ginac/color.h

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