ginac/pseries.h

   1 /** @file pseries.h
   2  *
   3  *  Interface to class for extended truncated power series. */
   4
   5 /*
   6  *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 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_SERIES_H__
  24 #define __GINAC_SERIES_H__
  25
  26 #include "basic.h"
  27 #include "expairseq.h"
  28
  29 namespace GiNaC {
  30
  31 /** This class holds a extended truncated power series (positive and negative
  32  *  integer powers). It consists of expression coefficients (only non-zero
  33  *  coefficients are stored), an expansion variable and an expansion point.
  34  *  Other classes must provide members to convert into this type. */
  35 class pseries : public basic
  36 {
  37         GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(pseries, basic)
  38
  39         // other ctors
  40 public:
  41         pseries(const ex &rel_, const epvector &ops_);
  42
  43         // functions overriding virtual functions from base classes
  44 public:
  45         void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
  46         unsigned nops(void) const;
  47         ex op(int i) const;
  48         ex &let_op(int i);
  49         int degree(const ex &s) const;
  50         int ldegree(const ex &s) const;
  51         ex coeff(const ex &s, int n = 1) const;
  52         ex collect(const ex &s) const;
  53         ex eval(int level=0) const;
  54         ex evalf(int level=0) const;
  55         ex series(const relational & r, int order, unsigned options = 0) const;
  56         ex subs(const lst & ls, const lst & lr) const;
  57         ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level = 0) const;
  58         ex expand(unsigned options = 0) const;
  59 protected:
  60         ex derivative(const symbol & s) const;
  61
  62         // non-virtual functions in this class
  63 public:
  64         /** Get the expansion variable. */
  65         ex get_var(void) const {return var;}
  66
  67         /** Get the expansion point. */
  68         ex get_point(void) const {return point;}
  69
  70         /** Convert the pseries object to an ordinary polynomial.
  71          *
  72          *  @param no_order flag: discard higher order terms */
  73         ex convert_to_poly(bool no_order = false) const;
  74
  75         /** Check whether series is compatible to another series (expansion
  76          *  variable and point are the same. */
  77         bool is_compatible_to(const pseries &other) const {return var.is_equal(other.var) && point.is_equal(other.point);}
  78
  79         /** Check whether series has the value zero. */
  80         bool is_zero(void) const {return seq.size() == 0;}
  81
  82         /** Returns true if there is no order term, i.e. the series terminates and
  83          *  false otherwise. */
  84         bool is_terminating(void) const;
  85
  86         ex add_series(const pseries &other) const;
  87         ex mul_const(const numeric &other) const;
  88         ex mul_series(const pseries &other) const;
  89         ex power_const(const numeric &p, int deg) const;
  90         pseries shift_exponents(int deg) const;
  91
  92 protected:
  93         /** Vector of {coefficient, power} pairs */
  94         epvector seq;
  95
  96         /** Series variable (holds a symbol) */
  97         ex var;
  98
  99         /** Expansion point */
 100         ex point;
 101
 102         static unsigned precedence;
 103 };
 104
 105 /** Return a reference to the pseries object embedded in an expression.
 106  *  The result is undefined if the expression does not contain a pseries
 107  *  object at its top level.
 108  *
 109  *  @param e expression
 110  *  @return reference to pseries object
 111  *  @see is_ex_of_type */
 112 inline const pseries &ex_to_pseries(const ex &e)
 113 {
 114         return static_cast<const pseries &>(*e.bp);
 115 }
 116
 117 /** Convert the pseries object embedded in an expression to an ordinary
 118  *  polynomial in the expansion variable. The result is undefined if the
 119  *  expression does not contain a pseries object at its top level.
 120  *
 121  *  @param e expression
 122  *  @return polynomial expression
 123  *  @see is_ex_of_type
 124  *  @see pseries::convert_to_poly */
 125 inline ex series_to_poly(const ex &e)
 126 {
 127         return (static_cast<const pseries &>(*e.bp).convert_to_poly(true));
 128 }
 129
 130 inline bool is_terminating(const pseries & s)
 131 {
 132         return s.is_terminating();
 133 }
 134
 135 } // namespace GiNaC
 136
 137 #endif // ndef __GINAC_SERIES_H__