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- added a chapter about archiving of expressions
[ginac.git] / doc / tutorial / ginac.texi
index aba77986af2b212ea247f1de5ed022c9bb5a0c20..53cf596990eadd0d32eacd248ce1a50d933ed27e 100644 (file)
@@ -23,7 +23,7 @@
 This is a tutorial that documents GiNaC @value{VERSION}, an open
 framework for symbolic computation within the C++ programming language.
 
-Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+Copyright (C) 1999-2000 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
 
 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
 this manual provided the copyright notice and this permission notice
@@ -52,7 +52,7 @@ notice identical to this one.
 
 @page
 @vskip 0pt plus 1filll
-Copyright @copyright{} 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+Copyright @copyright{} 1999-2000 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
 @sp 2
 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
 this manual provided the copyright notice and this permission notice
@@ -135,8 +135,8 @@ the near future.
 
 @section License
 The GiNaC framework for symbolic computation within the C++ programming
-language is Copyright @copyright{} 1999 Johannes Gutenberg University Mainz,
-Germany.
+language is Copyright @copyright{} 1999-2000 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
@@ -389,7 +389,7 @@ previously evaluated element from @command{ginsh}'s internal stack.
 If you ever wanted to convert units in C or C++ and found this is
 cumbersome, here is the solution.  Symbolic types can always be used as
 tags for different types of objects.  Converting from wrong units to the
-metric system is therefore easy:
+metric system is now easy:
 
 @example
 > in=.0254*m;
@@ -636,6 +636,7 @@ meta-class for storing all mathematical objects.
 * Fundamental containers::       The power, add and mul classes.
 * Built-in functions::           Mathematical functions.
 * Relations::                    Equality, Inequality and all that.
+* Archiving::                    Storing expression libraries in files.
 @end menu
 
 
@@ -1117,7 +1118,7 @@ expansion and so on.  Read the next chapter in order to learn more about
 this.
 
 
-@node Relations, Important Algorithms, Built-in functions, Basic Concepts
+@node Relations, Archiving, Built-in functions, Basic Concepts
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Relations
 @cindex relations (class @code{relational})
@@ -1134,7 +1135,96 @@ the @code{.subs()} method show how objects of class relational are used
 as arguments.  There they provide an intuitive syntax for substitutions.
 
 
-@node Important Algorithms, Polynomial Expansion, Relations, Top
+@node Archiving, Important Algorithms, Relations, Basic Concepts
+@c    node-name, next, previous, up
+@section Archiving Expressions
+@cindex archives (class @code{archive})
+
+GiNaC allows creating @dfn{archives} of expressions which can be stored
+to or retrieved from files. To create an archive, you declare an object
+of class @code{archive} and archive expressions in it, giving each
+expressions a unique name:
+
+@example
+#include <ginac/ginac.h>
+#include <fstream>
+using namespace GiNaC;
+
+int main()
+@{
+    symbol x("x"), y("y"), z("z");
+
+    ex foo = sin(x + 2*y) + 3*z + 41;
+    ex bar = foo + 1;
+
+    archive a;
+    a.archive_ex(foo, "foo");
+    a.archive_ex(bar, "the second one");
+    // ...
+@end example
+
+The archive can then be written to a file:
+
+@example
+    // ...
+    ofstream out("foobar.gar");
+    out << a;
+    out.close();
+    // ...
+@end example
+
+The file @file{foobar.gar} contains all information that is needed to
+reconstruct the expressions @code{foo} and @code{bar}.
+
+The tool @command{viewgar} that comes with GiNaC can be used to view
+the contents of GiNaC archive files:
+
+@example
+$ viewgar foobar.gar
+foo = 41+sin(x+2*y)+3*z
+the second one = 42+sin(x+2*y)+3*z
+@end example
+
+The point of writing archive files is of course that they can later be
+read in again:
+
+@example
+    // ...
+    archive a2;
+    ifstream in("foobar.gar");
+    in >> a2;
+    // ...
+@end example
+
+And the stored expressions can be retrieved by their name:
+
+@example
+    // ...
+    lst syms;
+    syms.append(x); syms.append(y);
+
+    ex ex1 = a2.unarchive_ex(syms, "foo");
+    ex ex2 = a2.unarchive_ex(syms, "the second one");
+
+    cout << ex1 << endl;              // prints "41+sin(x+2*y)+3*z"
+    cout << ex2 << endl;              // prints "42+sin(x+2*y)+3*z"
+    cout << ex1.subs(x == 2) << endl; // prints "41+sin(2+2*y)+3*z"
+    // ...
+@}
+@end example
+
+Note that you have to supply a list of the symbols which are to be inserted
+in the expressions. Symbols in archives are stored by their name only and
+if you don't specify which symbols you have, unarchiving the expression will
+create new symbols with that name. E.g. if you hadn't included @code{x} in
+the @code{syms} list above, the @code{ex1.subs(x == 2)} statement would
+have had no effect because the @code{x} in @code{ex1} would have been a
+different symbol than the @code{x} which was defined at the beginning of
+the program, altough both would appear as @samp{x} when printed.
+
+
+
+@node Important Algorithms, Polynomial Expansion, Archiving, Top
 @c    node-name, next, previous, up
 @chapter Important Algorithms
 @cindex polynomial
@@ -1433,10 +1523,14 @@ When you run it, it produces the sequence @code{1}, @code{-1}, @code{5},
 @cindex Laurent expansion
 
 Expressions know how to expand themselves as a Taylor series or (more
-generally) a Laurent series.  Similar to most conventional Computer
-Algebra Systems, no distinction is made between those two.  There is a
-class of its own for storing such series as well as a class for storing
-the order of the series.  A sample program could read:
+generally) a Laurent series.  As in most conventional Computer Algebra
+Systems, no distinction is made between those two.  There is a class of
+its own for storing such series as well as a class for storing the order
+of the series.  As a consequence, if you want to work with series,
+i.e. multiply two series, you need to call the method @code{ex::series}
+again to convert it to a series object with the usual structure
+(expansion plus order term).  A sample application from special
+relativity could read:
 
 @example
 #include <ginac/ginac.h>
@@ -1444,25 +1538,28 @@ using namespace GiNaC;
 
 int main()
 @{
-    symbol x("x");
-    numeric point(0);
-    ex MyExpr1 = sin(x);
-    ex MyExpr2 = 1/(x - pow(x, 2) - pow(x, 3));
-    ex MyTailor, MySeries;
+    symbol v("v"), c("c");
+    
+    ex gamma = 1/sqrt(1 - pow(v/c,2));
+    ex mass_nonrel = gamma.series(v, 0, 10);
+    
+    cout << "the relativistic mass increase with v is " << endl
+         << mass_nonrel << endl;
+    
+    cout << "the inverse square of this series is " << endl
+         << pow(mass_nonrel,-2).series(v, 0, 10) << endl;
     
-    MyTailor = MyExpr1.series(x, point, 5);
-    cout << MyExpr1 << " == " << MyTailor
-         << " for small " << x << endl;
-    MySeries = MyExpr2.series(x, point, 7);
-    cout << MyExpr2 << " == " << MySeries
-         << " for small " << x << endl;
     // ...
 @}
 @end example
 
+Only calling the series method makes the last output simplify to
+@math{1-v^2/c^2+O(v^10)}, without that call we would just have a long
+series raised to the power @math{-2}.
+
 @cindex M@'echain's formula
-As an instructive application, let us calculate the numerical value of
-Archimedes' constant
+As another instructive application, let us calculate the numerical 
+value of Archimedes' constant
 @tex
 $\pi$
 @end tex