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