check/normalization.cpp

   1 /** @file normalization.cpp
   2  *
   3  *  Rational function normalization test suite. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999 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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  21  */
  22
  23 #include <ginac/ginac.h>
  24 using namespace GiNaC;
  25
  26 static symbol x("x"), y("y"), z("z");
  27
  28 static unsigned check_normal(const ex &e, const ex &d)
  29 {
  30         ex en = e.normal();
  31         if (en.compare(d) != 0) {
  32                 clog << "normal form of " << e << " is " << en << " (should be " << d << ")" << endl;
  33                 return 1;
  34         }
  35         return 0;
  36 }
  37
  38 static unsigned normal1(void)
  39 {
  40         unsigned result = 0;
  41         ex e, d;
  42
  43         // Expansion
  44         e = pow(x, 2) - (x+1)*(x-1) - 1;
  45         d = exZERO();
  46         result += check_normal(e, d);
  47
  48         // Expansion inside functions
  49         e = sin(x*(x+1)-x) + 1;
  50         d = sin(pow(x, 2)) + 1;
  51         result += check_normal(e, d);
  52
  53         // Fraction addition
  54         e = numeric(2)/x + y/3;
  55         d = (x*y/3 + 2) / x;
  56         result += check_normal(e, d);
  57
  58         // Fraction addition
  59         e = pow(x, -1) + x/(x+1);
  60         d = (pow(x, 2)+x+1)/(x*(x+1));
  61         result += check_normal(e, d);
  62
  63         // Fraction cancellation
  64         e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
  65         d = (x + y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
  66         result += check_normal(e, d);
  67
  68         // Fraction cancellation
  69         e = (pow(x, -1) + x) / (pow(x , 2) * 2 + 2);
  70         d = pow(x * 2, -1);
  71         result += check_normal(e, d);
  72
  73         // Distribution of powers
  74         e = pow(x/y, 2);
  75         d = pow(x, 2) / pow(y, 2);
  76         result += check_normal(e, d);
  77
  78         // Distribution of powers (integer, distribute) and fraction addition
  79         e = pow(pow(x, -1) + x, 2);
  80         d = pow(pow(x, 2) + 1, 2) / pow(x, 2);
  81         result += check_normal(e, d);
  82
  83         // Distribution of powers (non-integer, don't distribute) and fraction addition
  84         e = pow(pow(x, -1) + x, numeric(1)/2);
  85         d = pow((pow(x, 2) + 1) / x, numeric(1)/2);
  86         result += check_normal(e, d);
  87
  88         // Replacement of functions with temporary symbols and fraction cancellation
  89         e = pow(sin(x), 2) - pow(cos(x), 2);
  90         e /= sin(x) + cos(x);
  91         d = sin(x) - cos(x);
  92         result += check_normal(e, d);
  93
  94         // Replacement of non-integer powers with temporary symbols
  95         e = (pow(numeric(2), numeric(1)/2) * x + x) / x;
  96         d = pow(numeric(2), numeric(1)/2) + 1;
  97         result += check_normal(e, d);
  98
  99         // Replacement of complex numbers with temporary symbols
 100         e = (x + y + x*I + y*I) / (x + y);
 101         d = 1 + I;
 102         result += check_normal(e, d);
 103
 104         e = (pow(x, 2) + pow(y, 2)) / (x + y*I);
 105         d = e;
 106         result += check_normal(e, d);
 107
 108         // More complex rational function
 109         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);
 110         d = (y*2 + z*2) / (x + y*2);
 111         result += check_normal(e, d);
 112
 113         return result;
 114 }
 115
 116 unsigned normalization(void)
 117 {
 118         unsigned result = 0;
 119
 120         cout << "checking rational function normalization..." << flush;
 121         clog << "---------rational function normalization:" << endl;
 122
 123         result += normal1();
 124
 125         if (!result) {
 126                 cout << " passed ";
 127                 clog << "(no output)" << endl;
 128         } else {
 129                 cout << " failed ";
 130         }
 131         return result;
 132 }