Happy New Year!
[ginac.git] / check / time_lw_O.cpp
1 /** @file time_lw_O.cpp
2  *
3  *  Test O1 from the paper "Comparison of Polynomial-Oriented CAS" by Robert H.
4  *  Lewis and Michael Wester. */
5
6 /*
7  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2019 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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
22  */
23
24 #include "ginac.h"
25 #include "timer.h"
26 using namespace GiNaC;
27
28 #include <iostream>
29 #include <vector>
30 using namespace std;
31
32 constexpr bool do_test2 = false;  // set to true in order to run this beast
33
34 static const symbol a1("a1"), a2("a2"), a3("a3"), a4("a4"), a5("a5"), a6("a6");
35 static const symbol b1("b1"), b2("b2"), b3("b3"), b4("b4"), b5("b5"), b6("b6");
36 static const symbol c1("c1"), c2("c2"), c3("c3"), c4("c4"), c5("c5"), c6("c6");
37
38 static const ex det1()
39 {
40         matrix d1 = {{a6, a5, a4, a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0},
41                      {0,  0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0},
42                      {0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
43                      {0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1, 0,  0},
44                      {0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1, 0},
45                      {0,  0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1},
46                      {0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1, 0,  0},
47                      {0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1, 0},
48                      {0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
49                      {0,  0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0},
50                      {0,  0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1},
51                      {0,  0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1},
52                      {0,  0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0},
53                      {0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
54                      {0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1, 0}};
55
56         return d1.determinant();
57 }
58
59 static const ex det2()
60 {
61         matrix d2 = {{b6, b5, b4, b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0},
62                      {0,  0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0},
63                      {0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
64                      {0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1, 0,  0},
65                      {0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1, 0},
66                      {0,  0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1},
67                      {0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1, 0,  0},
68                      {0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1, 0},
69                      {0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
70                      {0,  0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0},
71                      {0,  0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1},
72                      {0,  0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1},
73                      {0,  0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0},
74                      {0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
75                      {0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1, 0}};
76
77         return d2.determinant();
78 }
79
80 static const ex det3()
81 {
82         matrix d3 = {{c6, c5, c4, c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0},
83                      {0,  0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0},
84                      {0,  c6, 0,  c5, c4, 0,  c3, c2, c1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
85                      {0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1, 0,  0},
86                      {0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1, 0},
87                      {0,  0,  0,  0,  0,  c6, 0,  0,  c5, c4, 0,  0,  c3, c2, c1},
88                      {0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1, 0,  0},
89                      {0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1, 0},
90                      {0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
91                      {0,  0,  a6, 0,  a5, a4, 0,  a3, a2, a1, 0,  0,  0,  0,  0},
92                      {0,  0,  0,  0,  0,  a6, 0,  0,  a5, a4, 0,  0,  a3, a2, a1},
93                      {0,  0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1},
94                      {0,  0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0},
95                      {0,  b6, 0,  b5, b4, 0,  b3, b2, b1, 0,  0,  0,  0,  0,  0},
96                      {0,  0,  0,  0,  b6, 0,  0,  b5, b4, 0,  0,  b3, b2, b1, 0}};
97
98         return d3.determinant();
99 }
100
101 // The results of test_O1 will be needed for test_O2:
102 static ex d1, d2, d3;
103
104 static unsigned test_O1()
105 {
106         d1 = det1();  cout << '.' << flush;
107         d2 = det2();  cout << '.' << flush;
108         d3 = det3();  cout << '.' << flush;
109         unsigned nops1 = nops(d1);
110         unsigned nops2 = nops(d2);
111         unsigned nops3 = nops(d3);
112
113         if ((nops1 != 37490) || (nops2 != 37490) || (nops3 != 37490)) {
114                 clog << "Determinants were miscalculated" << endl;
115                 return 1;
116         }
117         return 0;
118 }
119
120 static unsigned test_O2()
121 {
122         const ex gcd1 = gcd( d1, d2 );  cout << '.' << flush;
123         const ex resultant = gcd( gcd1, d3 );  cout << '.' << flush;
124         if (nops(resultant) != 21894) {
125                 clog << "Resultant was miscalculated" << endl;
126                 return 1;
127         }
128         return 0;
129 }
130
131 unsigned time_lw_O()
132 {
133         unsigned result = 0;
134         unsigned count = 0;
135         timer rolex;
136         double time = .0;
137
138         cout << "timing Lewis-Wester test O1 (three 15x15 dets)" << flush;
139
140         rolex.start();
141         // correct for very small times:
142         do {
143                 result = test_O1();
144                 ++count;
145         } while ((time=rolex.read())<0.1 && !result);
146
147         if (result)
148                 return result;
149         
150         cout << time/(3*count) << "s (average)" << endl;
151
152         cout << "timing Lewis-Wester test O2 (Resultant)" << flush;
153
154         if (do_test2) {
155                 rolex.reset();
156                 result += test_O2();
157
158                 cout << rolex.read() << "s (combined)" << endl;
159         } else {
160                 cout << " disabled" << endl;
161         }
162
163         return result;
164 }
165
166 extern void randomify_symbol_serials();
167
168 int main(int argc, char** argv)
169 {
170         randomify_symbol_serials();
171         cout << setprecision(2) << showpoint;
172         return time_lw_O();
173 }