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Add mul::info() and add::info() support for numeric info_flags.
[ginac.git] / ginac / flags.h
index 987a4df0260dd894b79a0c3048e6ccaa97c664e0..547cc5949262b27ad9920b01d4ba284c7ff7f995 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Collection of all flags used through the GiNaC framework. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2009 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
  */
 
-#ifndef __GINAC_FLAGS_H__
-#define __GINAC_FLAGS_H__
+#ifndef GINAC_FLAGS_H
+#define GINAC_FLAGS_H
 
 namespace GiNaC {
 
+/** Flags to control the behavior of expand(). */
 class expand_options {
 public:
        enum {
-               expand_trigonometric = 0x0001,
-               expand_indexed = 0x0002
+               expand_indexed = 0x0001,      ///< expands (a+b).i to a.i+b.i
+               expand_function_args = 0x0002, ///< expands the arguments of functions
+               expand_rename_idx = 0x0004 ///< used internally by mul::expand()
+       };
+};
+
+/** Flags to control the behavior of has(). */
+class has_options {
+public:
+       enum {
+               algebraic = 0x0001              ///< enable algebraic matching
+       };
+};
+
+/** Flags to control the behavior of subs(). */
+class subs_options {
+public:
+       enum {
+               no_pattern = 0x0001,             ///< disable pattern matching
+               subs_no_pattern = 0x0001, // for backwards compatibility
+               algebraic = 0x0002,              ///< enable algebraic substitutions
+               subs_algebraic = 0x0002,  // for backwards compatibility
+               pattern_is_product = 0x0004,     ///< used internally by expairseq::subschildren()
+               pattern_is_not_product = 0x0008, ///< used internally by expairseq::subschildren()
+               no_index_renaming = 0x0010,
+               // To indicate that we want to substitue an index by something that is
+               // is not an index. Without this flag the index value would be
+               // substituted in that case.
+               really_subs_idx = 0x0020
+       };
+};
+
+/** Domain of an object */
+class domain {
+public:
+       enum {
+               complex,
+               real,
+               positive
        };
 };
 
@@ -37,6 +75,10 @@ public:
 class series_options {
 public:
        enum {
+               /** Suppress branch cuts in series expansion.  Branch cuts manifest
+                *  themselves as step functions, if this option is not passed.  If
+                *  it is passed and expansion at a point on a cut is performed, then
+                *  the analytic continuation of the function is expanded. */
                suppress_branchcut = 0x0001
        };
 };
@@ -45,11 +87,52 @@ public:
 class determinant_algo {
 public:
        enum {
-               automatic,                      ///< Let the system choose
-               gauss,                          ///< Gauss elimiation
-               divfree,                        ///< Division-free elimination
-               laplace,                        ///< Laplace (or minor) elimination
-               bareiss                         ///< Bareiss fraction-free elimination
+               /** Let the system choose.  A heuristics is applied for automatic
+                *  determination of a suitable algorithm. */
+               automatic,
+               /** Gauss elimination.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
+                *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
+                *  form by applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)} / m_{k,k}^{(k)}
+                *  \f]
+                *  The determinant is then just the product of diagonal elements.
+                *  Choose this algorithm only for purely numerical matrices. */
+               gauss,
+               /** Division-free elimination.  This is a modification of Gauss
+                *  elimination where the division by the pivot element is not
+                *  carried out.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
+                *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
+                *  form by applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}
+                *  \f]
+                *  The determinant can later be computed by inspecting the diagonal
+                *  elements only.  This algorithm is only there for the purpose of
+                *  cross-checks.  It is never fast. */
+               divfree,
+               /** Laplace elimination.  This is plain recursive elimination along
+                *  minors although multiple minors are avoided by the algorithm.
+                *  Although the algorithm is exponential in complexity it is
+                *  frequently the fastest one when the matrix is populated by
+                *  complicated symbolic expressions. */
+               laplace,
+               /** Bareiss fraction-free elimination.  This is a modification of
+                *  Gauss elimination where the division by the pivot element is
+                *  <EM>delayed</EM> until it can be carried out without computing
+                *  GCDs.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the original
+                *  matrix, then the matrix is transformed into triangular form by
+                *  applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = (m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}) / m_{k-1,k-1}^{(k-1)}
+                *  \f]
+                *  (We have set \f$m_{-1,-1}^{(-1)}=1\f$ in order to avoid a case
+                *  distinction in above formula.)  It can be shown that nothing more
+                *  than polynomial long division is needed for carrying out the
+                *  division.  The determinant can then be read of from the lower
+                *  right entry.  This algorithm is rarely fast for computing
+                *  determinants. */
+               bareiss
        };
 };
 
@@ -57,10 +140,48 @@ public:
 class solve_algo {
 public:
        enum {
-               automatic,                      ///< Let the system choose
-               gauss,                          ///< Gauss elimiation
-               divfree,                        ///< Division-free elimination
-               bareiss                         ///< Bareiss fraction-free elimination
+               /** Let the system choose.  A heuristics is applied for automatic
+                *  determination of a suitable algorithm. */
+               automatic,
+               /** Gauss elimination.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
+                *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
+                *  form by applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)} / m_{k,k}^{(k)}
+                *  \f]
+                *  This algorithm is well-suited for numerical matrices but generally
+                *  suffers from the expensive division (and computation of GCDs) at
+                *  each step. */
+               gauss,
+               /** Division-free elimination.  This is a modification of Gauss
+                *  elimination where the division by the pivot element is not
+                *  carried out.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the
+                *  original matrix, then the matrix is transformed into triangular
+                *  form by applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}
+                *  \f]
+                *  This algorithm is only there for the purpose of cross-checks.
+                *  It suffers from exponential intermediate expression swell.  Use it
+                *  only for small systems. */
+               divfree,
+               /** Bareiss fraction-free elimination.  This is a modification of
+                *  Gauss elimination where the division by the pivot element is
+                *  <EM>delayed</EM> until it can be carried out without computing
+                *  GCDs.  If \f$m_{i,j}^{(0)}\f$ are the entries of the original
+                *  matrix, then the matrix is transformed into triangular form by
+                *  applying the rules
+                *  \f[
+                *      m_{i,j}^{(k+1)} = (m_{i,j}^{(k)} m_{k,k}^{(k)} - m_{i,k}^{(k)} m_{k,j}^{(k)}) / m_{k-1,k-1}^{(k-1)}
+                *  \f]
+                *  (We have set \f$m_{-1,-1}^{(-1)}=1\f$ in order to avoid a case
+                *  distinction in above formula.)  It can be shown that nothing more
+                *  than polynomial long division is needed for carrying out the
+                *  division.  This is generally the fastest algorithm for solving
+                *  linear systems.  In contrast to division-free elimination it only
+                *  has a linear expression swell.  For two-dimensional systems, the
+                *  two algorithms are equivalent, however. */
+               bareiss
        };
 };
 
@@ -69,10 +190,13 @@ public:
 class status_flags {
 public:
        enum {
-               dynallocated    = 0x0001,       ///< Heap-allocated (i.e. created by new if we want to be clever and bypass the stack)
-               evaluated       = 0x0002,       ///< .eval() has already done its job
-               expanded        = 0x0004,       ///< .expand() has already done its job
-               hash_calculated = 0x0008        ///< .calchash() has already done its job
+               dynallocated    = 0x0001, ///< heap-allocated (i.e. created by new if we want to be clever and bypass the stack, @see ex::construct_from_basic() )
+               evaluated       = 0x0002, ///< .eval() has already done its job
+               expanded        = 0x0004, ///< .expand(0) has already done its job (other expand() options ignore this flag)
+               hash_calculated = 0x0008, ///< .calchash() has already done its job
+               not_shareable   = 0x0010, ///< don't share instances of this object between different expressions unless explicitly asked to (used by ex::compare())
+               has_indices     = 0x0020,
+               has_no_indices  = 0x0040  // ! (has_indices || has_no_indices) means "don't know"
        };
 };
 
@@ -80,7 +204,7 @@ public:
 class info_flags {
 public:
        enum {
-               // answered by class numeric
+               // answered by class numeric, add, mul and symbols/constants in particular domains
                numeric,
                real,
                rational,
@@ -129,7 +253,10 @@ public:
                has_indices,  // object has at least one index
 
                // answered by class idx
-               idx
+               idx,
+
+               // answered by classes numeric, symbol, add, mul, power
+               expanded
        };
 };
 
@@ -142,15 +269,6 @@ public:
        };
 };
 
-class csrc_types {
-public:
-       enum {
-               ctype_float,
-               ctype_double,
-               ctype_cl_N
-       };
-};
-
 /** Strategies how to clean up the function remember cache.
  *  @see remember_table */
 class remember_strategies {
@@ -163,6 +281,15 @@ public:
        };
 };
 
+/** Flags to control the polynomial factorization. */
+class factor_options {
+public:
+       enum {
+               polynomial = 0x0000, ///< factor only expressions that are polynomials
+               all        = 0x0001  ///< factor all polynomial subexpressions
+       };
+};
+
 } // namespace GiNaC
 
-#endif // ndef __GINAC_FLAGS_H__
+#endif // ndef GINAC_FLAGS_H