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
  25 #ifndef NO_GINAC_NAMESPACE
  26 using namespace GiNaC;
  27 #endif // ndef NO_GINAC_NAMESPACE
  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 << " is " << en << " (should be " << d << ")" << endl;
  36                 return 1;
  37         }
  38         return 0;
  39 }
  40
  41 static unsigned normal1(void)
  42 {
  43         unsigned result = 0;
  44         ex e, d;
  45
  46         // Expansion
  47         e = pow(x, 2) - (x+1)*(x-1) - 1;
  48         d = exZERO();
  49         result += check_normal(e, d);
  50
  51         // Expansion inside functions
  52         e = sin(x*(x+1)-x) + 1;
  53         d = sin(pow(x, 2)) + 1;
  54         result += check_normal(e, d);
  55
  56         // Fraction addition
  57         e = numeric(2)/x + y/3;
  58         d = (x*y/3 + 2) / x;
  59         result += check_normal(e, d);
  60
  61         // Fraction addition
  62         e = pow(x, -1) + x/(x+1);
  63         d = (pow(x, 2)+x+1)/(x*(x+1));
  64         result += check_normal(e, d);
  65
  66         // Fraction cancellation
  67         e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
  68         d = (x + y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
  69         result += check_normal(e, d);
  70
  71         // Fraction cancellation
  72         e = (pow(x, -1) + x) / (pow(x , 2) * 2 + 2);
  73         d = pow(x * 2, -1);
  74         result += check_normal(e, d);
  75
  76         // Distribution of powers
  77         e = pow(x/y, 2);
  78         d = pow(x, 2) / pow(y, 2);
  79         result += check_normal(e, d);
  80
  81         // Distribution of powers (integer, distribute) and fraction addition
  82         e = pow(pow(x, -1) + x, 2);
  83         d = pow(pow(x, 2) + 1, 2) / pow(x, 2);
  84         result += check_normal(e, d);
  85
  86         // Distribution of powers (non-integer, don't distribute) and fraction addition
  87         e = pow(pow(x, -1) + x, numeric(1)/2);
  88         d = pow((pow(x, 2) + 1) / x, numeric(1)/2);
  89         result += check_normal(e, d);
  90
  91         // Replacement of functions with temporary symbols and fraction cancellation
  92         e = pow(sin(x), 2) - pow(cos(x), 2);
  93         e /= sin(x) + cos(x);
  94         d = sin(x) - cos(x);
  95         result += check_normal(e, d);
  96
  97         // Replacement of non-integer powers with temporary symbols
  98         e = (pow(numeric(2), numeric(1)/2) * x + x) / x;
  99         d = pow(numeric(2), numeric(1)/2) + 1;
 100         result += check_normal(e, d);
 101
 102         // Replacement of complex numbers with temporary symbols
 103         e = (x + y + x*I + y*I) / (x + y);
 104         d = 1 + I;
 105         result += check_normal(e, d);
 106
 107         e = (pow(x, 2) + pow(y, 2)) / (x + y*I);
 108         d = e;
 109         result += check_normal(e, d);
 110
 111         // More complex rational function
 112         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);
 113         d = (y*2 + z*2) / (x + y*2);
 114         result += check_normal(e, d);
 115
 116         return result;
 117 }
 118
 119 unsigned normalization(void)
 120 {
 121         unsigned result = 0;
 122
 123         cout << "checking rational function normalization..." << flush;
 124         clog << "---------rational function normalization:" << endl;
 125
 126         result += normal1();
 127
 128         if (!result) {
 129                 cout << " passed ";
 130                 clog << "(no output)" << endl;
 131         } else {
 132                 cout << " failed ";
 133         }
 134         return result;
 135 }