ginac/expairseq.h

   1 /** @file expairseq.h
   2  *
   3  *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
   4  *
   5  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  *  (at your option) any later version.
   9  *
  10  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  *  GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  17  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18  */
  19
  20 #ifndef __GINAC_EXPAIRSEQ_H__
  21 #define __GINAC_EXPAIRSEQ_H__
  22
  23 #include <vector>
  24 #include <list>
  25 #include <ginac/expair.h>
  26
  27 //#define EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  28
  29 typedef vector<expair> epvector;
  30 typedef epvector::iterator epviter;
  31
  32 inline void iter_swap(epvector::iterator it1, epvector::iterator it2)
  33 {
  34     debugmsg("iter_swap epvector",LOGLEVEL_NONMEMBER_FUNCTION);
  35     (*it1).rest.swap((*it2).rest);
  36     (*it1).coeff.swap((*it2).coeff);
  37 }
  38
  39 typedef epvector::iterator epp;
  40 typedef list<epp> epplist;
  41 typedef vector<epplist> epplistvector;
  42
  43 /** A sequence of class expair.
  44  *  This is used for time-critical classes like sums and products of terms
  45  *  since handling a list of coeff and rest is much faster than handling a
  46  *  list of products or powers, respectively. (Incidentally, Maple does it
  47  *  the same way.) */
  48 class expairseq : public basic
  49 {
  50 // member functions
  51
  52     // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
  53 public:
  54     expairseq() : basic(TINFO_expairseq)
  55 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  56         , hashtabsize(0)
  57 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
  58         {
  59             debugmsg("expairseq default constructor",LOGLEVEL_CONSTRUCT);
  60         }
  61     ~expairseq()
  62         {
  63             debugmsg("expairseq destructor",LOGLEVEL_DESTRUCT);
  64             destroy(0);
  65         }
  66     expairseq(expairseq const & other);
  67     expairseq const & operator=(expairseq const & other);
  68 protected:
  69     void copy(expairseq const & other);
  70     void destroy(bool call_parent)
  71         {
  72             if (call_parent) basic::destroy(call_parent);
  73         };
  74
  75     // other constructors
  76 public:
  77     expairseq(ex const & lh, ex const & rh);
  78     expairseq(exvector const & v);
  79     expairseq(epvector const & v, ex const & oc);
  80     expairseq(epvector * vp, ex const & oc); // vp will be deleted
  81
  82     // functions overriding virtual functions from bases classes
  83 public:
  84     basic * duplicate() const;
  85     void printraw(ostream & os) const;
  86     void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
  87     void print(ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
  88     bool info(unsigned inf) const;
  89     int nops() const;
  90     ex op(int const i) const;
  91     ex & let_op(int const i);
  92     ex eval(int level=0) const;
  93     ex evalf(int level=0) const;
  94     ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
  95     ex diff(symbol const & s) const;
  96     ex subs(lst const & ls, lst const & lr) const;
  97 protected:
  98     int compare_same_type(basic const & other) const;
  99     bool is_equal_same_type(basic const & other) const;
 100     unsigned return_type(void) const;
 101     unsigned calchash(void) const;
 102     ex expand(unsigned options=0) const;
 103
 104     // new virtual functions which can be overridden by derived classes
 105 protected:
 106     virtual ex thisexpairseq(epvector const & v, ex const & oc) const;
 107     virtual ex thisexpairseq(epvector * vp, ex const & oc) const;
 108     virtual void printseq(ostream & os, char delim, unsigned this_precedence,
 109                           unsigned upper_precedence) const;
 110     virtual void printpair(ostream & os, expair const & p,
 111                            unsigned upper_precedence) const;
 112     virtual expair split_ex_to_pair(ex const & e) const;
 113     virtual expair combine_ex_with_coeff_to_pair(ex const & e,
 114                                                  ex const & c) const;
 115     virtual expair combine_pair_with_coeff_to_pair(expair const & p,
 116                                                    ex const & c) const;
 117     virtual ex recombine_pair_to_ex(expair const & p) const;
 118     virtual bool expair_needs_further_processing(epp it);
 119     virtual ex default_overall_coeff(void) const;
 120     virtual void combine_overall_coeff(ex const & c);
 121     virtual void combine_overall_coeff(ex const & c1, ex const & c2);
 122     virtual bool can_make_flat(expair const & p) const;
 123
 124     // non-virtual functions in this class
 125 protected:
 126     void construct_from_2_ex_via_exvector(ex const & lh, ex const & rh);
 127     void construct_from_2_ex(ex const & lh, ex const & rh);
 128     void construct_from_2_expairseq(expairseq const & s1,
 129                                     expairseq const & s2);
 130     void construct_from_expairseq_ex(expairseq const & s,
 131                                      ex const & e);
 132     void construct_from_exvector(exvector const & v);
 133     void construct_from_epvector(epvector const & v);
 134     void make_flat(exvector const & v);
 135     void make_flat(epvector const & v);
 136     epvector * bubblesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 137     epvector * mergesort(epvector::iterator itbegin, epvector::iterator itend);
 138     void canonicalize(void);
 139     void combine_same_terms_sorted_seq(void);
 140 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 141     void combine_same_terms(void);
 142     unsigned calc_hashtabsize(unsigned sz) const;
 143     unsigned calc_hashindex(ex const & e) const;
 144     void shrink_hashtab(void);
 145     void remove_hashtab_entry(epvector::const_iterator element);
 146     void move_hashtab_entry(epvector::const_iterator oldpos,
 147                             epvector::iterator newpos);
 148     void sorted_insert(epplist & eppl, epp elem);
 149     void build_hashtab_and_combine(epvector::iterator & first_numeric,
 150                                    epvector::iterator & last_non_zero,
 151                                    vector<bool> & touched,
 152                                    unsigned & number_of_zeroes);
 153     void drop_coeff_0_terms(epvector::iterator & first_numeric,
 154                             epvector::iterator & last_non_zero,
 155                             vector<bool> & touched,
 156                             unsigned & number_of_zeroes);
 157     bool has_coeff_0(void) const;
 158     void add_numerics_to_hashtab(epvector::iterator first_numeric,                                              epvector::const_iterator last_non_zero);
 159 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 160     bool is_canonical() const;
 161     epvector * expandchildren(unsigned options) const;
 162     epvector * evalchildren(int level) const;
 163     epvector evalfchildren(int level) const;
 164     epvector normalchildren(int level) const;
 165     epvector diffchildren(symbol const & s) const;
 166     epvector * subschildren(lst const & ls, lst const & lr) const;
 167
 168 // member variables
 169
 170 protected:
 171     epvector seq;
 172     ex overall_coeff;
 173     static unsigned precedence;
 174 #ifdef EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 175     epplistvector hashtab;
 176     unsigned hashtabsize;
 177     unsigned hashmask;
 178     static unsigned maxhashtabsize;
 179     static unsigned minhashtabsize;
 180     static unsigned hashtabfactor;
 181 #endif // def EXPAIRSEQ_USE_HASHTAB
 182 };
 183
 184 // global constants
 185
 186 extern const expairseq some_expairseq;
 187 extern type_info const & typeid_expairseq;
 188
 189 #define ex_to_expairseq(X) static_cast<expairseq const &>(*(X).bp)
 190
 191 #endif // ndef __GINAC_EXPAIRSEQ_H__