]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/idx.cpp
Removed debugging code.
[ginac.git] / ginac / idx.cpp
index be1d9483cb2d93d3c10afa7faad3081fa6aa5a25..5739f80e492faa28999a78cae4fc85efed393065 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Implementation of GiNaC's indices. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2003 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
  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  */
 
+#include <iostream>
+#include <sstream>
 #include <stdexcept>
-#include <algorithm>
 
 #include "idx.h"
 #include "symbol.h"
 #include "lst.h"
-#include "print.h"
+#include "relational.h"
+#include "operators.h"
 #include "archive.h"
 #include "utils.h"
 
 namespace GiNaC {
 
-GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS(idx, basic)
-GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS(varidx, idx)
-GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS(spinidx, varidx)
+GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_OPT(idx, basic,
+  print_func<print_context>(&idx::do_print).
+  print_func<print_latex>(&idx::do_print_latex).
+  print_func<print_tree>(&idx::do_print_tree))
+
+GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_OPT(varidx, idx,
+  print_func<print_context>(&varidx::do_print).
+  // print_latex inherited from idx
+  print_func<print_tree>(&varidx::do_print_tree))
+
+GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_OPT(spinidx, varidx,
+  print_func<print_context>(&spinidx::do_print).
+  print_func<print_latex>(&spinidx::do_print_latex).
+  print_func<print_tree>(&spinidx::do_print_tree))
 
 //////////
-// default ctor, dtor, copy ctor, assignment operator and helpers
+// default constructor
 //////////
 
 idx::idx() : inherited(TINFO_idx) {}
@@ -52,29 +65,6 @@ spinidx::spinidx() : dotted(false)
        tinfo_key = TINFO_spinidx;
 }
 
-void idx::copy(const idx & other)
-{
-       inherited::copy(other);
-       value = other.value;
-       dim = other.dim;
-}
-
-void varidx::copy(const varidx & other)
-{
-       inherited::copy(other);
-       covariant = other.covariant;
-}
-
-void spinidx::copy(const spinidx & other)
-{
-       inherited::copy(other);
-       dotted = other.dotted;
-}
-
-DEFAULT_DESTROY(idx)
-DEFAULT_DESTROY(varidx)
-DEFAULT_DESTROY(spinidx)
-
 //////////
 // other constructors
 //////////
@@ -100,18 +90,18 @@ spinidx::spinidx(const ex & v, const ex & d, bool cov, bool dot) : inherited(v,
 // archiving
 //////////
 
-idx::idx(const archive_node &n, const lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
+idx::idx(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
 {
        n.find_ex("value", value, sym_lst);
        n.find_ex("dim", dim, sym_lst);
 }
 
-varidx::varidx(const archive_node &n, const lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
+varidx::varidx(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
 {
        n.find_bool("covariant", covariant);
 }
 
-spinidx::spinidx(const archive_node &n, const lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
+spinidx::spinidx(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
 {
        n.find_bool("dotted", dotted);
 }
@@ -143,96 +133,92 @@ DEFAULT_UNARCHIVE(spinidx)
 // functions overriding virtual functions from base classes
 //////////
 
-void idx::print(const print_context & c, unsigned level) const
-{
-       if (is_of_type(c, print_tree)) {
-
-               c.s << std::string(level, ' ') << class_name()
-                   << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
-                   << std::endl;
-               unsigned delta_indent = static_cast<const print_tree &>(c).delta_indent;
-               value.print(c, level + delta_indent);
-               dim.print(c, level + delta_indent);
-
-       } else {
-
-               if (!is_of_type(c, print_latex))
-                       c.s << ".";
-               bool need_parens = !(is_ex_exactly_of_type(value, numeric) || is_ex_of_type(value, symbol));
-               if (need_parens)
-                       c.s << "(";
-               value.print(c);
-               if (need_parens)
-                       c.s << ")";
+void idx::print_index(const print_context & c, unsigned level) const
+{
+       bool need_parens = !(is_exactly_a<numeric>(value) || is_a<symbol>(value));
+       if (need_parens)
+               c.s << "(";
+       value.print(c);
+       if (need_parens)
+               c.s << ")";
+       if (c.options & print_options::print_index_dimensions) {
+               c.s << "[";
+               dim.print(c);
+               c.s << "]";
        }
 }
 
-void varidx::print(const print_context & c, unsigned level) const
+void idx::do_print(const print_context & c, unsigned level) const
 {
-       if (is_of_type(c, print_tree)) {
+       c.s << ".";
+       print_index(c, level);
+}
 
-               c.s << std::string(level, ' ') << class_name()
-                   << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
-                   << (covariant ? ", covariant" : ", contravariant")
-                   << std::endl;
-               unsigned delta_indent = static_cast<const print_tree &>(c).delta_indent;
-               value.print(c, level + delta_indent);
-               dim.print(c, level + delta_indent);
+void idx::do_print_latex(const print_latex & c, unsigned level) const
+{
+       c.s << "{";
+       print_index(c, level);
+       c.s << "}";
+}
 
-       } else {
+void idx::do_print_tree(const print_tree & c, unsigned level) const
+{
+       c.s << std::string(level, ' ') << class_name() << " @" << this
+           << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
+           << std::endl;
+       value.print(c, level +  c.delta_indent);
+       dim.print(c, level + c.delta_indent);
+}
 
-               if (!is_of_type(c, print_latex)) {
-                       if (covariant)
-                               c.s << ".";
-                       else
-                               c.s << "~";
-               }
-               bool need_parens = !(is_ex_exactly_of_type(value, numeric) || is_ex_of_type(value, symbol));
-               if (need_parens)
-                       c.s << "(";
-               value.print(c);
-               if (need_parens)
-                       c.s << ")";
-       }
+void varidx::do_print(const print_context & c, unsigned level) const
+{
+       if (covariant)
+               c.s << ".";
+       else
+               c.s << "~";
+       print_index(c, level);
 }
 
-void spinidx::print(const print_context & c, unsigned level) const
+void varidx::do_print_tree(const print_tree & c, unsigned level) const
 {
-       if (is_of_type(c, print_tree)) {
+       c.s << std::string(level, ' ') << class_name() << " @" << this
+           << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
+           << (covariant ? ", covariant" : ", contravariant")
+           << std::endl;
+       value.print(c, level + c.delta_indent);
+       dim.print(c, level + c.delta_indent);
+}
 
-               c.s << std::string(level, ' ') << class_name()
-                   << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
-                   << (covariant ? ", covariant" : ", contravariant")
-                   << (dotted ? ", dotted" : ", undotted")
-                   << std::endl;
-               unsigned delta_indent = static_cast<const print_tree &>(c).delta_indent;
-               value.print(c, level + delta_indent);
-               dim.print(c, level + delta_indent);
+void spinidx::do_print(const print_context & c, unsigned level) const
+{
+       if (covariant)
+               c.s << ".";
+       else
+               c.s << "~";
+       if (dotted)
+               c.s << "*";
+       print_index(c, level);
+}
 
-       } else {
+void spinidx::do_print_latex(const print_latex & c, unsigned level) const
+{
+       if (dotted)
+               c.s << "\\dot{";
+       else
+               c.s << "{";
+       print_index(c, level);
+       c.s << "}";
+}
 
-               bool is_tex = is_of_type(c, print_latex);
-               if (!is_tex) {
-                       if (covariant)
-                               c.s << ".";
-                       else
-                               c.s << "~";
-               }
-               if (dotted) {
-                       if (is_tex)
-                               c.s << "\\dot{";
-                       else
-                               c.s << "*";
-               }
-               bool need_parens = !(is_ex_exactly_of_type(value, numeric) || is_ex_of_type(value, symbol));
-               if (need_parens)
-                       c.s << "(";
-               value.print(c);
-               if (need_parens)
-                       c.s << ")";
-               if (is_tex && dotted)
-                       c.s << "}";
-       }
+void spinidx::do_print_tree(const print_tree & c, unsigned level) const
+{
+       c.s << std::string(level, ' ') << class_name() << " @" << this
+           << std::hex << ", hash=0x" << hashvalue << ", flags=0x" << flags << std::dec
+           << (covariant ? ", covariant" : ", contravariant")
+           << (dotted ? ", dotted" : ", undotted")
+           << std::endl;
+       value.print(c, level + c.delta_indent);
+       dim.print(c, level + c.delta_indent);
 }
 
 bool idx::info(unsigned inf) const
@@ -242,18 +228,27 @@ bool idx::info(unsigned inf) const
        return inherited::info(inf);
 }
 
-unsigned idx::nops() const
+size_t idx::nops() const
 {
        // don't count the dimension as that is not really a sub-expression
        return 1;
 }
 
-ex & idx::let_op(int i)
+ex idx::op(size_t i) const
 {
        GINAC_ASSERT(i == 0);
        return value;
 }
 
+ex idx::map(map_function & f) const
+{
+       idx *copy = duplicate();
+       copy->setflag(status_flags::dynallocated);
+       copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
+       copy->value = f(value);
+       return *copy;
+}
+
 /** Returns order relation between two indices of the same type. The order
  *  must be such that dummy indices lie next to each other. */
 int idx::compare_same_type(const basic & other) const
@@ -287,6 +282,7 @@ int varidx::compare_same_type(const basic & other) const
        // Check variance last so dummy indices will end up next to each other
        if (covariant != o.covariant)
                return covariant ? -1 : 1;
+
        return 0;
 }
 
@@ -297,6 +293,7 @@ bool varidx::match_same_type(const basic & other) const
 
        if (covariant != o.covariant)
                return false;
+
        return inherited::match_same_type(other);
 }
 
@@ -326,6 +323,29 @@ bool spinidx::match_same_type(const basic & other) const
        return inherited::match_same_type(other);
 }
 
+unsigned idx::calchash() const
+{
+       // NOTE: The code in simplify_indexed() assumes that canonically
+       // ordered sequences of indices have the two members of dummy index
+       // pairs lying next to each other. The hash values for indices must
+       // be devised accordingly. The easiest (only?) way to guarantee the
+       // desired ordering is to make indices with the same value have equal
+       // hash keys. That is, the hash values must not depend on the index
+       // dimensions or other attributes (variance etc.).
+       // The compare_same_type() methods will take care of the rest.
+       unsigned v = golden_ratio_hash(tinfo());
+       v = rotate_left(v);
+       v ^= value.gethash();
+
+       // Store calculated hash value only if object is already evaluated
+       if (flags & status_flags::evaluated) {
+               setflag(status_flags::hash_calculated);
+               hashvalue = v;
+       }
+
+       return v;
+}
+
 /** By default, basic::evalf would evaluate the index value but we don't want
  *  a.1 to become a.(1.0). */
 ex idx::evalf(int level) const
@@ -333,32 +353,29 @@ ex idx::evalf(int level) const
        return *this;
 }
 
-ex idx::subs(const lst & ls, const lst & lr, bool no_pattern) const
+ex idx::subs(const exmap & m, unsigned options) const
 {
-       GINAC_ASSERT(ls.nops() == lr.nops());
-
        // First look for index substitutions
-       for (unsigned i=0; i<ls.nops(); i++) {
-               if (is_equal(ex_to<basic>(ls.op(i)))) {
-
-                       // Substitution index->index
-                       if (is_ex_of_type(lr.op(i), idx))
-                               return lr.op(i);
-
-                       // Otherwise substitute value
-                       idx *i_copy = static_cast<idx *>(duplicate());
-                       i_copy->value = lr.op(i);
-                       i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
-                       return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
-               }
+       exmap::const_iterator it = m.find(*this);
+       if (it != m.end()) {
+
+               // Substitution index->index
+               if (is_a<idx>(it->second))
+                       return it->second;
+
+               // Otherwise substitute value
+               idx *i_copy = duplicate();
+               i_copy->value = it->second;
+               i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
+               return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
        }
 
        // None, substitute objects in value (not in dimension)
-       const ex &subsed_value = value.subs(ls, lr, no_pattern);
+       const ex &subsed_value = value.subs(m, options);
        if (are_ex_trivially_equal(value, subsed_value))
                return *this;
 
-       idx *i_copy = static_cast<idx *>(duplicate());
+       idx *i_copy = duplicate();
        i_copy->value = subsed_value;
        i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
        return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
@@ -381,15 +398,19 @@ bool idx::is_dummy_pair_same_type(const basic & other) const
        const idx &o = static_cast<const idx &>(other);
 
        // Only pure symbols form dummy pairs, "2n+1" doesn't
-       if (!is_ex_of_type(value, symbol))
+       if (!is_a<symbol>(value))
                return false;
 
        // Value must be equal, of course
        if (!value.is_equal(o.value))
                return false;
 
-       // Also the dimension
-       return dim.is_equal(o.dim);
+       // Dimensions need not be equal but must be comparable (so we can
+       // determine the minimum dimension of contractions)
+       if (dim.is_equal(o.dim))
+               return true;
+
+       return (dim < o.dim || dim > o.dim || (is_exactly_a<numeric>(dim) && is_a<symbol>(o.dim)) || (is_a<symbol>(dim) && is_exactly_a<numeric>(o.dim)));
 }
 
 bool varidx::is_dummy_pair_same_type(const basic & other) const
@@ -419,25 +440,38 @@ bool spinidx::is_dummy_pair_same_type(const basic & other) const
 // non-virtual functions
 //////////
 
-ex varidx::toggle_variance(void) const
+ex idx::replace_dim(const ex & new_dim) const
+{
+       idx *i_copy = duplicate();
+       i_copy->dim = new_dim;
+       i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
+       return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
+}
+
+ex idx::minimal_dim(const idx & other) const
 {
-       varidx *i_copy = static_cast<varidx *>(duplicate());
+       return GiNaC::minimal_dim(dim, other.dim);
+}
+
+ex varidx::toggle_variance() const
+{
+       varidx *i_copy = duplicate();
        i_copy->covariant = !i_copy->covariant;
        i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
        return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
 }
 
-ex spinidx::toggle_dot(void) const
+ex spinidx::toggle_dot() const
 {
-       spinidx *i_copy = static_cast<spinidx *>(duplicate());
+       spinidx *i_copy = duplicate();
        i_copy->dotted = !i_copy->dotted;
        i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
        return i_copy->setflag(status_flags::dynallocated);
 }
 
-ex spinidx::toggle_variance_dot(void) const
+ex spinidx::toggle_variance_dot() const
 {
-       spinidx *i_copy = static_cast<spinidx *>(duplicate());
+       spinidx *i_copy = duplicate();
        i_copy->covariant = !i_copy->covariant;
        i_copy->dotted = !i_copy->dotted;
        i_copy->clearflag(status_flags::hash_calculated);
@@ -461,7 +495,7 @@ bool is_dummy_pair(const idx & i1, const idx & i2)
 bool is_dummy_pair(const ex & e1, const ex & e2)
 {
        // The expressions must be indices
-       if (!is_ex_of_type(e1, idx) || !is_ex_of_type(e2, idx))
+       if (!is_a<idx>(e1) || !is_a<idx>(e2))
                return false;
 
        return is_dummy_pair(ex_to<idx>(e1), ex_to<idx>(e2));
@@ -507,4 +541,17 @@ void find_free_and_dummy(exvector::const_iterator it, exvector::const_iterator i
                out_free.push_back(*last);
 }
 
+ex minimal_dim(const ex & dim1, const ex & dim2)
+{
+       if (dim1.is_equal(dim2) || dim1 < dim2 || (is_exactly_a<numeric>(dim1) && is_a<symbol>(dim2)))
+               return dim1;
+       else if (dim1 > dim2 || (is_a<symbol>(dim1) && is_exactly_a<numeric>(dim2)))
+               return dim2;
+       else {
+               std::ostringstream s;
+               s << "minimal_dim(): index dimensions " << dim1 << " and " << dim2 << " cannot be ordered";
+               throw (std::runtime_error(s.str()));
+       }
+}
+
 } // namespace GiNaC