check/normalization.cpp

   1 /** @file normalization.cpp
   2  *
   3  *  Rational function normalization test suite.
   4  *
   5  *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
   6  *
   7  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  *  (at your option) any later version.
  11  *
  12  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  *  GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  19  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  20  */
  21
  22 #include <ginac/ginac.h>
  23
  24 static symbol x("x"), y("y"), z("z");
  25
  26 static unsigned check_normal(const ex &e, const ex &d)
  27 {
  28         ex en = e.normal();
  29         if (en.compare(d) != 0) {
  30                 clog << "normal form of " << e << " is " << en << " (should be " << d << ")" << endl;
  31                 return 1;
  32         }
  33         return 0;
  34 }
  35
  36 static unsigned normal1(void)
  37 {
  38         unsigned result = 0;
  39         ex e, d;
  40
  41         // Expansion
  42         e = pow(x, 2) - (x+1)*(x-1) - 1;
  43         d = exZERO();
  44         result += check_normal(e, d);
  45
  46         // Expansion inside functions
  47         e = sin(x*(x+1)-x) + 1;
  48         d = sin(pow(x, 2)) + 1;
  49         result += check_normal(e, d);
  50
  51         // Fraction addition
  52         e = numeric(2)/x + y/3;
  53         d = (x*y/3 + 2) / x;
  54         result += check_normal(e, d);
  55
  56         // Fraction addition
  57         e = pow(x, -1) + x/(x+1);
  58         d = (pow(x, 2)+x+1)/(x*(x+1));
  59         result += check_normal(e, d);
  60
  61         // Fraction cancellation
  62         e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
  63         d = (x + y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
  64         result += check_normal(e, d);
  65
  66         // Fraction cancellation
  67         e = (pow(x, -1) + x) / (pow(x , 2) * 2 + 2);
  68         d = pow(x * 2, -1);
  69         result += check_normal(e, d);
  70
  71         // Distribution of powers
  72         e = pow(x/y, 2);
  73         d = pow(x, 2) / pow(y, 2);
  74         result += check_normal(e, d);
  75
  76         // Distribution of powers (integer, distribute) and fraction addition
  77         e = pow(pow(x, -1) + x, 2);
  78         d = pow(pow(x, 2) + 1, 2) / pow(x, 2);
  79         result += check_normal(e, d);
  80
  81         // Distribution of powers (non-integer, don't distribute) and fraction addition
  82         e = pow(pow(x, -1) + x, numeric(1)/2);
  83         d = pow((pow(x, 2) + 1) / x, numeric(1)/2);
  84         result += check_normal(e, d);
  85
  86         // Replacement of functions with temporary symbols and fraction cancellation
  87         e = pow(sin(x), 2) - pow(cos(x), 2);
  88         e /= sin(x) + cos(x);
  89         d = sin(x) - cos(x);
  90         result += check_normal(e, d);
  91
  92         // Replacement of non-integer powers with temporary symbols
  93         e = (pow(numeric(2), numeric(1)/2) * x + x) / x;
  94         d = pow(numeric(2), numeric(1)/2) + 1;
  95         result += check_normal(e, d);
  96
  97         // Replacement of complex numbers with temporary symbols
  98         e = (x + y + x*I + y*I) / (x + y);
  99         d = 1 + I;
 100         result += check_normal(e, d);
 101
 102         e = (pow(x, 2) + pow(y, 2)) / (x + y*I);
 103         d = e;
 104         result += check_normal(e, d);
 105
 106         // More complex rational function
 107         e = (pow(x-y*2,4)/pow(pow(x,2)-pow(y,2)*4,2)+1)*(x+y*2)*(y+z)/(pow(x,2)+pow(y,2)*4);
 108         d = (y*2 + z*2) / (x + y*2);
 109         result += check_normal(e, d);
 110
 111         return result;
 112 }
 113
 114 unsigned normalization(void)
 115 {
 116         unsigned result = 0;
 117
 118         cout << "checking rational function normalization..." << flush;
 119         clog << "---------rational function normalization:" << endl;
 120
 121         result += normal1();
 122
 123         if (!result) {
 124                 cout << " passed ";
 125                 clog << "(no output)" << endl;
 126         } else {
 127                 cout << " failed ";
 128         }
 129         return result;
 130 }