ginac/flags.h

   1 /** @file flags.h
   2  *
   3  *  Collection of all flags used through the GiNaC framework. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2003 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_FLAGS_H__
  24 #define __GINAC_FLAGS_H__
  25
  26 namespace GiNaC {
  27
  28 /** Flags to control the behavior of expand(). */
  29 class expand_options {
  30 public:
  31         enum {
  32                 expand_indexed = 0x0001,      ///< expands (a+b).i to a.i+b.i
  33                 expand_function_args = 0x0002 ///< expands the arguments of functions
  34         };
  35 };
  36
  37 /** Flags to control the behavior of subs(). */
  38 class subs_options {
  39 public:
  40         enum {
  41                 no_pattern = 0x0001,             ///< disable pattern matching
  42                 subs_no_pattern = 0x0001, // for backwards compatibility
  43                 algebraic = 0x0002,              ///< enable algebraic substitutions
  44                 subs_algebraic = 0x0002,  // for backwards compatibility
  45         pattern_is_product = 0x0004,     ///< used internally by expairseq::subschildren()
  46         pattern_is_not_product = 0x0008  ///< used internally by expairseq::subschildren()
  47         };
  48 };
  49
  50 /** Flags to control series expansion. */
  51 class series_options {
  52 public:
  53         enum {
  54                 /** Suppress branch cuts in series expansion.  Branch cuts manifest
  55                  *  themselves as step functions, if this option is not passed.  If
  56                  *  it is passed and expansion at a point on a cut is performed, then
  57                  *  the analytic continuation of the function is expanded. */
  58                 suppress_branchcut = 0x0001
  59         };
  60 };
  61
  62 /** Switch to control algorithm for determinant computation. */
  63 class determinant_algo {
  64 public:
  65         enum {
  66                 /** Let the system choose.  A heuristics is applied for automatic
  67                  *  determination of a suitable algorithm. */
  68                 automatic,
  69                 /** Gauss elimination.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
  70                  *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
  71                  *  form by applying the rules
  72                  *  \f[
  73                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)} / m_{k,k}^{(k)}
  74                  *  \f]
  75                  *  The determinant is then just the product of diagonal elements.
  76                  *  Choose this algorithm only for purely numerical matrices. */
  77                 gauss,
  78                 /** Division-free elimination.  This is a modification of Gauss
  79                  *  elimination where the division by the pivot element is not
  80                  *  carried out.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
  81                  *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
  82                  *  form by applying the rules
  83                  *  \f[
  84                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}
  85                  *  \f]
  86                  *  The determinant can later be computed by inspecting the diagonal
  87                  *  elements only.  This algorithm is only there for the purpose of
  88                  *  cross-checks.  It is never fast. */
  89                 divfree,
  90                 /** Laplace elimination.  This is plain recursive elimination along
  91                  *  minors although multiple minors are avoided by the algorithm.
  92                  *  Although the algorithm is exponential in complexity it is
  93                  *  frequently the fastest one when the matrix is populated by
  94                  *  complicated symbolic expressions. */
  95                 laplace,
  96                 /** Bareiss fraction-free elimination.  This is a modification of
  97                  *  Gauss elimination where the division by the pivot element is
  98                  *  <EM>delayed</EM> until it can be carried out without computing
  99                  *  GCDs.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the original
 100                  *  matrix, then the matrix is transformed into triangular form by
 101                  *  applying the rules
 102                  *  \f[
 103                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = (m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}) / m_{k-1,k-1}^{(k-1)}
 104                  *  \f]
 105                  *  (We have set \f$m_{-1,-1}^{(-1)}=1\f$ in order to avoid a case
 106                  *  distinction in above formula.)  It can be shown that nothing more
 107                  *  than polynomial long division is needed for carrying out the
 108                  *  division.  The determinant can then be read of from the lower
 109                  *  right entry.  This algorithm is rarely fast for computing
 110                  *  determinants. */
 111                 bareiss
 112         };
 113 };
 114
 115 /** Switch to control algorithm for linear system solving. */
 116 class solve_algo {
 117 public:
 118         enum {
 119                 /** Let the system choose.  A heuristics is applied for automatic
 120                  *  determination of a suitable algorithm. */
 121                 automatic,
 122                 /** Gauss elimination.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
 123                  *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
 124                  *  form by applying the rules
 125                  *  \f[
 126                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)} / m_{k,k}^{(k)}
 127                  *  \f]
 128                  *  This algorithm is well-suited for numerical matrices but generally
 129                  *  suffers from the expensive division (and computation of GCDs) at
 130                  *  each step. */
 131                 gauss,
 132                 /** Division-free elimination.  This is a modification of Gauss
 133                  *  elimination where the division by the pivot element is not
 134                  *  carried out.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
 135                  *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
 136                  *  form by applying the rules
 137                  *  \f[
 138                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}
 139                  *  \f]
 140                  *  This algorithm is only there for the purpose of cross-checks.
 141                  *  It suffers from exponential intermediate expression swell.  Use it
 142                  *  only for small systems. */
 143                 divfree,
 144                 /** Bareiss fraction-free elimination.  This is a modification of
 145                  *  Gauss elimination where the division by the pivot element is
 146                  *  <EM>delayed</EM> until it can be carried out without computing
 147                  *  GCDs.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the original
 148                  *  matrix, then the matrix is transformed into triangular form by
 149                  *  applying the rules
 150                  *  \f[
 151                  *      m_{i,j}^{(k+1)} = (m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}) / m_{k-1,k-1}^{(k-1)}
 152                  *  \f]
 153                  *  (We have set \f$m_{-1,-1}^{(-1)}=1\f$ in order to avoid a case
 154                  *  distinction in above formula.)  It can be shown that nothing more
 155                  *  than polynomial long division is needed for carrying out the
 156                  *  division.  This is generally the fastest algorithm for solving
 157                  *  linear systems.  In contrast to division-free elimination it only
 158                  *  has a linear expression swell.  For two-dimensional systems, the
 159                  *  two algorithms are equivalent, however. */
 160                 bareiss
 161         };
 162 };
 163
 164 /** Flags to store information about the state of an object.
 165  *  @see basic::flags */
 166 class status_flags {
 167 public:
 168         enum {
 169                 dynallocated    = 0x0001, ///< heap-allocated (i.e. created by new if we want to be clever and bypass the stack, @see ex::construct_from_basic() )
 170                 evaluated       = 0x0002, ///< .eval() has already done its job
 171                 expanded        = 0x0004, ///< .expand(0) has already done its job (other expand() options ignore this flag)
 172                 hash_calculated = 0x0008, ///< .calchash() has already done its job
 173                 not_shareable   = 0x0010  ///< don't share instances of this object between different expressions unless explicitly asked to (used by ex::compare())
 174         };
 175 };
 176
 177 /** Possible attributes an object can have. */
 178 class info_flags {
 179 public:
 180         enum {
 181                 // answered by class numeric
 182                 numeric,
 183                 real,
 184                 rational,
 185                 integer,
 186                 crational,
 187                 cinteger,
 188                 positive,
 189                 negative,
 190                 nonnegative,
 191                 posint,
 192                 negint,
 193                 nonnegint,
 194                 even,
 195                 odd,
 196                 prime,
 197
 198                 // answered by class relation
 199                 relation,
 200                 relation_equal,
 201                 relation_not_equal,
 202                 relation_less,
 203                 relation_less_or_equal,
 204                 relation_greater,
 205                 relation_greater_or_equal,
 206
 207                 // answered by class symbol
 208                 symbol,
 209
 210                 // answered by class lst
 211                 list,
 212
 213                 // answered by class exprseq
 214                 exprseq,
 215
 216                 // answered by classes numeric, symbol, add, mul, power
 217                 polynomial,
 218                 integer_polynomial,
 219                 cinteger_polynomial,
 220                 rational_polynomial,
 221                 crational_polynomial,
 222                 rational_function,
 223                 algebraic,
 224
 225                 // answered by class indexed
 226                 indexed,      // class can carry indices
 227                 has_indices,  // object has at least one index
 228
 229                 // answered by class idx
 230                 idx
 231         };
 232 };
 233
 234 class return_types {
 235 public:
 236         enum {
 237                 commutative,
 238                 noncommutative,
 239                 noncommutative_composite
 240         };
 241 };
 242
 243 /** Strategies how to clean up the function remember cache.
 244  *  @see remember_table */
 245 class remember_strategies {
 246 public:
 247         enum {
 248                 delete_never,   ///< Let table grow undefinitely
 249                 delete_lru,     ///< Least recently used
 250                 delete_lfu,     ///< Least frequently used
 251                 delete_cyclic   ///< First (oldest) one in list
 252         };
 253 };
 254
 255 } // namespace GiNaC
 256
 257 #endif // ndef __GINAC_FLAGS_H__