ginac/expairseq.h

   1 /** @file expairseq.h
   2  *
   3  *  Interface to sequences of expression pairs. */
   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_EXPAIRSEQ_H__
  24 #define __GINAC_EXPAIRSEQ_H__
  25
  26 #include <vector>
  27 #include <list>
  28
  29 // CINT needs <algorithm> to work properly with <vector> and <list>
  30 //#include <algorithm>
  31
  32 #include "expair.h"
  33
  34 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  35 namespace GiNaC {
  36 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  37
  38 //#define EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  39
  40 typedef vector<expair> epvector;
  41 typedef epvector::iterator epviter;
  42
  43 inline void iter_swap(epvector::iterator it1, epvector::iterator it2)
  44 {
  45     (*it1).rest.swap((*it2).rest);
  46     (*it1).coeff.swap((*it2).coeff);
  47 }
  48
  49 typedef epvector::iterator epp;
  50 typedef list<epp> epplist;
  51 typedef vector<epplist> epplistvector;
  52
  53 /** A sequence of class expair.
  54  *  This is used for time-critical classes like sums and products of terms
  55  *  since handling a list of coeff and rest is much faster than handling a
  56  *  list of products or powers, respectively. (Incidentally, Maple does it
  57  *  the same way.) */
  58 class expairseq : public basic
  59 {
  60     GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(expairseq, basic)
  61
  62 // member functions
  63
  64     // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
  65 public:
  66     expairseq() : basic(TINFO_expairseq)
  67 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  68         , hashtabsize(0)
  69 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  70         {
  71         }
  72     ~expairseq()
  73         {
  74             destroy(0);
  75         }
  76     expairseq(const expairseq & other);
  77     const expairseq & operator=(const expairseq & other);
  78 protected:
  79     void copy(const expairseq & other);
  80     void destroy(bool call_parent)
  81         {
  82             if (call_parent) basic::destroy(call_parent);
  83         };
  84
  85     // other constructors
  86 public:
  87     expairseq(const ex & lh, const ex & rh);
  88     expairseq(const exvector & v);
  89     expairseq(const epvector & v, const ex & oc);
  90     expairseq(epvector * vp, const ex & oc); // vp will be deleted
  91
  92     // functions overriding virtual functions from bases classes
  93 public:
  94     basic * duplicate() const;
  95     void print(ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
  96     void printraw(ostream & os) const;
  97     void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
  98     bool info(unsigned inf) const;
  99     unsigned nops() const;
 100     ex op(int i) const;
 101     ex & let_op(int i);
 102     ex eval(int level=0) const;
 103     ex evalf(int level=0) const;
 104     ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
 105     ex to_rational(lst &repl_lst) const;
 106     ex subs(const lst & ls, const lst & lr) const;
 107 protected:
 108     ex derivative(const symbol & s) const;
 109     int compare_same_type(const basic & other) const;
 110     bool is_equal_same_type(const basic & other) const;
 111     unsigned return_type(void) const;
 112     unsigned calchash(void) const;
 113     ex expand(unsigned options=0) const;
 114
 115     // new virtual functions which can be overridden by derived classes
 116 protected:
 117     virtual ex thisexpairseq(const epvector & v, const ex & oc) const;
 118     virtual ex thisexpairseq(epvector * vp, const ex & oc) const;
 119     virtual void printseq(ostream & os, char delim, unsigned this_precedence,
 120                           unsigned upper_precedence) const;
 121     virtual void printpair(ostream & os, const expair & p,
 122                            unsigned upper_precedence) const;
 123     virtual expair split_ex_to_pair(const ex & e) const;
 124     virtual expair combine_ex_with_coeff_to_pair(const ex & e,
 125                                                  const ex & c) const;
 126     virtual expair combine_pair_with_coeff_to_pair(const expair & p,
 127                                                    const ex & c) const;
 128     virtual ex recombine_pair_to_ex(const expair & p) const;
 129     virtual bool expair_needs_further_processing(epp it);
 130     virtual ex default_overall_coeff(void) const;
 131     virtual void combine_overall_coeff(const ex & c);
 132     virtual void combine_overall_coeff(const ex & c1, const ex & c2);
 133     virtual bool can_make_flat(const expair & p) const;
 134
 135     // non-virtual functions in this class
 136 protected:
 137     void construct_from_2_ex_via_exvector(const ex & lh, const ex & rh);
 138     void construct_from_2_ex(const ex & lh, const ex & rh);
 139     void construct_from_2_expairseq(const expairseq & s1,
 140                                     const expairseq & s2);
 141     void construct_from_expairseq_ex(const expairseq & s,
 142                                      const ex & e);
 143     void construct_from_exvector(const exvector & v);
 144     void construct_from_epvector(const epvector & v);
 145     void make_flat(const exvector & v);
 146     void make_flat(const epvector & v);
 147     epvector * bubblesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 148     epvector * mergesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 149     void canonicalize(void);
 150     void combine_same_terms_sorted_seq(void);
 151 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 152     void combine_same_terms(void);
 153     unsigned calc_hashtabsize(unsigned sz) const;
 154     unsigned calc_hashindex(const ex & e) const;
 155     void shrink_hashtab(void);
 156     void remove_hashtab_entry(epvector::const_iterator element);
 157     void move_hashtab_entry(epvector::const_iterator oldpos,
 158                             epvector::iterator newpos);
 159     void sorted_insert(epplist & eppl, epp elem);
 160     void build_hashtab_and_combine(epvector::iterator & first_numeric,
 161                                    epvector::iterator & last_non_zero,
 162                                    vector<bool> & touched,
 163                                    unsigned & number_of_zeroes);
 164     void drop_coeff_0_terms(epvector::iterator & first_numeric,
 165                             epvector::iterator & last_non_zero,
 166                             vector<bool> & touched,
 167                             unsigned & number_of_zeroes);
 168     bool has_coeff_0(void) const;
 169     void add_numerics_to_hashtab(epvector::iterator first_numeric,
 170                                  epvector::const_iterator last_non_zero);
 171 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 172     bool is_canonical() const;
 173     epvector * expandchildren(unsigned options) const;
 174     epvector * evalchildren(int level) const;
 175     epvector evalfchildren(int level) const;
 176     epvector normalchildren(int level) const;
 177     epvector diffchildren(const symbol & s) const;
 178     epvector * subschildren(const lst & ls, const lst & lr) const;
 179
 180 // member variables
 181
 182 protected:
 183     epvector seq;
 184     ex overall_coeff;
 185     static unsigned precedence;
 186 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 187     epplistvector hashtab;
 188     unsigned hashtabsize;
 189     unsigned hashmask;
 190     static unsigned maxhashtabsize;
 191     static unsigned minhashtabsize;
 192     static unsigned hashtabfactor;
 193 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 194 };
 195
 196 // global constants
 197
 198 extern const expairseq some_expairseq;
 199 extern const type_info & typeid_expairseq;
 200
 201 // utility functions
 202 inline const expairseq &ex_to_expairseq(const ex &e)
 203 {
 204         return static_cast<const expairseq &>(*e.bp);
 205 }
 206
 207 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 208 } // namespace GiNaC
 209 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 210
 211 #endif // ndef __GINAC_EXPAIRSEQ_H__