ginac/color.h

   1 /** @file color.h
   2  *
   3  *  Interface to GiNaC's color objects. */
   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 #ifndef __GINAC_COLOR_H__
  24 #define __GINAC_COLOR_H__
  25
  26 #include <string>
  27 #include <vector>
  28 #include "indexed.h"
  29 #include "ex.h"
  30
  31 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  32 namespace GiNaC {
  33 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  34
  35 const unsigned MAX_REPRESENTATION_LABELS = 4;
  36 const unsigned COLOR_EIGHT = 8; // N*N-1
  37 const unsigned COLOR_THREE = 3; // N
  38
  39 typedef vector<exvector,malloc_alloc> exvectorvector;
  40
  41 /** Base class for color object */
  42 class color : public indexed
  43 {
  44     GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(color, indexed)
  45
  46 // friends
  47
  48     friend color color_ONE(unsigned rl);
  49     friend color color_T(const ex & a, unsigned rl);
  50     friend color color_f(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
  51     friend color color_d(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
  52     friend ex color_h(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
  53     friend color color_delta8(const ex & a, const ex & b);
  54     friend unsigned subs_index_in_exvector(exvector & v, const ex & is, const ex & ir);
  55     friend void split_color_string_in_parts(const exvector & v, exvector & delta8vec,
  56                                             exvector & fvec, exvector & dvec,
  57                                             exvectorvector & Tvecs,
  58                                             exvectorvector & ONEvecs,
  59                                             exvector & unknownvec);
  60     friend exvector recombine_color_string(exvector & delta8vec, exvector & fvec,
  61                                            exvector & dvec, exvectorvector & Tvecs,
  62                                            exvectorvector & ONEvecs, exvector & unknownvec);
  63     friend ex color_trace_of_one_representation_label(const exvector & v);
  64     friend ex color_trace(const exvector & v, unsigned rl);
  65     friend ex simplify_pure_color_string(const ex & e);
  66     friend ex simplify_color(const ex & e);
  67
  68
  69 // types
  70
  71 public:
  72     typedef enum { invalid, // not properly constructed by one of the friend functions
  73                    color_T,
  74                    color_f,
  75                    color_d,
  76                    color_delta8,
  77                    color_ONE
  78     } color_types;
  79
  80 // member functions
  81
  82     // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
  83 public:
  84     color();
  85     ~color();
  86     color(const color & other);
  87     const color & operator=(const color & other);
  88 protected:
  89     void copy(const color & other);
  90     void destroy(bool call_parent);
  91
  92     // other constructors
  93 protected:
  94     color(color_types const t, unsigned rl=0);
  95     color(color_types const t, const ex & i1, unsigned rl=0);
  96     color(color_types const t, const ex & i1, const ex & i2, unsigned rl=0);
  97     color(color_types const t, const ex & i1, const ex & i2, const ex & i3,
  98           unsigned rl=0);
  99     color(color_types const t, const exvector & iv, unsigned rl=0);
 100     color(color_types const t, exvector * ivp, unsigned rl=0);
 101
 102     // functions overriding virtual functions from base classes
 103 public:
 104     basic * duplicate() const;
 105     void printraw(ostream & os) const;
 106     void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
 107     void print(ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
 108     void printcsrc(ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedence=0) const;
 109     bool info(unsigned inf) const;
 110     ex eval(int level=0) const;
 111 protected:
 112     int compare_same_type(const basic & other) const;
 113     bool is_equal_same_type(const basic & other) const;
 114     ex simplify_ncmul(const exvector & v) const;
 115     ex thisexprseq(const exvector & v) const;
 116     ex thisexprseq(exvector * vp) const;
 117
 118     // new virtual functions which can be overridden by derived classes
 119     // none
 120
 121     // non-virtual functions in this class
 122 protected:
 123     bool all_of_type_coloridx(void) const;
 124
 125 // member variables
 126
 127 protected:
 128     color_types type;
 129     unsigned representation_label; // to distiguish independent color matrices coming from separated fermion lines
 130 };
 131
 132 // global constants
 133
 134 extern const color some_color;
 135 extern const type_info & typeid_color;
 136
 137 // global functions
 138 inline const color &ex_to_color(const ex &e)
 139 {
 140         return static_cast<const color &>(*e.bp);
 141 }
 142
 143 inline color &ex_to_nonconst_color(const ex &e)
 144 {
 145         return static_cast<color &>(*e.bp);
 146 }
 147
 148 color color_ONE(unsigned rl=0);
 149 color color_T(const ex & a, unsigned rl=0);
 150 color color_f(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
 151 color color_d(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
 152 ex color_h(const ex & a, const ex & b, const ex & c);
 153 color color_delta8(const ex & a, const ex & b);
 154 void split_color_string_in_parts(const exvector & v, exvector & delta8vec,
 155                                  exvector & fvec, exvector & dvec,
 156                                  exvectorvector & Tvecs,
 157                                  exvectorvector & ONEvecs,
 158                                  exvector & unknownvec);
 159 exvector recombine_color_string(exvector & delta8vec, exvector & fvec,
 160                                 exvector & dvec, exvectorvector & Tvecs,
 161                                 exvectorvector & ONEvecs, exvector & unknownvec);
 162 ex color_trace_of_one_representation_label(const exvector & v);
 163 ex color_trace(const exvector & v, unsigned rl=0);
 164 ex simplify_pure_color_string(const ex & e);
 165 ex simplify_color(const ex & e);
 166
 167 ex brute_force_sum_color_indices(const ex & e);
 168
 169 void append_exvector_to_exvector(exvector & dest, const exvector & source);
 170
 171 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 172 } // namespace GiNaC
 173 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 174
 175 #endif // ndef __GINAC_COLOR_H__