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[PATCH 2/3] Make a stronger normalisation for expressions with exponents.
[ginac.git] / ginac / power.h
index 8533a0693ed1639807fbc301d585bbccc7e94e66..f431b7c25c3e412022d662ba01d0f6150b369d63 100644 (file)
@@ -1,8 +1,9 @@
 /** @file power.h
  *
- *  Interface to GiNaC's symbolic exponentiation (basis^exponent).
- *
- *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  Interface to GiNaC's symbolic exponentiation (basis^exponent). */
+
+/*
+ *  GiNaC Copyright (C) 1999-2020 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
  *
  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  *  along with this program; if not, write to the Free Software
- *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
+ *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  */
 
-#ifndef __GINAC_POWER_H__
-#define __GINAC_POWER_H__
+#ifndef GINAC_POWER_H
+#define GINAC_POWER_H
+
+#include "basic.h"
+#include "ex.h"
+#include "archive.h"
 
-#include <ginac/basic.h>
-#include <ginac/ex.h>
+namespace GiNaC {
 
 class numeric;
 class add;
+class mul;
 
 /** This class holds a two-component object, a basis and and exponent
  *  representing exponentiation. */
 class power : public basic
 {
-    friend class mul;
-
+       GINAC_DECLARE_REGISTERED_CLASS(power, basic)
+       
+       friend class mul;
+       
 // member functions
-
-    // default constructor, destructor, copy constructor assignment operator and helpers
+       
+       // other constructors
 public:
-    power();
-    ~power();
-    power(power const & other);
-    power const & operator=(power const & other);
-protected:
-    void copy(power const & other);
-    void destroy(bool call_parent);
-
-    // other constructors
-public:
-    power(ex const & lh, ex const & rh);
-    power(ex const & lh, numeric const & rh);
-
-    // functions overriding virtual functions from bases classes
+       power(const ex & lh, const ex & rh) :  basis(lh), exponent(rh) {}
+       template<typename T> power(const ex & lh, const T & rh) :  basis(lh), exponent(rh) {}
+       
+       // functions overriding virtual functions from base classes
 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;
-    void printcsrc(ostream & os, unsigned type, unsigned upper_precedence=0) const;
-    bool info(unsigned inf) const;
-    int nops() const;
-    ex & let_op(int const i);
-    int degree(symbol const & s) const;
-    int ldegree(symbol const & s) const;
-    ex coeff(symbol const & s, int const n=1) const;
-    ex eval(int level=0) const;
-    ex evalf(int level=0) const;
-    ex diff(symbol const & s) const;
-    ex series(symbol const & s, ex const & point, int order) const;
-    ex subs(lst const & ls, lst const & lr) const;
-    ex normal(lst &sym_lst, lst &repl_lst, int level=0) const;
-    ex simplify_ncmul(exvector const & v) const;
+       unsigned precedence() const override {return 60;}
+       bool info(unsigned inf) const override;
+       size_t nops() const override;
+       ex op(size_t i) const override;
+       ex map(map_function & f) const override;
+       bool is_polynomial(const ex & var) const override;
+       int degree(const ex & s) const override;
+       int ldegree(const ex & s) const override;
+       ex coeff(const ex & s, int n = 1) const override;
+       ex eval() const override;
+       ex evalf() const override;
+       ex evalm() const override;
+       ex series(const relational & s, int order, unsigned options = 0) const override;
+       ex subs(const exmap & m, unsigned options = 0) const override;
+       bool has(const ex & other, unsigned options = 0) const override;
+       ex normal(exmap & repl, exmap & rev_lookup, lst & modifier) const override;
+       ex to_rational(exmap & repl) const override;
+       ex to_polynomial(exmap & repl) const override;
+       ex conjugate() const override;
+       ex real_part() const override;
+       ex imag_part() const override;
+       /** Save (a.k.a. serialize) object into archive. */
+       void archive(archive_node& n) const override;
+       /** Read (a.k.a. deserialize) object from archive. */
+       void read_archive(const archive_node& n, lst& syms) override;
 protected:
-    int compare_same_type(basic const & other) const;
-    unsigned return_type(void) const;
-    unsigned return_type_tinfo(void) const;
-    ex expand(unsigned options=0) const;
-    
-    // new virtual functions which can be overridden by derived classes
-    // none
-    
-    // non-virtual functions in this class
+       ex derivative(const symbol & s) const override;
+       ex eval_ncmul(const exvector & v) const override;
+       unsigned return_type() const override;
+       return_type_t return_type_tinfo() const override;
+       ex expand(unsigned options = 0) const override;
+       
+       // new virtual functions which can be overridden by derived classes
+       // none
+       
+       // non-virtual functions in this class
 protected:
-    ex expand_add(add const & a, int const n) const;
-    ex expand_add_2(add const & a) const;
-    ex expand_mul(mul const & m, numeric const & n) const;
-    //ex expand_commutative_3(ex const & basis, numeric const & exponent,
-    //                         unsigned options) const;
-    // ex expand_noncommutative(ex const & basis, numeric const & exponent, unsigned options) const;
-
+       void print_power(const print_context & c, const char *powersymbol, const char *openbrace, const char *closebrace, unsigned level) const;
+       void do_print_dflt(const print_dflt & c, unsigned level) const;
+       void do_print_latex(const print_latex & c, unsigned level) const;
+       void do_print_csrc(const print_csrc & c, unsigned level) const;
+       void do_print_python(const print_python & c, unsigned level) const;
+       void do_print_python_repr(const print_python_repr & c, unsigned level) const;
+       void do_print_csrc_cl_N(const print_csrc_cl_N & c, unsigned level) const;
+
+       static ex expand_add(const add & a, long n, unsigned options);
+       static ex expand_add_2(const add & a, unsigned options);
+       static ex expand_mul(const mul & m, const numeric & n, unsigned options, bool from_expand = false);
+       
 // member variables
-
+       
 protected:
-    ex basis;
-    ex exponent;
-    static unsigned precedence;
+       ex basis;
+       ex exponent;
 };
-
-// global constants
-
-extern const power some_power;
-extern type_info const & typeid_power;
-
-#define ex_to_power(X) static_cast<power const &>(*(X).bp)
+GINAC_DECLARE_UNARCHIVER(power); 
 
 // wrapper functions
 
@@ -110,13 +113,23 @@ extern type_info const & typeid_power;
  *
  *  @param b the basis expression
  *  @param e the exponent expression */
-inline ex pow(ex const & b, ex const & e)
-{ return power(b,e); }
+inline ex pow(const ex & b, const ex & e)
+{
+       return dynallocate<power>(b, e);
+}
+template<typename T1, typename T2>
+inline ex pow(const T1 & b, const T2 & e)
+{
+       return dynallocate<power>(ex(b), ex(e));
+}
 
-/** Square root expression.  Returns a power-object with exponent 1/2 as a new
- *  expression.  */
-inline ex sqrt(ex const & a)
-{ return power(a,exHALF()); }
+/** Square root expression.  Returns a power-object with exponent 1/2. */
+inline ex sqrt(const ex & a)
+{
+       extern const ex _ex1_2;
+       return power(a,_ex1_2);
+}
 
-#endif // ndef __GINAC_POWER_H__
+} // namespace GiNaC
 
+#endif // ndef GINAC_POWER_H