check/genex.cpp

   1 /** @file genex.cpp
   2  *
   3  *  Provides some routines for generating expressions that are later used as
   4  *  input in the consistency checks. */
   5
   6 /*
   7  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2000 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
   8  *
   9  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  *  (at your option) any later version.
  13  *
  14  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  *  GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  21  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  22  */
  23
  24 // For rand() and friends:
  25 #include <stdlib.h>
  26
  27 #include "ginac.h"
  28
  29 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  30 using namespace GiNaC;
  31 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  32
  33 /* Create a dense univariate random polynomial in x.
  34  * (of the form 9 - 22*a - 17*a^2 + 14*a^3 + 7*a^4 + 7a^5 if degree==5) */
  35 const ex
  36 dense_univariate_poly(const symbol & x, unsigned degree)
  37 {
  38     ex unipoly;
  39
  40     for (unsigned i=0; i<=degree; ++i)
  41         unipoly += numeric((rand()-RAND_MAX/2))*pow(x,i);
  42
  43     return unipoly;
  44 }
  45
  46 /* Create a dense bivariate random polynomial in x1 and x2.
  47  * (of the form 9 + 52*x1 - 27*x1^2 + 84*x2 + 7*x2^2 - 12*x1*x2 if degree==2)
  48  */
  49 const ex
  50 dense_bivariate_poly(const symbol & x1, const symbol & x2, unsigned degree)
  51 {
  52     ex bipoly;
  53
  54     for (unsigned i1=0; i1<=degree; ++i1)
  55         for (unsigned i2=0; i2<=degree-i1; ++i2)
  56             bipoly += numeric((rand()-RAND_MAX/2))*pow(x1,i1)*pow(x2,i2);
  57
  58     return bipoly;
  59 }
  60
  61 /* Chose a randum symbol or number from the argument list. */
  62 const ex
  63 random_symbol(const symbol & x,
  64               const symbol & y,
  65               const symbol & z,
  66               bool rational = true,
  67               bool complex = false)
  68 {
  69     ex e;
  70     switch (abs(rand()) % 4) {
  71         case 0:
  72             e = x;
  73             break;
  74         case 1:
  75             e = y;
  76             break;
  77         case 2:
  78             e = z;
  79             break;
  80         case 3: {
  81             int c1;
  82             do { c1 = rand()%20 - 10; } while (!c1);
  83             int c2;
  84             do { c2 = rand()%20 - 10; } while (!c2);
  85             if (!rational)
  86                 c2 = 1;
  87             e = numeric(c1, c2);
  88             if (complex && !(rand()%5))
  89                 e = e*I;
  90             break;
  91         }
  92     }
  93     return e;
  94 }
  95
  96 /* Create a sparse random tree in three symbols. */
  97 const ex
  98 sparse_tree(const symbol & x,
  99             const symbol & y,
 100             const symbol & z,
 101             int level,
 102             bool trig = false,    // true includes trigonomatric functions
 103             bool rational = true, // false excludes coefficients in Q
 104             bool complex = false) // true includes complex numbers
 105 {
 106     if (level == 0)
 107         return random_symbol(x,y,z,rational,complex);
 108     switch (abs(rand()) % 10) {
 109         case 0:
 110         case 1:
 111         case 2:
 112         case 3:
 113             return add(sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational),
 114                        sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational));
 115         case 4:
 116         case 5:
 117         case 6:
 118             return mul(sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational),
 119                        sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational));
 120         case 7:
 121         case 8: {
 122             ex powbase;
 123             do {
 124                 powbase = sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational);
 125             } while (powbase.is_zero());
 126             return pow(powbase, abs(rand() % 4));
 127             break;
 128         }
 129         case 9:
 130             if (trig) {
 131                 switch (abs(rand()) % 4) {
 132                     case 0:
 133                         return sin(sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational));
 134                     case 1:
 135                         return cos(sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational));
 136                     case 2:
 137                         return exp(sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational));
 138                     case 3: {
 139                         ex logex;
 140                         do {
 141                             ex logarg;
 142                             do {
 143                                 logarg = sparse_tree(x,y,z,level-1, trig, rational);
 144                             } while (logarg.is_zero());
 145                             // Keep the evaluator from accidentally plugging an
 146                             // unwanted I in the tree:
 147                             if (!complex && logarg.info(info_flags::negative))
 148                                 logarg = -logarg;
 149                             logex = log(logarg);
 150                         } while (logex.is_zero());
 151                         return logex;
 152                         break;
 153                     }
 154                 }
 155             } else
 156                 return random_symbol(x,y,z,rational,complex);
 157     }
 158 }