_equal(x)) {
 217                 clog << "(x+1).subs(x==x-1) erroneously returned " << e2 << " instead of x" << endl;
 218                 ++result;
 219         }
 220
 221         e1 = sin(1+sin(x));
 222         e2 = e1.subs(sin(wild()) == cos(wild()));
 223         if (!e2.is_equal(cos(1+cos(x)))) {
 224                 clog << "sin(1+sin(x)).subs(sin($1)==cos($1)) erroneously returned " << e2 << " instead of cos(1+cos(x))" << endl;
 225                 ++result;
 226         }
 227
 228         return result;
 229 }
 230
 231 /* Joris van der Hoeven (he of TeXmacs fame) is a funny guy.  He has his own
 232  * ideas what a symbolic system should do.  Let's make sure we won't disappoint
 233  * him some day.  Incidentally, this seems to always have worked. */
 234 static unsigned exam_joris()
 235 {
 236         unsigned result = 0;
 237         symbol x("x");
 238
 239         ex e = expand(pow(x, x-1) * x);
 240         if (e != pow(x, x)) {
 241                 clog << "x^(x-1)*x did not expand to x^x.  Please call Joris!" << endl;
 242                 ++result;
 243         }
 244
 245         return result;
 246 }
 247
 248 /* Test Chris Dams' algebraic substitutions. */
 249 static unsigned exam_subs_algebraic()
 250 {
 251         unsigned result = 0;
 252         symbol x("x"), y("y");
 253
 254         ex e = ex(x*x*x*y*y).subs(x*y==2, subs_options::algebraic);
 255         if (e != 4*x) {
 256                 clog << "(x^3*y^2).subs(x*y==2,subs_options::algebraic) erroneously returned " << e << endl;
 257                 ++result;
 258         }
 259
 260         e = ex(x*x*x*x*x).subs(x*x==y, subs_options::algebraic);
 261         if (e != y*y*x) {
 262                 clog << "x^5.subs(x^2==y,subs_options::algebraic) erroneously returned " << e << endl;
 263                 ++result;
 264         }
 265
 266         e=x*x*y;
 267         if (!e.has(x*y, has_options::algebraic))
 268         {       clog << "(x^2*y).has(x*y, has_options::algebraic) erroneously returned false." << endl;
 269                 ++result;
 270         }
 271
 272         if (e.has(x*y*y, has_options::algebraic))
 273         {       clog << "(x^2*y).has(x*y*y, has_options::algebraic) erroneously returned true." << endl;
 274                 ++result;
 275         }
 276
 277         e=x*x*x*y;
 278         if (!e.has(x*x, has_options::algebraic))
 279         {       clog << "(x^3*y).has(x*x, has_options::algebraic) erroneously returned false." << endl;
 280                 ++result;
 281         }
 282
 283         if (e.has(y*y, has_options::algebraic))
 284         {       clog << "(x^3*y).has(y*y, has_options::algebraic) erroneously returned true." << endl;
 285                 ++result;
 286         }
 287
 288         return result;
 289 }
 290
 291 unsigned exam_misc()
 292 {
 293         unsigned result = 0;
 294
 295         cout << "examining miscellaneous other things" << flush;
 296
 297         result += exam_expand_subs();  cout << '.' << flush;
 298         result += exam_expand_subs2();  cout << '.' << flush;
 299         result += exam_expand_power(); cout << '.' << flush;
 300         result += exam_sqrfree(); cout << '.' << flush;
 301         result += exam_operator_semantics(); cout << '.' << flush;
 302         result += exam_subs(); cout << '.' << flush;
 303         result += exam_joris(); cout << '.' << flush;
 304         result += exam_subs_algebraic(); cout << '.' << flush;
 305
 306         return result;
 307 }
 308
 309 int main(int argc, char** argv)
 310 {
 311         return exam_misc();
 312 }