check/exam_misc.cpp

   1 /** @file exam_misc.cpp
   2  *
   3  */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2015 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 "ginac.h"
  24 using namespace GiNaC;
  25
  26 #include <iostream>
  27 using namespace std;
  28
  29 #define VECSIZE 30
  30 static unsigned exam_expand_subs()
  31 {
  32         unsigned result = 0;
  33         symbol a[VECSIZE];
  34         ex e, aux;
  35
  36         for (unsigned i=0; i<VECSIZE; ++i)
  37                 e = e + a[i];
  38
  39         // prepare aux so it will swallow anything but a1^2:
  40         aux = -e + a[0] + a[1];
  41         e = expand(subs(expand(pow(e, 2)), a[0] == aux));
  42
  43         if (e != pow(a[1],2)) {
  44                 clog << "Denny Fliegner's quick consistency check erroneously returned "
  45                      << e << "." << endl;
  46                 ++result;
  47         }
  48
  49         return result;
  50 }
  51
  52 /*  A simple modification of Denny Fliegner's three step consistency test:
  53  *  1)  e = (a0 + a1)^200
  54  *  2)  expand e
  55  *  3)  substitute a0 by -a1 in e
  56  *  after which e should return 0 (without expanding). */
  57 static unsigned exam_expand_subs2()
  58 {
  59         unsigned result = 0;
  60         symbol a("a"), b("b");
  61         ex e, f;
  62
  63         e = pow(a+b,200).expand();
  64         f = e.subs(a == -b);
  65
  66         if (f != 0) {
  67                 clog << "e = pow(a+b,200).expand(); f = e.subs(a == -b); erroneously returned "
  68                      << f << " instead of simplifying to 0." << endl;
  69                 ++result;
  70         }
  71
  72         return result;
  73 }
  74
  75 static unsigned exam_expand_power()
  76 {
  77         unsigned result = 0;
  78         symbol x("x"), a("a"), b("b");
  79         ex e;
  80
  81         e = pow(x,pow(a+b,2)-pow(a,2)-pow(b,2)-a*b*2).expand();
  82
  83         if (e != 1) {
  84                 clog << "e = pow(x,pow(a+b,2)-pow(a,2)-pow(b,2)-a*b*2).expand(); erroneously returned "
  85                      << e << " instead of simplifying to 1." << endl;
  86                 ++result;
  87         }
  88
  89         return result;
  90 }
  91
  92 static unsigned exam_sqrfree()
  93 {
  94         unsigned result = 0;
  95         symbol x("x"), y("y");
  96         ex e1, e2;
  97
  98         e1 = (1+x)*pow((2+x),2)*pow((3+x),3)*pow((4+x),4);
  99         e2 = sqrfree(expand(e1),lst{x});
 100         if (e1 != e2) {
 101                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << ")) erroneously returned "
 102                      << e2 << endl;
 103                 ++result;
 104         }
 105
 106         e1 = (x+y)*pow((x+2*y),2)*pow((x+3*y),3)*pow((x+4*y),4);
 107         e2 = sqrfree(expand(e1));
 108         if (e1 != e2) {
 109                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << ")) erroneously returned "
 110                      << e2 << endl;
 111                 ++result;
 112         }
 113         e2 = sqrfree(expand(e1),lst{x});
 114         if (e1 != e2) {
 115                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[x]) erroneously returned "
 116                      << e2 << endl;
 117                 ++result;
 118         }
 119         e2 = sqrfree(expand(e1),lst{y});
 120         if (e1 != e2) {
 121                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[y]) erroneously returned "
 122                      << e2 << endl;
 123                 ++result;
 124         }
 125         e2 = sqrfree(expand(e1),lst{x,y});
 126         if (e1 != e2) {
 127                 clog << "sqrfree(expand(" << e1 << "),[x,y]) erroneously returned "
 128                      << e2 << endl;
 129                 ++result;
 130         }
 131
 132         return result;
 133 }
 134
 135 /* Arithmetic Operators should behave just as one expects from built-in types.
 136  * When somebody screws up the operators this routine will most probably fail
 137  * to compile.  Unfortunately we can only test the stuff that is allowed, not
 138  * what is forbidden (e.g. e1+e2 = 42) since that must not compile.  :-(   */
 139 static unsigned exam_operator_semantics()
 140 {
 141         unsigned result = 0;
 142         ex e1, e2;
 143         int i1, i2;
 144
 145         // Assignment should not return const ex though it may be obfuscated:
 146         e1 = 7; e2 = 4;
 147         i1 = 7; i2 = 4;
 148         (e1 = e2) = 2;
 149         (i1 = i2) = 2;
 150         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 151                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 152                 ++result;
 153         }
 154         (e1 += e2) = 2;
 155         (i1 += i2) = 2;
 156         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 157                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 158                 ++result;
 159         }
 160         (e1 -= e2) = 2;
 161         (i1 -= i2) = 2;
 162         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 163                 clog << "Semantics of ex::operator=() screwed." << endl;
 164                 ++result;
 165         }
 166
 167         // Prefix/postfix increment/decrement behaviour:
 168         e1 = 7; e2 = 4;
 169         i1 = 7; i2 = 4;
 170         e1 = (--e2 = 2)++;
 171         i1 = (--i2 = 2)++;
 172         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 173                 clog << "Semantics of increment/decrement operators screwed." << endl;
 174                 ++result;
 175         }
 176         e1 = (++e2 = 2)--;
 177         i1 = (++i2 = 2)--;
 178         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 179                 clog << "Semantics of increment/decrement operators screwed." << endl;
 180                 ++result;
 181         }
 182
 183         // prefix increment/decrement must return an lvalue (contrary to postfix):
 184         e1 = 7; e2 = 4;
 185         i1 = 7; i2 = 4;
 186         --++----e1;  ++(++++++++(++++e2));
 187         --++----i1;  ++(++++++++(++++i2));
 188         if (e1!=i1 || e2!=i2) {
 189                 clog << "Semantics of prefix increment/decrement operators screwed." << endl;
 190                 ++result;
 191         }
 192
 193         // This one has a good chance of detecting problems in self-assignment:
 194         // (which incidentally was severely broken from version 0.7.3 to 0.8.2).
 195         ex selfprobe = numeric("65536");
 196         selfprobe = selfprobe;
 197         if (!is_exactly_a<numeric>(selfprobe)) {
 198                 clog << "ex (of numeric) after self-assignment became " << selfprobe << endl;
 199                 ++result;
 200         }
 201
 202         return result;
 203 }
 204
 205 /* This checks whether subs() works as intended in some special cases. */
 206 static unsigned exam_subs()
 207 {
 208         unsigned result = 0;
 209         symbol x("x");
 210         ex e1, e2;
 211
 212         // This used to fail in GiNaC 1.0.5 because it first substituted
 213         // x+1 -> (x-1)+1 -> x, and then substituted again x -> x-1, giving
 214         // the wrong result
 215         e1 = x+1;
 216         e2 = e1.subs(x == x-1);
 217         if (!e2.is_equal(x)) {
 218                 clog << "(x+1).subs(x==x-1) erroneously returned " << e2 << " instead of x" << endl;
 219                 ++result;
 220         }
 221
 222         // And this used to fail in GiNaC 1.5.8 because it first substituted
 223         // exp(x) -> exp(log(x)) -> x, and then substituted again x -> log(x)
 224         e1 = exp(x);
 225         e2 = e1.subs(x == log(x));
 226         if (!e2.is_equal(x)) {
 227                 clog << "exp(x).subs(x==log(x)) erroneously returned " << e2 << " instead of x" << endl;
 228                 ++result;
 229         }
 230
 231         e1 = sin(1+sin(x));
 232         e2 = e1.subs(sin(wild()) == cos(wild()));
 233         if (!e2.is_equal(cos(1+cos(x)))) {
 234                 clog << "sin(1+sin(x)).subs(sin($1)==cos($1)) erroneously returned " << e2 << " instead of cos(1+cos(x))" << endl;
 235                 ++result;
 236         }
 237
 238         return result;
 239 }
 240
 241 /* Joris van der Hoeven (he of TeXmacs fame) is a funny guy.  He has his own
 242  * ideas what a symbolic system should do.  Let's make sure we won't disappoint
 243  * him some day.  Incidentally, this seems to always have worked. */
 244 static unsigned exam_joris()
 245 {
 246         unsigned result = 0;
 247         symbol x("x");
 248
 249         ex e = expand(pow(x, x-1) * x);
 250         if (e != pow(x, x)) {
 251                 clog << "x^(x-1)*x did not expand to x^x.  Please call Joris!" << endl;
 252                 ++result;
 253         }
 254
 255         return result;
 256 }
 257
 258 /* Test Chris Dams' algebraic substitutions. */
 259 static unsigned exam_subs_algebraic()
 260 {
 261         unsigned result = 0;
 262         symbol x("x"), y("y");
 263
 264         ex e = ex(x*x*x*y*y).subs(x*y==2, subs_options::algebraic);
 265         if (e != 4*x) {
 266                 clog << "(x^3*y^2).subs(x*y==2,subs_options::algebraic) erroneously returned " << e << endl;
 267                 ++result;
 268         }
 269
 270         e = ex(x*x*x*x*x).subs(x*x==y, subs_options::algebraic);
 271         if (e != y*y*x) {
 272                 clog << "x^5.subs(x^2==y,subs_options::algebraic) erroneously returned " << e << endl;
 273                 ++result;
 274         }
 275
 276         e=x*x*y;
 277         if (!e.has(x*y, has_options::algebraic))
 278         {       clog << "(x^2*y).has(x*y, has_options::algebraic) erroneously returned false." << endl;
 279                 ++result;
 280         }
 281
 282         if (e.has(x*y*y, has_options::algebraic))
 283         {       clog << "(x^2*y).has(x*y*y, has_options::algebraic) erroneously returned true." << endl;
 284                 ++result;
 285         }
 286
 287         e=x*x*x*y;
 288         if (!e.has(x*x, has_options::algebraic))
 289         {       clog << "(x^3*y).has(x*x, has_options::algebraic) erroneously returned false." << endl;
 290                 ++result;
 291         }
 292
 293         if (e.has(y*y, has_options::algebraic))
 294         {       clog << "(x^3*y).has(y*y, has_options::algebraic) erroneously returned true." << endl;
 295                 ++result;
 296         }
 297
 298         return result;
 299 }
 300
 301 unsigned exam_misc()
 302 {
 303         unsigned result = 0;
 304
 305         cout << "examining miscellaneous other things" << flush;
 306
 307         result += exam_expand_subs();  cout << '.' << flush;
 308         result += exam_expand_subs2();  cout << '.' << flush;
 309         result += exam_expand_power(); cout << '.' << flush;
 310         result += exam_sqrfree(); cout << '.' << flush;
 311         result += exam_operator_semantics(); cout << '.' << flush;
 312         result += exam_subs(); cout << '.' << flush;
 313         result += exam_joris(); cout << '.' << flush;
 314         result += exam_subs_algebraic(); cout << '.' << flush;
 315
 316         return result;
 317 }
 318
 319 int main(int argc, char** argv)
 320 {
 321         return exam_misc();
 322 }