ginac/pseries.h

   1 /** @file pseries.h
   2  *
   3  *  Interface to class for extended truncated power series. */
   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_SERIES_H__
  24 #define __GINAC_SERIES_H__
  25
  26 #include "basic.h"
  27 #include "expairseq.h"
  28
  29 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
  30 namespace GiNaC {
  31 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
  32
  33 /** This class holds a extended truncated power series (positive and negative
  34  *  integer powers). It consists of expression coefficients (only non-zero
  35  *  coefficients are stored), an expansion variable and an expansion point.
  36  *  Other classes must provide members to convert into this type. */
  37 class pseries : public basic
  38 {
  39     GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(pseries, basic)
  40
  41     // default constructor, destructor, copy constructor, assignment operator and helpers
  42 public:
  43     pseries();
  44     ~pseries();
  45     pseries(const pseries &other);
  46     const pseries &operator=(const pseries &other);
  47 protected:
  48     void copy(const pseries &other);
  49     void destroy(bool call_parent);
  50
  51     // other constructors
  52 public:
  53     pseries(const ex &var_, const ex &point_, const epvector &ops_);
  54
  55     // functions overriding virtual functions from base classes
  56 public:
  57     basic *duplicate() const;
  58     void print(ostream &os, unsigned upper_precedence=0) const;
  59     void printraw(ostream &os) const;
  60     unsigned nops(void) const;
  61     ex op(int i) const;
  62     ex &let_op(int i);
  63     int degree(const symbol &s) const;
  64     int ldegree(const symbol &s) const;
  65     ex coeff(const symbol &s, int n=1) const;
  66     ex eval(int level=0) const;
  67     ex evalf(int level=0) const;
  68     ex series(const symbol & s, const ex & p, int order) const;
  69     ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
  70     ex subs(const lst & ls, const lst & lr) const;
  71 protected:
  72     ex derivative(const symbol & s) const;
  73
  74     // non-virtual functions in this class
  75 public:
  76     ex convert_to_poly(bool no_order = false) const;
  77     bool is_compatible_to(const pseries &other) const {return var.compare(other.var) == 0 && point.compare(other.point) == 0;}
  78     bool is_zero(void) const {return seq.size() == 0;}
  79     ex add_series(const pseries &other) const;
  80     ex mul_const(const numeric &other) const;
  81     ex mul_series(const pseries &other) const;
  82     ex power_const(const numeric &p, int deg) const;
  83
  84 protected:
  85     /** Vector of {coefficient, power} pairs */
  86     epvector seq;
  87
  88     /** Series variable (holds a symbol) */
  89     ex var;
  90
  91     /** Expansion point */
  92     ex point;
  93 };
  94
  95 // global constants
  96 extern const pseries some_pseries;
  97 extern const type_info & typeid_pseries;
  98
  99 /** Return a reference to the pseries object embedded in an expression.
 100  *  The result is undefined if the expression does not contain a pseries
 101  *  object at its top level.
 102  *
 103  *  @param e expression
 104  *  @return reference to pseries object
 105  *  @see is_ex_of_type */
 106 inline const pseries &ex_to_pseries(const ex &e)
 107 {
 108         return static_cast<const pseries &>(*e.bp);
 109 }
 110
 111 /** Convert the pseries object embedded in an expression to an ordinary
 112  *  polynomial in the expansion variable. The result is undefined if the
 113  *  expression does not contain a pseries object at its top level.
 114  *
 115  *  @param e expression
 116  *  @return polynomial expression
 117  *  @see is_ex_of_type
 118  *  @see pseries::convert_to_poly */
 119 inline ex series_to_poly(const ex &e)
 120 {
 121         return (static_cast<const pseries &>(*e.bp).convert_to_poly(true));
 122 }
 123
 124 #ifndef NO_NAMESPACE_GINAC
 125 } // namespace GiNaC
 126 #endif // ndef NO_NAMESPACE_GINAC
 127
 128 #endif // ndef __GINAC_SERIES_H__