]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/power.cpp
Update copyright statements.
[ginac.git] / ginac / power.cpp
index ca7fea549f43a9c316b67dd503a761be3eeb4024..f5ab330d450f0c76ac2207ef0a047b7f1b6a39bb 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
  *  Implementation of GiNaC's symbolic exponentiation (basis^exponent). */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999-2008 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2014 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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#include <vector>
-#include <iostream>
-#include <stdexcept>
-#include <limits>
-
 #include "power.h"
 #include "expairseq.h"
 #include "add.h"
 #include "relational.h"
 #include "compiler.h"
 
+#include <iostream>
+#include <limits>
+#include <stdexcept>
+#include <vector>
+
 namespace GiNaC {
 
 GINAC_IMPLEMENT_REGISTERED_CLASS_OPT(power, basic,
@@ -59,7 +59,7 @@ typedef std::vector<int> intvector;
 // default constructor
 //////////
 
-power::power() : inherited(&power::tinfo_static) { }
+power::power() { }
 
 //////////
 // other constructors
@@ -71,8 +71,9 @@ power::power() : inherited(&power::tinfo_static) { }
 // archiving
 //////////
 
-power::power(const archive_node &n, lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst)
+void power::read_archive(const archive_node &n, lst &sym_lst)
 {
+       inherited::read_archive(n, sym_lst);
        n.find_ex("basis", basis, sym_lst);
        n.find_ex("exponent", exponent, sym_lst);
 }
@@ -84,8 +85,6 @@ void power::archive(archive_node &n) const
        n.add_ex("exponent", exponent);
 }
 
-DEFAULT_UNARCHIVE(power)
-
 //////////
 // functions overriding virtual functions from base classes
 //////////
@@ -241,6 +240,10 @@ bool power::info(unsigned inf) const
                               basis.info(inf);
                case info_flags::expanded:
                        return (flags & status_flags::expanded);
+               case info_flags::positive:
+                       return basis.info(info_flags::positive) && exponent.info(info_flags::real);
+               case info_flags::nonnegative:
+                       return basis.info(info_flags::real) && exponent.info(info_flags::integer) && exponent.info(info_flags::even);
                case info_flags::has_indices: {
                        if (flags & status_flags::has_indices)
                                return true;
@@ -286,11 +289,16 @@ ex power::map(map_function & f) const
 
 bool power::is_polynomial(const ex & var) const
 {
-       if (exponent.has(var))
-               return false;
-       if (!exponent.info(info_flags::nonnegint))
-               return false;
-       return basis.is_polynomial(var);
+       if (basis.is_polynomial(var)) {
+               if (basis.has(var))
+                       // basis is non-constant polynomial in var
+                       return exponent.info(info_flags::nonnegint);
+               else
+                       // basis is constant in var
+                       return !exponent.has(var);
+       }
+       // basis is a non-polynomial function of var
+       return false;
 }
 
 int power::degree(const ex & s) const
@@ -361,7 +369,7 @@ ex power::coeff(const ex & s, int n) const
  *  - ^(1,x) -> 1
  *  - ^(c1,c2) -> *(c1^n,c1^(c2-n))  (so that 0<(c2-n)<1, try to evaluate roots, possibly in numerator and denominator of c1)
  *  - ^(^(x,c1),c2) -> ^(x,c1*c2)  if x is positive and c1 is real.
- *  - ^(^(x,c1),c2) -> ^(x,c1*c2)  (c2 integer or -1 < c1 <= 1, case c1=1 should not happen, see below!)
+ *  - ^(^(x,c1),c2) -> ^(x,c1*c2)  (c2 integer or -1 < c1 <= 1 or (c1=-1 and c2>0), case c1=1 should not happen, see below!)
  *  - ^(*(x,y,z),c) -> *(x^c,y^c,z^c)  (if c integer)
  *  - ^(*(x,c1),c2) -> ^(x,c2)*c1^c2  (c1>0)
  *  - ^(*(x,c1),c2) -> ^(-x,c2)*c1^c2  (c1<0)
@@ -377,17 +385,13 @@ ex power::eval(int level) const
        const ex & ebasis    = level==1 ? basis    : basis.eval(level-1);
        const ex & eexponent = level==1 ? exponent : exponent.eval(level-1);
        
-       bool basis_is_numerical = false;
-       bool exponent_is_numerical = false;
-       const numeric *num_basis;
-       const numeric *num_exponent;
+       const numeric *num_basis = NULL;
+       const numeric *num_exponent = NULL;
        
        if (is_exactly_a<numeric>(ebasis)) {
-               basis_is_numerical = true;
                num_basis = &ex_to<numeric>(ebasis);
        }
        if (is_exactly_a<numeric>(eexponent)) {
-               exponent_is_numerical = true;
                num_exponent = &ex_to<numeric>(eexponent);
        }
        
@@ -404,7 +408,7 @@ ex power::eval(int level) const
                return ebasis;
 
        // ^(0,c1) -> 0 or exception  (depending on real value of c1)
-       if (ebasis.is_zero() && exponent_is_numerical) {
+       if ( ebasis.is_zero() && num_exponent ) {
                if ((num_exponent->real()).is_zero())
                        throw (std::domain_error("power::eval(): pow(0,I) is undefined"));
                else if ((num_exponent->real()).is_negative())
@@ -425,11 +429,11 @@ ex power::eval(int level) const
        if (is_exactly_a<power>(ebasis) && ebasis.op(0).info(info_flags::positive) && ebasis.op(1).info(info_flags::real))
                return power(ebasis.op(0), ebasis.op(1) * eexponent);
 
-       if (exponent_is_numerical) {
+       if ( num_exponent ) {
 
                // ^(c1,c2) -> c1^c2  (c1, c2 numeric(),
                // except if c1,c2 are rational, but c1^c2 is not)
-               if (basis_is_numerical) {
+               if ( num_basis ) {
                        const bool basis_is_crational = num_basis->is_crational();
                        const bool exponent_is_crational = num_exponent->is_crational();
                        if (!basis_is_crational || !exponent_is_crational) {
@@ -483,7 +487,7 @@ ex power::eval(int level) const
                }
        
                // ^(^(x,c1),c2) -> ^(x,c1*c2)
-               // (c1, c2 numeric(), c2 integer or -1 < c1 <= 1,
+               // (c1, c2 numeric(), c2 integer or -1 < c1 <= 1 or (c1=-1 and c2>0),
                // case c1==1 should not happen, see below!)
                if (is_exactly_a<power>(ebasis)) {
                        const power & sub_power = ex_to<power>(ebasis);
@@ -492,7 +496,8 @@ ex power::eval(int level) const
                        if (is_exactly_a<numeric>(sub_exponent)) {
                                const numeric & num_sub_exponent = ex_to<numeric>(sub_exponent);
                                GINAC_ASSERT(num_sub_exponent!=numeric(1));
-                               if (num_exponent->is_integer() || (abs(num_sub_exponent) - (*_num1_p)).is_negative()) {
+                               if (num_exponent->is_integer() || (abs(num_sub_exponent) - (*_num1_p)).is_negative() 
+                                               || (num_sub_exponent == *_num_1_p && num_exponent->is_positive())) {
                                        return power(sub_basis,num_sub_exponent.mul(*num_exponent));
                                }
                        }
@@ -542,6 +547,7 @@ ex power::eval(int level) const
                                        if (num_coeff.is_positive()) {
                                                mul *mulp = new mul(mulref);
                                                mulp->overall_coeff = _ex1;
+                                               mulp->setflag(status_flags::dynallocated);
                                                mulp->clearflag(status_flags::evaluated);
                                                mulp->clearflag(status_flags::hash_calculated);
                                                return (new mul(power(*mulp,exponent),
@@ -551,6 +557,7 @@ ex power::eval(int level) const
                                                if (!num_coeff.is_equal(*_num_1_p)) {
                                                        mul *mulp = new mul(mulref);
                                                        mulp->overall_coeff = _ex_1;
+                                                       mulp->setflag(status_flags::dynallocated);
                                                        mulp->clearflag(status_flags::evaluated);
                                                        mulp->clearflag(status_flags::hash_calculated);
                                                        return (new mul(power(*mulp,exponent),
@@ -670,12 +677,23 @@ ex power::eval_ncmul(const exvector & v) const
 
 ex power::conjugate() const
 {
-       ex newbasis = basis.conjugate();
-       ex newexponent = exponent.conjugate();
-       if (are_ex_trivially_equal(basis, newbasis) && are_ex_trivially_equal(exponent, newexponent)) {
-               return *this;
+       // conjugate(pow(x,y))==pow(conjugate(x),conjugate(y)) unless on the
+       // branch cut which runs along the negative real axis.
+       if (basis.info(info_flags::positive)) {
+               ex newexponent = exponent.conjugate();
+               if (are_ex_trivially_equal(exponent, newexponent)) {
+                       return *this;
+               }
+               return (new power(basis, newexponent))->setflag(status_flags::dynallocated);
        }
-       return (new power(newbasis, newexponent))->setflag(status_flags::dynallocated);
+       if (exponent.info(info_flags::integer)) {
+               ex newbasis = basis.conjugate();
+               if (are_ex_trivially_equal(basis, newbasis)) {
+                       return *this;
+               }
+               return (new power(newbasis, exponent))->setflag(status_flags::dynallocated);
+       }
+       return conjugate_function(*this).hold();
 }
 
 ex power::real_part() const
@@ -725,8 +743,7 @@ ex power::imag_part() const
        ex b=basis.imag_part();
        ex c=exponent.real_part();
        ex d=exponent.imag_part();
-       return
-               power(abs(basis),c)*exp(-d*atan2(b,a))*sin(c*atan2(b,a)+d*log(abs(basis)));
+       return power(abs(basis),c)*exp(-d*atan2(b,a))*sin(c*atan2(b,a)+d*log(abs(basis)));
 }
 
 // protected
@@ -1061,4 +1078,6 @@ ex power::expand_mul(const mul & m, const numeric & n, unsigned options, bool fr
        return result;
 }
 
+GINAC_BIND_UNARCHIVER(power);
+
 } // namespace GiNaC