ginac/power.h

   1 /** @file power.h
   2  *
   3  *  Interface to GiNaC's symbolic exponentiation (basis^exponent). */
   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_POWER_H__
  24 #define __GINAC_POWER_H__
  25
  26 #include <ginac/basic.h>
  27 #include <ginac/ex.h>
  28
  29 #ifndef NO_GINAC_NAMESPACE
  30 namespace GiNaC {
  31 #endif // ndef NO_GINAC_NAMESPACE
  32
  33 class numeric;
  34 class add;
  35
  36 /** This class holds a two-component object, a basis and and exponent
  37  *  representing exponentiation. */
  38 class power : public basic
  39 {
  40     GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(power, basic)
  41
  42     friend class mul;
  43
  44 // member functions
  45
  46     // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
  47 public:
  48     power();
  49     ~power();
  50     power(power const & other);
  51     power const & operator=(power const & other);
  52 protected:
  53     void copy(power const & other);
  54     void destroy(bool call_parent);
  55
  56     // other constructors
  57 public:
  58     power(ex const & lh, ex const & rh);
  59     power(ex const & lh, numeric const & rh);
  60
  61     // functions overriding virtual functions from bases classes
  62 public:
  63     basic * duplicate() const;
  64     void print(ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
  65     void printraw(ostream & os) const;
  66     void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
  67     void printcsrc(ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedence=0) const;
  68     bool info(unsigned inf) const;
  69     unsigned nops() const;
  70     ex & let_op(int const i);
  71     int degree(symbol const & s) const;
  72     int ldegree(symbol const & s) const;
  73     ex coeff(symbol const & s, int const n=1) const;
  74     ex eval(int level=0) const;
  75     ex evalf(int level=0) const;
  76     ex diff(symbol const & s) const;
  77     ex series(symbol const & s, ex const & point, int order) const;
  78     ex subs(lst const & ls, lst const & lr) const;
  79     ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
  80     ex simplify_ncmul(exvector const & v) const;
  81 protected:
  82     int compare_same_type(basic const & other) const;
  83     unsigned return_type(void) const;
  84     unsigned return_type_tinfo(void) const;
  85     ex expand(unsigned options=0) const;
  86
  87     // new virtual functions which can be overridden by derived classes
  88     // none
  89
  90     // non-virtual functions in this class
  91 protected:
  92     ex expand_add(add const & a, int const n) const;
  93     ex expand_add_2(add const & a) const;
  94     ex expand_mul(mul const & m, numeric const & n) const;
  95     //ex expand_commutative_3(ex const & basis, numeric const & exponent,
  96     //                         unsigned options) const;
  97     // ex expand_noncommutative(ex const & basis, numeric const & exponent, unsigned options) const;
  98
  99 // member variables
 100
 101 protected:
 102     ex basis;
 103     ex exponent;
 104     static unsigned precedence;
 105 };
 106
 107 // global constants
 108
 109 extern const power some_power;
 110 extern type_info const & typeid_power;
 111
 112 // utility functions
 113 inline const power &ex_to_power(const ex &e)
 114 {
 115         return static_cast<const power &>(*e.bp);
 116 }
 117
 118 // wrapper functions
 119
 120 /** Symbolic exponentiation.  Returns a power-object as a new expression.
 121  *
 122  *  @param b the basis expression
 123  *  @param e the exponent expression */
 124 inline ex pow(ex const & b, ex const & e)
 125 { return power(b,e); }
 126
 127 /** Square root expression.  Returns a power-object with exponent 1/2 as a new
 128  *  expression.  */
 129 ex sqrt(ex const & a);
 130
 131 #ifndef NO_GINAC_NAMESPACE
 132 } // namespace GiNaC
 133 #endif // ndef NO_GINAC_NAMESPACE
 134
 135 #endif // ndef __GINAC_POWER_H__