]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/idx.h
added predefined epsilon tensor
[ginac.git] / ginac / idx.h
index c742db6bce9c38b6dd3dd094f3019cc69003eea8..ea885feef1d56c86f043b328b5b4f279c010fbe7 100644 (file)
@@ -1,8 +1,9 @@
 /** @file idx.h
  *
- *  Interface to GiNaC's indices.
- *
- *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  Interface to GiNaC's indices. */
+
+/*
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 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
 #ifndef __GINAC_IDX_H__
 #define __GINAC_IDX_H__
 
-#include <string>
-#include <vector>
-#include <ginac/basic.h>
+#include "ex.h"
+
+namespace GiNaC {
 
+
+/** This class holds one index of an indexed object. Indices can
+ *  theoretically consist of any symbolic expression but they are usually
+ *  only just a symbol (e.g. "mu", "i") or numeric (integer). Indices belong
+ *  to a space with a certain numeric or symbolic dimension. */
 class idx : public basic
 {
-// member functions
+       GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(idx, basic)
 
-    // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
+       // other constructors
+public:
+       /** Construct index with given value and dimension.
+        *
+        *  @param v Value of index (numeric or symbolic)
+        *  @param dim Dimension of index space (numeric or symbolic)
+        *  @return newly constructed index */
+       explicit idx(const ex & v, const ex & dim);
+
+       // functions overriding virtual functions from bases classes
 public:
-    idx();
-    ~idx();
-    idx (idx const & other);
-    idx const & operator=(idx const & other);
+       void printraw(std::ostream & os) const;
+       void printtree(std::ostream & os, unsigned indent) const;
+       void print(std::ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
+       bool info(unsigned inf) const;
 protected:
-    void copy(idx const & other);
-    void destroy(bool call_parent);
+       ex subs(const lst & ls, const lst & lr) const;
 
-    // other constructors
+       // new virtual functions in this class
 public:
-    explicit idx(bool cov);
-    explicit idx(string const & n, bool cov=false);
-    explicit idx(char const * n, bool cov=false);
-    explicit idx(unsigned const v, bool cov=false); 
+       /** Check whether the index forms a dummy index pair with another index
+        *  of the same type. */
+       virtual bool is_dummy_pair_same_type(const basic & other) const;
 
-    // functions overriding virtual functions from bases classes
+       // non-virtual functions in this class
 public:
-    basic * duplicate() const;
-    void printraw(ostream & os) const;
-    void printtree(ostream & os, unsigned indent) const;
-    void print(ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
-    bool info(unsigned inf) const;
+       /** Get value of index. */
+       ex get_value(void) const {return value;}
+
+       /** Check whether the index is numeric. */
+       bool is_numeric(void) const {return is_ex_exactly_of_type(value, numeric);}
+
+       /** Check whether the index is symbolic. */
+       bool is_symbolic(void) const {return !is_ex_exactly_of_type(value, numeric);}
+
+       /** Get dimension of index space. */
+       ex get_dim(void) const {return dim;}
+
+       /** Check whether the dimension is numeric. */
+       bool is_dim_numeric(void) const {return is_ex_exactly_of_type(dim, numeric);}
+
+       /** Check whether the dimension is symbolic. */
+       bool is_dim_symbolic(void) const {return !is_ex_exactly_of_type(dim, numeric);}
+
 protected:
-    int compare_same_type(basic const & other) const;
-    bool is_equal_same_type(basic const & other) const;
-    unsigned calchash(void) const;
-    ex subs(lst const & ls, lst const & lr) const;
+       ex value; /**< Expression that constitutes the index (numeric or symbolic name) */
+       ex dim;   /**< Dimension of space (can be symbolic or numeric) */
+};
+
+
+/** This class holds an index with a variance (co- or contravariant). There
+ *  is an associated metric tensor that can be used to raise/lower indices. */
+class varidx : public idx
+{
+       GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(varidx, idx)
 
-    // new virtual functions which can be overridden by derived classes
+       // other constructors
 public:
-    virtual bool is_co_contra_pair(basic const & other) const;
-    virtual ex toggle_covariant(void) const;
+       /** Construct index with given value, dimension and variance.
+        *
+        *  @param v Value of index (numeric or symbolic)
+        *  @param dim Dimension of index space (numeric or symbolic)
+        *  @param covariant Make covariant index (default is contravariant)
+        *  @return newly constructed index */
+       varidx(const ex & v, const ex & dim, bool covariant = false);
+
+       // functions overriding virtual functions from bases classes
+public:
+       void print(std::ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
+       bool is_dummy_pair_same_type(const basic & other) const;
 
-    // non-virtual functions in this class
+       // non-virtual functions in this class
 public:
-    bool is_symbolic(void) const;
-    unsigned get_value(void) const;
-    bool is_covariant(void) const;
-    void setname(string const & n) {name=n;}
-    string getname(void) const {return name;}
+       /** Check whether the index is covariant. */
+       bool is_covariant(void) const {return covariant;}
+
+       /** Check whether the index is contravariant (not covariant). */
+       bool is_contravariant(void) const {return !covariant;}
+
+       /** Make a new index with the same value but the opposite variance. */
+       ex toggle_variance(void) const;
 
-    // member variables
+       // member variables
 protected:
-    unsigned serial;
-    bool symbolic;
-    string name;
-    unsigned value;
-    static unsigned next_serial;
-    bool covariant; // x_mu, default is contravariant: x^mu
+       bool covariant; /**< x.mu, default is contravariant: x~mu */
 };
 
-// global constants
 
-extern const idx some_idx;
-extern type_info const & typeid_idx;
+// utility functions
+inline const idx &ex_to_idx(const ex & e)
+{
+       return static_cast<const idx &>(*e.bp);
+}
 
-// macros
+inline const varidx &ex_to_varidx(const ex & e)
+{
+       return static_cast<const varidx &>(*e.bp);
+}
 
-#define ex_to_idx(X) (static_cast<idx const &>(*(X).bp))
+/** Check whether two indices form a dummy pair. */
+bool is_dummy_pair(const idx & i1, const idx & i2);
 
-// other functions
+/** Check whether two expressions form a dummy index pair. */
+bool is_dummy_pair(const ex & e1, const ex & e2);
 
-typedef vector<ex> exvector;
 
-int canonicalize_indices(exvector & iv, bool antisymmetric=false);
-exvector idx_intersect(exvector const & iv1, exvector const & iv2);
-ex permute_free_index_to_front(exvector const & iv3, exvector const & iv2,
-                               bool antisymmetric, int * sig);
-unsigned subs_index_in_exvector(exvector & v, ex const & is, ex const & ir);
-ex subs_indices(ex const & e, exvector const & idxv_contra,
-                exvector const & idxv_co);
-unsigned count_index(ex const & e, ex const & i);
+} // namespace GiNaC
 
 #endif // ndef __GINAC_IDX_H__