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 std::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 std::list<epp> epplist;
  51 typedef std::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(std::ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
  96         void printraw(std::ostream & os) const;
  97         void printtree(std::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(std::ostream & os, char delim,
 120                               unsigned this_precedence,
 121                               unsigned upper_precedence) const;
 122         virtual void printpair(std::ostream & os, const expair & p,
 123                                unsigned upper_precedence) const;
 124         virtual expair split_ex_to_pair(const ex & e) const;
 125         virtual expair combine_ex_with_coeff_to_pair(const ex & e,
 126                                                                                                  const ex & c) const;
 127         virtual expair combine_pair_with_coeff_to_pair(const expair & p,
 128                                                                                                    const ex & c) const;
 129         virtual ex recombine_pair_to_ex(const expair & p) const;
 130         virtual bool expair_needs_further_processing(epp it);
 131         virtual ex default_overall_coeff(void) const;
 132         virtual void combine_overall_coeff(const ex & c);
 133         virtual void combine_overall_coeff(const ex & c1, const ex & c2);
 134         virtual bool can_make_flat(const expair & p) const;
 135
 136         // non-virtual functions in this class
 137 protected:
 138         void construct_from_2_ex_via_exvector(const ex & lh, const ex & rh);
 139         void construct_from_2_ex(const ex & lh, const ex & rh);
 140         void construct_from_2_expairseq(const expairseq & s1,
 141                                         const expairseq & s2);
 142         void construct_from_expairseq_ex(const expairseq & s,
 143                                          const ex & e);
 144         void construct_from_exvector(const exvector & v);
 145         void construct_from_epvector(const epvector & v);
 146         void make_flat(const exvector & v);
 147         void make_flat(const epvector & v);
 148         epvector * bubblesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 149         epvector * mergesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 150         void canonicalize(void);
 151         void combine_same_terms_sorted_seq(void);
 152 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 153         void combine_same_terms(void);
 154         unsigned calc_hashtabsize(unsigned sz) const;
 155         unsigned calc_hashindex(const ex & e) const;
 156         void shrink_hashtab(void);
 157         void remove_hashtab_entry(epvector::const_iterator element);
 158         void move_hashtab_entry(epvector::const_iterator oldpos,
 159                                 epvector::iterator newpos);
 160         void sorted_insert(epplist & eppl, epp elem);
 161         void build_hashtab_and_combine(epvector::iterator & first_numeric,
 162                                        epvector::iterator & last_non_zero,
 163                                        vector<bool> & touched,
 164                                        unsigned & number_of_zeroes);
 165         void drop_coeff_0_terms(epvector::iterator & first_numeric,
 166                                 epvector::iterator & last_non_zero,
 167                                 vector<bool> & touched,
 168                                 unsigned & number_of_zeroes);
 169         bool has_coeff_0(void) const;
 170         void add_numerics_to_hashtab(epvector::iterator first_numeric,
 171                                      epvector::const_iterator last_non_zero);
 172 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 173         bool is_canonical() const;
 174         epvector * expandchildren(unsigned options) const;
 175         epvector * evalchildren(int level) const;
 176         epvector evalfchildren(int level) const;
 177         epvector normalchildren(int level) const;
 178         epvector diffchildren(const symbol & s) const;
 179         epvector * subschildren(const lst & ls, const lst & lr) const;
 180
 181 // member variables
 182
 183 protected:
 184         epvector seq;
 185         ex overall_coeff;
 186         static unsigned precedence;
 187 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 188         epplistvector hashtab;
 189         unsigned hashtabsize;
 190         unsigned hashmask;
 191         static unsigned maxhashtabsize;
 192         static unsigned minhashtabsize;
 193         static unsigned hashtabfactor;
 194 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 195 };
 196
 197 // global constants
 198
 199 extern const expairseq some_expairseq;
 200 extern const std::type_info & typeid_expairseq;
 201
 202 // utility functions
 203 inline const expairseq &ex_to_expairseq(const ex &e)
 204 {
 205         return static_cast<const expairseq &>(*e.bp);
 206 }
 207
 208 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 209 } // namespace GiNaC
 210 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 211
 212 #endif // ndef __GINAC_EXPAIRSEQ_H__