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[bugfix] fix elusive bug in quo, rem,...
[ginac.git] / ginac / normal.cpp
index 54fff47bbfc5f505c8230c732b4d214870a0a33d..1f4d9065bf90f3e8b950099b51a650afe38c0e76 100644 (file)
@@ -6,7 +6,7 @@
  *  computation, square-free factorization and rational function normalization. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2008 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2016 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
@@ -23,9 +23,6 @@
  *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#include <algorithm>
-#include <map>
-
 #include "normal.h"
 #include "basic.h"
 #include "ex.h"
@@ -46,6 +43,9 @@
 #include "utils.h"
 #include "polynomial/chinrem_gcd.h"
 
+#include <algorithm>
+#include <map>
+
 namespace GiNaC {
 
 // If comparing expressions (ex::compare()) is fast, you can set this to 1.
@@ -291,8 +291,13 @@ static ex multiply_lcm(const ex &e, const numeric &lcm)
        } else if (is_exactly_a<power>(e)) {
                if (is_a<symbol>(e.op(0)))
                        return e * lcm;
-               else
-                       return pow(multiply_lcm(e.op(0), lcm.power(ex_to<numeric>(e.op(1)).inverse())), e.op(1));
+               else {
+                       numeric root_of_lcm = lcm.power(ex_to<numeric>(e.op(1)).inverse());
+                       if (root_of_lcm.is_rational())
+                               return pow(multiply_lcm(e.op(0), root_of_lcm), e.op(1));
+                       else
+                               return e * lcm;
+               }
        } else
                return e * lcm;
 }
@@ -1535,7 +1540,7 @@ ex gcd(const ex &a, const ex &b, ex *ca, ex *cb, bool check_args, unsigned optio
                if (ca)
                        *ca = ex_to<numeric>(aex)/g;
                if (cb)
-                       *cb = bex/g;
+                       *cb = bex/g;
                return g;
        }
 
@@ -1790,7 +1795,7 @@ ex lcm(const ex &a, const ex &b, bool check_args)
  *  Yun's algorithm.  Used internally by sqrfree().
  *
  *  @param a  multivariate polynomial over Z[X], treated here as univariate
- *            polynomial in x.
+ *            polynomial in x (needs not be expanded).
  *  @param x  variable to factor in
  *  @return   vector of factors sorted in ascending degree */
 static exvector sqrfree_yun(const ex &a, const symbol &x)
@@ -1799,6 +1804,9 @@ static exvector sqrfree_yun(const ex &a, const symbol &x)
        ex w = a;
        ex z = w.diff(x);
        ex g = gcd(w, z);
+       if (g.is_zero()) {
+               return res;
+       }
        if (g.is_equal(_ex1)) {
                res.push_back(a);
                return res;
@@ -1806,6 +1814,9 @@ static exvector sqrfree_yun(const ex &a, const symbol &x)
        ex y;
        do {
                w = quo(w, g, x);
+               if (w.is_zero()) {
+                       return res;
+               }
                y = quo(z, g, x);
                z = y - w.diff(x);
                g = gcd(w, z);
@@ -1817,7 +1828,7 @@ static exvector sqrfree_yun(const ex &a, const symbol &x)
 
 /** Compute a square-free factorization of a multivariate polynomial in Q[X].
  *
- *  @param a  multivariate polynomial over Q[X]
+ *  @param a  multivariate polynomial over Q[X] (needs not be expanded)
  *  @param l  lst of variables to factor in, may be left empty for autodetection
  *  @return   a square-free factorization of \p a.
  *
@@ -1852,8 +1863,8 @@ static exvector sqrfree_yun(const ex &a, const symbol &x)
  */
 ex sqrfree(const ex &a, const lst &l)
 {
-       if (is_exactly_a<numeric>(a) ||     // algorithm does not trap a==0
-           is_a<symbol>(a))        // shortcut
+       if (is_exactly_a<numeric>(a) ||
+           is_a<symbol>(a))        // shortcuts
                return a;
 
        // If no lst of variables to factorize in was specified we have to
@@ -1912,7 +1923,7 @@ ex sqrfree(const ex &a, const lst &l)
        else
                result *= quo(tmp, result, x);
 
-       // Put in the reational overall factor again and return
+       // Put in the rational overall factor again and return
        return result * lcm.inverse();
 }
 
@@ -2006,16 +2017,18 @@ ex sqrfree_parfrac(const ex & a, const symbol & x)
  *  @see ex::normal */
 static ex replace_with_symbol(const ex & e, exmap & repl, exmap & rev_lookup)
 {
+       // Since the repl contains replaced expressions we should search for them
+       ex e_replaced = e.subs(repl, subs_options::no_pattern);
+
        // Expression already replaced? Then return the assigned symbol
-       exmap::const_iterator it = rev_lookup.find(e);
+       exmap::const_iterator it = rev_lookup.find(e_replaced);
        if (it != rev_lookup.end())
                return it->second;
-       
+
        // Otherwise create new symbol and add to list, taking care that the
        // replacement expression doesn't itself contain symbols from repl,
        // because subs() is not recursive
        ex es = (new symbol)->setflag(status_flags::dynallocated);
-       ex e_replaced = e.subs(repl, subs_options::no_pattern);
        repl.insert(std::make_pair(es, e_replaced));
        rev_lookup.insert(std::make_pair(e_replaced, es));
        return es;
@@ -2028,16 +2041,18 @@ static ex replace_with_symbol(const ex & e, exmap & repl, exmap & rev_lookup)
  *  @see basic::to_polynomial */
 static ex replace_with_symbol(const ex & e, exmap & repl)
 {
+       // Since the repl contains replaced expressions we should search for them
+       ex e_replaced = e.subs(repl, subs_options::no_pattern);
+
        // Expression already replaced? Then return the assigned symbol
        for (exmap::const_iterator it = repl.begin(); it != repl.end(); ++it)
-               if (it->second.is_equal(e))
+               if (it->second.is_equal(e_replaced))
                        return it->first;
-       
+
        // Otherwise create new symbol and add to list, taking care that the
        // replacement expression doesn't itself contain symbols from repl,
        // because subs() is not recursive
        ex es = (new symbol)->setflag(status_flags::dynallocated);
-       ex e_replaced = e.subs(repl, subs_options::no_pattern);
        repl.insert(std::make_pair(es, e_replaced));
        return es;
 }
@@ -2208,7 +2223,7 @@ ex add::normal(exmap & repl, exmap & rev_lookup, int level) const
                        num_it++; den_it++;
                }
 
-               // Additiion of two fractions, taking advantage of the fact that
+               // Addition of two fractions, taking advantage of the fact that
                // the heuristic GCD algorithm computes the cofactors at no extra cost
                ex co_den1, co_den2;
                ex g = gcd(den, next_den, &co_den1, &co_den2, false);
@@ -2394,7 +2409,7 @@ ex ex::denom() const
                return e.op(1).subs(repl, subs_options::no_pattern);
 }
 
-/** Get numerator and denominator of an expression. If the expresison is not
+/** Get numerator and denominator of an expression. If the expression is not
  *  of the normal form "numerator/denominator", it is first converted to this
  *  form and then a list [numerator, denominator] is returned.
  *