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[ginac.git] / ginac / color.cpp
index e84dcdba140a82e3a18a832747c6f0f909ce9fed..f8cbca07bd369a4cc72b4fbaf3decf702bc00e05 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Implementation of GiNaC's color (SU(3) Lie algebra) objects. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2003 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2019 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 <iostream>
-#include <stdexcept>
-
 #include "color.h"
 #include "idx.h"
 #include "ncmul.h"
@@ -35,6 +32,9 @@
 #include "archive.h"
 #include "utils.h"
 
+#include <iostream>
+#include <stdexcept>
+
 namespace GiNaC {
 
 GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS(color, indexed)
@@ -61,7 +61,6 @@ GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_OPT(su3d, tensor,
 
 color::color() : representation_label(0)
 {
-       tinfo_key = TINFO_color;
 }
 
 DEFAULT_CTOR(su3one)
@@ -78,7 +77,6 @@ DEFAULT_CTOR(su3d)
  *  @see color_ONE */
 color::color(const ex & b, unsigned char rl) : inherited(b), representation_label(rl)
 {
-       tinfo_key = TINFO_color;
 }
 
 /** Construct object with one color index. This constructor is for internal
@@ -86,25 +84,28 @@ color::color(const ex & b, unsigned char rl) : inherited(b), representation_labe
  *  @see color_T */
 color::color(const ex & b, const ex & i1, unsigned char rl) : inherited(b, i1), representation_label(rl)
 {
-       tinfo_key = TINFO_color;
 }
 
-color::color(unsigned char rl, const exvector & v, bool discardable) : inherited(sy_none(), v, discardable), representation_label(rl)
+color::color(unsigned char rl, const exvector & v) : inherited(not_symmetric(), v), representation_label(rl)
 {
-       tinfo_key = TINFO_color;
 }
 
-color::color(unsigned char rl, exvector * vp) : inherited(sy_none(), vp), representation_label(rl)
+color::color(unsigned char rl, exvector && v) : inherited(not_symmetric(), std::move(v)), representation_label(rl)
 {
-       tinfo_key = TINFO_color;
+}
+
+return_type_t color::return_type_tinfo() const
+{
+       return make_return_type_t<color>(representation_label);
 }
 
 //////////
 // archiving
 //////////
 
-color::color(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
+void color::read_archive(const archive_node& n, lst& sym_lst)
 {
+       inherited::read_archive(n, sym_lst);
        unsigned rl;
        n.find_unsigned("label", rl);
        representation_label = rl;
@@ -116,11 +117,11 @@ void color::archive(archive_node &n) const
        n.add_unsigned("label", representation_label);
 }
 
-DEFAULT_UNARCHIVE(color)
-DEFAULT_ARCHIVING(su3one)
-DEFAULT_ARCHIVING(su3t)
-DEFAULT_ARCHIVING(su3f)
-DEFAULT_ARCHIVING(su3d)
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(color);
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(su3one);
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(su3t);
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(su3f);
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(su3d);
 
 //////////
 // functions overriding virtual functions from base classes
@@ -165,11 +166,9 @@ ex color::eval_ncmul(const exvector & v) const
        s.reserve(v.size());
 
        // Remove superfluous ONEs
-       exvector::const_iterator it = v.begin(), itend = v.end();
-       while (it != itend) {
-               if (!is_a<su3one>(it->op(0)))
-                       s.push_back(*it);
-               it++;
+       for (auto & it : v) {
+               if (!is_a<su3one>(it.op(0)))
+                       s.push_back(it);
        }
 
        if (s.empty())
@@ -183,9 +182,9 @@ ex color::thiscontainer(const exvector & v) const
        return color(representation_label, v);
 }
 
-ex color::thiscontainer(exvector * vp) const
+ex color::thiscontainer(exvector && v) const
 {
-       return color(representation_label, vp);
+       return color(representation_label, std::move(v));
 }
 
 /** Given a vector iv3 of three indices and a vector iv2 of two indices that
@@ -194,7 +193,7 @@ ex color::thiscontainer(exvector * vp) const
  *
  *  @param iv3 Vector of 3 indices
  *  @param iv2 Vector of 2 indices, must be a subset of iv3
- *  @param sig Returs sign introduced by index permutation
+ *  @param sig Returns sign introduced by index permutation
  *  @return the free index (the one that is in iv3 but not in iv2) */
 static ex permute_free_index_to_front(const exvector & iv3, const exvector & iv2, int & sig)
 {
@@ -313,7 +312,7 @@ bool su3t::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exve
 
        if (is_exactly_a<su3t>(other->op(0))) {
 
-               // Contraction only makes sense if the represenation labels are equal
+               // Contraction only makes sense if the representation labels are equal
                GINAC_ASSERT(is_a<color>(*other));
                if (ex_to<color>(*other).get_representation_label() != rl)
                        return false;
@@ -333,7 +332,7 @@ bool su3t::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exve
 
                // T.a S T.a = 1/2 Tr(S) - 1/6 S
                } else {
-                       exvector::iterator it = self + 1;
+                       auto it = self + 1;
                        while (it != other) {
                                if (!is_a<color>(*it)) {
                                        return false;
@@ -401,9 +400,7 @@ bool su3d::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exve
                 && ex_to<indexed>(*self).has_dummy_index_for(other[1].op(1))) {
 
                        exvector self_indices = ex_to<indexed>(*self).get_indices();
-                       exvector dummy_indices;
-                       dummy_indices.push_back(other[0].op(1));
-                       dummy_indices.push_back(other[1].op(1));
+                       exvector dummy_indices = {other[0].op(1), other[1].op(1)};
                        int sig;
                        ex a = permute_free_index_to_front(self_indices, dummy_indices, sig);
                        *self = numeric(5, 6);
@@ -454,9 +451,7 @@ bool su3f::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exve
                 && ex_to<indexed>(*self).has_dummy_index_for(other[1].op(1))) {
 
                        exvector self_indices = ex_to<indexed>(*self).get_indices();
-                       exvector dummy_indices;
-                       dummy_indices.push_back(other[0].op(1));
-                       dummy_indices.push_back(other[1].op(1));
+                       exvector dummy_indices = {other[0].op(1), other[1].op(1)};
                        int sig;
                        ex a = permute_free_index_to_front(self_indices, dummy_indices, sig);
                        *self = numeric(3, 2) * sig * I;
@@ -475,37 +470,44 @@ bool su3f::contract_with(exvector::iterator self, exvector::iterator other, exve
 
 ex color_ONE(unsigned char rl)
 {
-       return color(su3one(), rl);
+       static ex ONE = dynallocate<su3one>();
+       return color(ONE, rl);
 }
 
 ex color_T(const ex & a, unsigned char rl)
 {
+       static ex t = dynallocate<su3t>();
+
        if (!is_a<idx>(a))
                throw(std::invalid_argument("indices of color_T must be of type idx"));
        if (!ex_to<idx>(a).get_dim().is_equal(8))
                throw(std::invalid_argument("index dimension for color_T must be 8"));
 
-       return color(su3t(), a, rl);
+       return color(t, a, rl);
 }
 
 ex color_f(const ex & a, const ex & b, const ex & c)
 {
+       static ex f = dynallocate<su3f>();
+
        if (!is_a<idx>(a) || !is_a<idx>(b) || !is_a<idx>(c))
                throw(std::invalid_argument("indices of color_f must be of type idx"));
        if (!ex_to<idx>(a).get_dim().is_equal(8) || !ex_to<idx>(b).get_dim().is_equal(8) || !ex_to<idx>(c).get_dim().is_equal(8))
                throw(std::invalid_argument("index dimension for color_f must be 8"));
 
-       return indexed(su3f(), sy_anti(), a, b, c);
+       return indexed(f, antisymmetric3(), a, b, c);
 }
 
 ex color_d(const ex & a, const ex & b, const ex & c)
 {
+       static ex d = dynallocate<su3d>();
+
        if (!is_a<idx>(a) || !is_a<idx>(b) || !is_a<idx>(c))
                throw(std::invalid_argument("indices of color_d must be of type idx"));
        if (!ex_to<idx>(a).get_dim().is_equal(8) || !ex_to<idx>(b).get_dim().is_equal(8) || !ex_to<idx>(c).get_dim().is_equal(8))
                throw(std::invalid_argument("index dimension for color_d must be 8"));
 
-       return indexed(su3d(), sy_symm(), a, b, c);
+       return indexed(d, symmetric3(), a, b, c);
 }
 
 ex color_h(const ex & a, const ex & b, const ex & c)
@@ -514,18 +516,31 @@ ex color_h(const ex & a, const ex & b, const ex & c)
 }
 
 /** Check whether a given tinfo key (as returned by return_type_tinfo()
- *  is that of a color object with the specified representation label. */
-static bool is_color_tinfo(unsigned ti, unsigned char rl)
+ *  is that of a color object (with an arbitrary representation label). */
+static bool is_color_tinfo(const return_type_t& ti)
 {
-       return ti == (TINFO_color + rl);
+       return *(ti.tinfo) == typeid(color);
 }
 
-ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
+/** Extract representation label from tinfo key (as returned by
+ *  return_type_tinfo()). */
+static unsigned char get_representation_label(const return_type_t& ti)
+{
+       return (unsigned char)ti.rl;
+}
+
+ex color_trace(const ex & e, const std::set<unsigned char> & rls)
 {
        if (is_a<color>(e)) {
 
-               if (ex_to<color>(e).get_representation_label() == rl
-                && is_a<su3one>(e.op(0)))
+               unsigned char rl = ex_to<color>(e).get_representation_label();
+
+               // Are we taking the trace over this object's representation label?
+               if (rls.find(rl) == rls.end())
+                       return e;
+
+               // Yes, all generators are traceless, except for color_ONE
+               if (is_a<su3one>(e.op(0)))
                        return _ex3;
                else
                        return _ex0;
@@ -536,8 +551,8 @@ ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
                ex prod = _ex1;
                for (size_t i=0; i<e.nops(); i++) {
                        const ex &o = e.op(i);
-                       if (is_color_tinfo(o.return_type_tinfo(), rl))
-                               prod *= color_trace(o, rl);
+                       if (is_color_tinfo(o.return_type_tinfo()))
+                               prod *= color_trace(o, rls);
                        else
                                prod *= o;
                }
@@ -545,13 +560,16 @@ ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
 
        } else if (is_exactly_a<ncmul>(e)) {
 
-               if (!is_color_tinfo(e.return_type_tinfo(), rl))
-                       return _ex0;
+               unsigned char rl = get_representation_label(e.return_type_tinfo());
 
-               // Expand product, if necessary
+               // Are we taking the trace over this string's representation label?
+               if (rls.find(rl) == rls.end())
+                       return e;
+
+               // Yes, expand product if necessary
                ex e_expanded = e.expand();
                if (!is_a<ncmul>(e_expanded))
-                       return color_trace(e_expanded, rl);
+                       return color_trace(e_expanded, rls);
 
                size_t num = e.nops();
 
@@ -573,7 +591,7 @@ ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
                        //   + 1/2 h_a(n-1)_an_k Tr T_a1 .. T_a(n-2) T_k
                        const ex &last_index = e.op(num - 1).op(1);
                        const ex &next_to_last_index = e.op(num - 2).op(1);
-                       idx summation_index((new symbol)->setflag(status_flags::dynallocated), 8);
+                       idx summation_index(dynallocate<symbol>(), 8);
 
                        exvector v1;
                        v1.reserve(num - 2);
@@ -590,11 +608,32 @@ ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
        } else if (e.nops() > 0) {
 
                // Trace maps to all other container classes (this includes sums)
-               pointer_to_map_function_1arg<unsigned char> fcn(color_trace, rl);
+               pointer_to_map_function_1arg<const std::set<unsigned char> &> fcn(color_trace, rls);
                return e.map(fcn);
 
        } else
                return _ex0;
 }
 
+ex color_trace(const ex & e, const lst & rll)
+{
+       // Convert list to set
+       std::set<unsigned char> rls;
+       for (auto & it : rll) {
+               if (it.info(info_flags::nonnegint))
+                       rls.insert(ex_to<numeric>(it).to_int());
+       }
+
+       return color_trace(e, rls);
+}
+
+ex color_trace(const ex & e, unsigned char rl)
+{
+       // Convert label to set
+       std::set<unsigned char> rls;
+       rls.insert(rl);
+
+       return color_trace(e, rls);
+}
+
 } // namespace GiNaC