]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - check/exam_normalization.cpp
[PATCH] Improve normalisation of negative exponents.
[ginac.git] / check / exam_normalization.cpp
index 1b5f4785aad6ba771b5389079c0f87ee74d3b550..17cf83db1ea1e83cc37c3db5424ee75edc4a1175 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Rational function normalization test suite. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2021 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
  *
  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  *
  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  *  along with this program; if not, write to the Free Software
- *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#include "exams.h"
+#include "ginac.h"
+using namespace GiNaC;
+
+#include <iostream>
+using namespace std;
 
 static symbol w("w"), x("x"), y("y"), z("z");
 
 static unsigned check_normal(const ex &e, const ex &d)
 {
        ex en = e.normal();
-       if (en.compare(d) != 0) {
+       if (!en.is_equal(d)) {
                clog << "normal form of " << e << " erroneously returned "
                     << en << " (should be " << d << ")" << endl;
                return 1;
@@ -35,7 +39,7 @@ static unsigned check_normal(const ex &e, const ex &d)
        return 0;
 }
 
-static unsigned exam_normal1(void)
+static unsigned exam_normal1()
 {
        unsigned result = 0;
        ex e, d;
@@ -62,7 +66,7 @@ static unsigned exam_normal1(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned exam_normal2(void)
+static unsigned exam_normal2()
 {
        unsigned result = 0;
        ex e, d;
@@ -80,18 +84,24 @@ static unsigned exam_normal2(void)
        d = (x + y) * (w + z);
        result += check_normal(e, d);
        
-       e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
-       d = (x + y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
-       result += check_normal(e, d);
+       // Fails stochastically with the new tinfo mechanism, because
+       // sometimes the equivalent answer ... / pow(y - x, 2) is calculated.
+       // TODO: make check for both cases.
+//     e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x-y, 3);
+//     d = (x + y) / pow(x - y, 2);
+//     result += check_normal(e, d);
        
        e = (pow(x, -1) + x) / (pow(x , 2) * 2 + 2);
        d = pow(x * 2, -1);
        result += check_normal(e, d);
        
+       // Fails stochastically with the new tinfo mechanism, because
+       // sometimes the equivalent answer ... / pow(y - x, 2) is calculated.
+       // TODO: make check for both cases.
        // Fraction cancellation with rational coefficients
-       e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x/2 - y/2, 3);
-       d = (8 * x + 8 * y) / (pow(x, 2) + pow(y, 2) - x * y * 2);
-       result += check_normal(e, d);
+//     e = (pow(x, 2) - pow(y, 2)) / pow(x/2 - y/2, 3);
+//     d = (8 * x + 8 * y) / pow(x - y, 2);
+//     result += check_normal(e, d);
        
        // Fraction cancellation with rational coefficients
        e = z/5 * (x/7 + y/10) / (x/14 + y/20);
@@ -101,7 +111,7 @@ static unsigned exam_normal2(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned exam_normal3(void)
+static unsigned exam_normal3()
 {
        unsigned result = 0;
        ex e, d;
@@ -124,7 +134,7 @@ static unsigned exam_normal3(void)
        return result;
 }
 
-static unsigned exam_normal4(void)
+static unsigned exam_normal4()
 {
        unsigned result = 0;
        ex e, d;
@@ -153,28 +163,191 @@ static unsigned exam_normal4(void)
        e = (pow(x-y*2,4)/pow(pow(x,2)-pow(y,2)*4,2)+1)*(x+y*2)*(y+z)/(pow(x,2)+pow(y,2)*4);
        d = (y*2 + z*2) / (x + y*2);
        result += check_normal(e, d);
-       
+
+       // Replacement of nested functions with temporary symbols
+       e = x/(sqrt(sin(z)-1)) + y/(sqrt(sin(z)-1));
+       d = (x + y)/(sqrt(sin(z)-1));
+       result += check_normal(e, d);
+
+       return result;
+}
+
+/* Test content(), integer_content(), primpart(). */
+static unsigned check_content(const ex & e, const ex & x, const ex & ic, const ex & c, const ex & pp)
+{
+       unsigned result = 0;
+
+       ex r_ic = e.integer_content();
+       if (!r_ic.is_equal(ic)) {
+               clog << "integer_content(" << e << ") erroneously returned "
+                    << r_ic << " instead of " << ic << endl;
+               ++result;
+       }
+
+       ex r_c = e.content(x);
+       if (!r_c.is_equal(c)) {
+               clog << "content(" << e << ", " << x << ") erroneously returned "
+                    << r_c << " instead of " << c << endl;
+               ++result;
+       }
+
+       ex r_pp = e.primpart(x);
+       if (!r_pp.is_equal(pp)) {
+               clog << "primpart(" << e << ", " << x << ") erroneously returned "
+                    << r_pp << " instead of " << pp << endl;
+               ++result;
+       }
+
+       ex r = r_c*r_pp*e.unit(x);
+       if (!(r - e).expand().is_zero()) {
+               clog << "product of unit, content, and primitive part of " << e << " yielded "
+                    << r << " instead of " << e << endl;
+               ++result;
+       }
+
+       return result;
+}
+
+static unsigned exam_content()
+{
+       unsigned result = 0;
+       symbol x("x"), y("y");
+
+       result += check_content(ex(-3)/4, x, ex(3)/4, ex(3)/4, 1);
+       result += check_content(-x/4, x, ex(1)/4, ex(1)/4, x);
+       result += check_content(5*x-15, x, 5, 5, x-3);
+       result += check_content(5*x*y-15*y*y, x, 5, 5*y, x-3*y);
+       result += check_content(-15*x/2+ex(25)/3, x, ex(5)/6, ex(5)/6, 9*x-10);
+       result += check_content(-x*y, x, 1, y, x);
+
+       return result;
+}
+
+static unsigned exam_exponent_law()
+{
+       unsigned result = 0;
+       ex e, d;
+
+       // simple case
+       e = exp(2*x)-1;
+       e /= exp(x)-1;
+       d = exp(x)+1;
+       result += check_normal(e, d);
+
+       // More involved with powers of two exponents
+       e = exp(15*x)+exp(12*x)+2*exp(10*x)+2*exp(7*x);
+       e /= exp(5*x)+exp(2*x);
+       d = pow(exp(5*x), 2) +2*exp(5*x);
+       result += check_normal(e, d);
+
+       lst bases = {
+                5*exp(3*x)+7, // Powers of a single exponent
+                5*exp(3*x)+7*exp(2*x), // Two different factors of a single variable
+                5*exp(3*x)+7*exp(2*y) // Exponent with different variable
+       };
+
+       for (auto den : bases) {
+               e = pow(den, 3).expand();
+               e /= pow(den, 2).expand();
+               result += check_normal(e, den);
+       }
+
+       // Negative exponents
+       e = (exp(2*x)-exp(-2*x))/(exp(x)-exp(-x));
+       ex en = e.normal();
+       // Either exp(x) or exp(-x) can be viewed as a "symbol" during run-time
+       // thus two different forms of the result are possible
+       ex r1 = (exp(2*x)+1)/exp(x) ;
+       ex r2 = (exp(-2*x)+1)/exp(-x);
+
+       if (!en.is_equal(r1) && !en.is_equal(r2)) {
+               clog << "normal form of " << e << " erroneously returned "
+                    << en << " (should be " << r1 << " or " << r2 << ")" << endl;
+               result += 1;
+       }
+
        return result;
 }
 
-unsigned exam_normalization(void)
+static unsigned exam_power_law()
+{
+       unsigned result = 0;
+       ex e, d;
+
+       lst bases = {x, pow(x, numeric(1,3)), exp(x), sin(x)}; // We run all check for power base of different kinds
+
+       for ( auto b : bases ) {
+
+               // simple case
+               e = 4*b-9;
+               e /= 2*sqrt(b)-3;
+               d = 2*sqrt(b)+3;
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Fractional powers
+               e = 4*pow(b, numeric(2,3))-9;
+               e /= 2*pow(b, numeric(1,3))-3;
+               d = 2*pow(b, numeric(1,3))+3;
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Different powers with the same base
+               e = 4*b-9*sqrt(b);
+               e /= 2*sqrt(b)-3*pow(b, numeric(1,4));
+               d = 2*sqrt(b)+3*pow(b, numeric(1,4));
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Non-numeric powers
+               e = 4*pow(b, 2*y)-9;
+               e /= 2*pow(b, y)-3;
+               d = 2*pow(b, y)+3;
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Non-numeric fractional powers
+               e = 4*pow(b, y)-9;
+               e /= 2*pow(b, y/2)-3;
+               d = 2*pow(b, y/2)+3;
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Different non-numeric powers
+               e = 4*pow(b, 2*y)-9*pow(b, 2*z);
+               e /= 2*pow(b, y)-3*pow(b, z);
+               d = 2*pow(b, y)+3*pow(b, z);
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Different non-numeric fractional powers
+               e = 4*pow(b, y)-9*pow(b, z);
+               e /= 2*pow(b, y/2)-3*pow(b, z/2);
+               d = 2*pow(b, y/2)+3*pow(b, z/2);
+               result += check_normal(e, d);
+
+               // Negative powers
+               e = (b -pow(b,-1));
+               e /= (pow(b, numeric(1,2)) - pow(b, numeric(-1,2)));
+               d = (b+1)*pow(b, numeric(-1,2));
+               result += check_normal(e, d);
+       }
+
+       return result;
+}
+
+unsigned exam_normalization()
 {
        unsigned result = 0;
        
        cout << "examining rational function normalization" << flush;
-       clog << "----------rational function normalization:" << endl;
-       
-       result += exam_normal1();  cout << '.' << flush;
-       result += exam_normal2();  cout << '.' << flush;
-       result += exam_normal3();  cout << '.' << flush;
-       result += exam_normal4();  cout << '.' << flush;
-       
-       if (!result) {
-               cout << " passed " << endl;
-               clog << "(no output)" << endl;
-       } else {
-               cout << " failed " << endl;
-       }
+       
+       result += exam_normal1(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_normal2(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_normal3(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_normal4(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_content(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_exponent_law(); cout << '.' << flush;
+       result += exam_power_law(); cout << '.' << flush;
        
        return result;
 }
+
+int main(int argc, char** argv)
+{
+       return exam_normalization();
+}