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fixed a bug in the raising/lowering of dummy indices and extended it to work
[ginac.git] / ginac / indexed.h
index e98375d38165d56610fe1e72a111e8412f705711..f539444e7b29f04b39edf42bbf38d0059ecd1924 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Interface to GiNaC's indexed expressions. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2001 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2002 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
@@ -31,6 +31,7 @@ namespace GiNaC {
 
 
 class scalar_products;
+class symmetry;
 
 /** This class holds an indexed expression. It consists of a 'base' expression
  *  (the expression being indexed) which can be accessed as op(0), and n (n >= 0)
@@ -39,18 +40,9 @@ class indexed : public exprseq
 {
        GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(indexed, exprseq)
 
-       friend ex simplify_indexed(const ex & e, exvector & free_indices, const scalar_products & sp);
-       friend ex simplify_indexed_product(const ex & e, exvector & free_indices, const scalar_products & sp);
-
-       // types
-public:
-       /** Type of symmetry of the object with respect to commutation of its indices. */
-       typedef enum {
-               unknown,       /**< symmetry properties unknown */
-               symmetric,     /**< totally symmetric */
-               antisymmetric, /**< totally antisymmetric */
-               mixed          /**< mixed symmetry (unimplemented) */
-       } symmetry_type;
+       friend ex simplify_indexed(const ex & e, exvector & free_indices, exvector & dummy_indices, const scalar_products & sp);
+       friend ex simplify_indexed_product(const ex & e, exvector & free_indices, exvector & dummy_indices, const scalar_products & sp);
+       friend bool reposition_dummy_indices(ex & e, exvector & variant_dummy_indices, exvector & moved_indices);
 
        // other constructors
 public:
@@ -102,7 +94,7 @@ public:
         *  @param i1 First index
         *  @param i2 Second index
         *  @return newly constructed indexed object */
-       indexed(const ex & b, symmetry_type symm, const ex & i1, const ex & i2);
+       indexed(const ex & b, const symmetry & symm, const ex & i1, const ex & i2);
 
        /** Construct indexed object with three indices and a specified symmetry.
         *  The indices must be of class idx.
@@ -113,7 +105,7 @@ public:
         *  @param i2 Second index
         *  @param i3 Third index
         *  @return newly constructed indexed object */
-       indexed(const ex & b, symmetry_type symm, const ex & i1, const ex & i2, const ex & i3);
+       indexed(const ex & b, const symmetry & symm, const ex & i1, const ex & i2, const ex & i3);
 
        /** Construct indexed object with four indices and a specified symmetry. The
         *  indices must be of class idx.
@@ -125,7 +117,7 @@ public:
         *  @param i3 Third index
         *  @param i4 Fourth index
         *  @return newly constructed indexed object */
-       indexed(const ex & b, symmetry_type symm, const ex & i1, const ex & i2, const ex & i3, const ex & i4);
+       indexed(const ex & b, const symmetry & symm, const ex & i1, const ex & i2, const ex & i3, const ex & i4);
 
        /** Construct indexed object with a specified vector of indices. The indices
         *  must be of class idx.
@@ -142,26 +134,22 @@ public:
         *  @param symm Symmetry of indices
         *  @param iv Vector of indices
         *  @return newly constructed indexed object */
-       indexed(const ex & b, symmetry_type symm, const exvector & iv);
+       indexed(const ex & b, const symmetry & symm, const exvector & iv);
 
        // internal constructors
-       indexed(symmetry_type symm, const exprseq & es);
-       indexed(symmetry_type symm, const exvector & v, bool discardable = false);
-       indexed(symmetry_type symm, exvector * vp); // vp will be deleted
+       indexed(const symmetry & symm, const exprseq & es);
+       indexed(const symmetry & symm, const exvector & v, bool discardable = false);
+       indexed(const symmetry & symm, exvector * vp); // vp will be deleted
 
        // functions overriding virtual functions from base classes
 public:
-       void printraw(std::ostream & os) const;
-       void printtree(std::ostream & os, unsigned indent) const;
-       void print(std::ostream & os, unsigned upper_precedence=0) const;
+       void print(const print_context & c, unsigned level = 0) const;
        bool info(unsigned inf) const;
        ex eval(int level = 0) const;
-       int degree(const ex & s) const;
-       int ldegree(const ex & s) const;
-       ex coeff(const ex & s, int n = 1) const;
        exvector get_free_indices(void) const;
 
 protected:
+       ex derivative(const symbol & s) const;
        ex thisexprseq(const exvector & v) const;
        ex thisexprseq(exvector * vp) const;
        unsigned return_type(void) const { return return_types::commutative; }
@@ -186,15 +174,20 @@ public:
         *  another indexed object. */
        exvector get_dummy_indices(const indexed & other) const;
 
+       /** Check whether the object has an index that forms a dummy index pair
+        *  with a given index. */
+       bool has_dummy_index_for(const ex & i) const;
+
+       /** Return symmetry properties. */
+       ex get_symmetry(void) const {return symtree;}
+
 protected:
-       void printrawindices(std::ostream & os) const;
-       void printtreeindices(std::ostream & os, unsigned indent) const;
-       void printindices(std::ostream & os) const;
-       void assert_all_indices_of_type_idx(void) const;
+       void printindices(const print_context & c, unsigned level) const;
+       void validate(void) const;
 
        // member variables
 protected:
-       symmetry_type symmetry; /**< Index symmetry */
+       ex symtree; /**< Index symmetry (tree of symmetry objects) */
 };
 
 
@@ -219,6 +212,11 @@ public:
        /** Register scalar product pair and its value. */
        void add(const ex & v1, const ex & v2, const ex & sp);
 
+       /** Register list of vectors. This adds all possible pairs of products
+        *  a.i * b.i with the value a*b (note that this is not a scalar vector
+        *  product but an ordinary product of scalars). */
+       void add_vectors(const lst & l);
+
        /** Clear all registered scalar products. */
        void clear(void);
 
@@ -234,31 +232,13 @@ private:
 
 
 // utility functions
-inline const indexed &ex_to_indexed(const ex &e)
+
+/** Specialization of is_exactly_a<indexed>(obj) for indexed objects. */
+template<> inline bool is_exactly_a<indexed>(const basic & obj)
 {
-       return static_cast<const indexed &>(*e.bp);
+       return obj.tinfo()==TINFO_indexed;
 }
 
-
-/** Simplify/canonicalize expression containing indexed objects. This
- *  performs contraction of dummy indices where possible and checks whether
- *  the free indices in sums are consistent.
- *
- *  @param e The expression to be simplified
- *  @return simplified expression */
-ex simplify_indexed(const ex & e);
-
-/** Simplify/canonicalize expression containing indexed objects. This
- *  performs contraction of dummy indices where possible, checks whether
- *  the free indices in sums are consistent, and automatically replaces
- *  scalar products by known values if desired.
- *
- *  @param e The expression to be simplified
- *  @param sp Scalar products to be replaced automatically
- *  @return simplified expression */
-ex simplify_indexed(const ex & e, const scalar_products & sp);
-
-
 } // namespace GiNaC
 
 #endif // ndef __GINAC_INDEXED_H__