check/normalization.cpp

   1 /** @file normalization.cpp
   2  *
   3  *  Rational function normalization test suite. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2000 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.h"
  24
  25 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  26 using namespace GiNaC;
  27 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  28
  29 static symbol x("x"), y("y"), z("z");
  30
  31 static unsigned check_normal(const ex &e, const ex &d)
  32 {
  33     ex en = e.normal();
  34     if (en.compare(d) != 0) {
  35         clog << "normal form of " << e << " erroneously returned "
  36              << en << " (should be " << d << ")" << endl;
  37         return 1;
  38     }
  39     return 0;
  40 }
  41
  42 static unsigned normal1(void)
  43 {
  44     unsigned result = 0;
  45     ex e, d;
  46
  47     // Expansion
  48     e = pow(x, 2) - (x+1)*(x-1) - 1;
  49     d = ex(0);
  50     result += check_normal(e, d);
  51
  52     // Expansion inside functions
  53     e = sin(x*(x+1)-x) + 1;
  54     d = sin(pow(x, 2)) + 1;
  55     result += check_normal(e, d);
  56
  57     // Fraction addition
  58     e = numeric(2)/x + y/3;
  59     d = (x*y/3 + 2) / x;
  60     result += check_normal(e, d);
  61
  62     // Fraction addition
  63     e = pow(x, -1) + x/(x+1);
  64     d = (pow(x, 2)+x+1)/(x*(x+1));
  65     result += check_normal(e, d);
  66
  67     // Fraction cancellation
  68     e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
  69     d = (x + y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
  70     result += check_normal(e, d);
  71
  72     // Fraction cancellation
  73     e = (pow(x, -1) + x) / (pow(x , 2) * 2 + 2);
  74     d = pow(x * 2, -1);
  75     result += check_normal(e, d);
  76
  77         // Fraction cancellation with rational coefficients
  78         e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x/2 - y/2, 3);
  79         d = (8 * x + 8 * y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
  80         result += check_normal(e, d);
  81
  82         // Fraction cancellation with rational coefficients
  83         e = z/5 * (x/7 + y/10) / (x/14 + y/20);
  84         d = 2*z/5;
  85         result += check_normal(e, d);
  86
  87     // Distribution of powers
  88     e = pow(x/y, 2);
  89     d = pow(x, 2) / pow(y, 2);
  90     result += check_normal(e, d);
  91
  92     // Distribution of powers (integer, distribute) and fraction addition
  93     e = pow(pow(x, -1) + x, 2);
  94     d = pow(pow(x, 2) + 1, 2) / pow(x, 2);
  95     result += check_normal(e, d);
  96
  97     // Distribution of powers (non-integer, don't distribute) and fraction addition
  98     e = pow(pow(x, -1) + x, numeric(1)/2);
  99     d = pow((pow(x, 2) + 1) / x, numeric(1)/2);
 100     result += check_normal(e, d);
 101
 102     // Replacement of functions with temporary symbols and fraction cancellation
 103     e = pow(sin(x), 2) - pow(cos(x), 2);
 104     e /= sin(x) + cos(x);
 105     d = sin(x) - cos(x);
 106     result += check_normal(e, d);
 107
 108     // Replacement of non-integer powers with temporary symbols
 109     e = (pow(numeric(2), numeric(1)/2) * x + x) / x;
 110     d = pow(numeric(2), numeric(1)/2) + 1;
 111     result += check_normal(e, d);
 112
 113     // Replacement of complex numbers with temporary symbols
 114     e = (x + y + x*I + y*I) / (x + y);
 115     d = 1 + I;
 116     result += check_normal(e, d);
 117
 118     e = (pow(x, 2) + pow(y, 2)) / (x + y*I);
 119     d = e;
 120     result += check_normal(e, d);
 121
 122     // More complex rational function
 123     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);
 124     d = (y*2 + z*2) / (x + y*2);
 125     result += check_normal(e, d);
 126
 127     return result;
 128 }
 129
 130 unsigned normalization(void)
 131 {
 132     unsigned result = 0;
 133
 134     cout << "checking rational function normalization..." << flush;
 135     clog << "---------rational function normalization:" << endl;
 136
 137     result += normal1();
 138
 139     if (!result) {
 140         cout << " passed ";
 141         clog << "(no output)" << endl;
 142     } else {
 143         cout << " failed ";
 144     }
 145     return result;
 146 }