]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - ginac/utils.h
- permutation_sign() and shaker_sort() are no longer inlined
[ginac.git] / ginac / utils.h
index 814654c65563b65c8a0b81009fee94c330526429..ac7aecdfacf5a128fd1aa73f238f5d42cd065fa4 100644 (file)
@@ -1,9 +1,10 @@
 /** @file utils.h
  *
- *  Interface to several small and furry utilities. */
+ *  Interface to several small and furry utilities needed within GiNaC but not
+ *  of any interest to the user of the library. */
 
 /*
- *  GiNaC Copyright (C) 1999 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+ *  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_UTILS_H__
 #define __GINAC_UTILS_H__
 
-#include <strstream>
-#include <string>
 #include "config.h"
+
+#include <string>
+#include <stdexcept>
+#include <functional>
+#if defined(HAVE_SSTREAM)
+#include <sstream>
+#elif defined(HAVE_STRSTREAM)
+#include <strstream>
+#else
+#error Need either sstream or strstream
+#endif
 #include "assertion.h"
 
 namespace GiNaC {
 
+// This should be obsoleted once <sstream> is widely deployed.
 template<class T>
-string ToString(T const & t)
+std::string ToString(const T & t)
 {
-    char buf[256];
-    ostrstream(buf,sizeof(buf)) << t << ends;
-    return buf;
+#if defined(HAVE_SSTREAM)
+       std::ostringstream buf;
+       buf << t << std::ends;
+       return buf.str();
+#else
+       char buf[256];
+       std::ostrstream(buf,sizeof(buf)) << t << std::ends;
+       return buf;
+#endif
 }
 
+/** Exception class thrown by classes which provide their own series expansion
+ *  to signal that ordinary Taylor expansion is safe. */
+class do_taylor {};
+
+/** Exception class thrown when a singularity is encountered. */
+class pole_error : public std::domain_error {
+public:
+       explicit pole_error(const std::string& what_arg, int degree);
+       int degree(void) const;
+private:
+       int deg;
+};
+
+// some compilers (e.g. cygwin) define a macro log2, causing confusion
+#ifndef log2
 unsigned log2(unsigned n);
+#endif
 
-int compare_pointers(void const * a, void const * b);
+/** Compare two pointers (just to establish some sort of canonical order).
+ *  @return -1, 0, or 1 */
+inline int compare_pointers(const void * a, const void * b)
+{
+       if (a<b)
+               return -1;
+       else if (a>b)
+               return 1;
+       return 0;
+}
 
 /** Rotate lower 31 bits of unsigned value by one bit to the left
- *  (upper bits get cleared). */
+ *  (upper bit gets cleared). */
 inline unsigned rotate_left_31(unsigned n)
 {
-    // clear highest bit and shift 1 bit to the left
-    n=(n & 0x7FFFFFFFU) << 1;
-
-    // overflow? clear highest bit and set lowest bit
-    if (n & 0x80000000U) {
-        n=(n & 0x7FFFFFFFU) | 0x00000001U;
-    }
-    ASSERT(n<0x80000000U);
-
-    return n;
+       // clear highest bit and shift 1 bit to the left
+       n = (n & 0x7FFFFFFFU) << 1;
+       
+       // overflow? clear highest bit and set lowest bit
+       if (n & 0x80000000U)
+               n = (n & 0x7FFFFFFFU) | 0x00000001U;
+       
+       GINAC_ASSERT(n<0x80000000U);
+       
+       return n;
 }
 
-/** Golden ratio hash function. */
+/** Golden ratio hash function for the 31 least significant bits. */
 inline unsigned golden_ratio_hash(unsigned n)
 {
        // This function requires arithmetic with at least 64 significant bits
-#if SIZEOF_LONG_DOUBLE > 8
-       // If "long double" is bigger than 64 bits, we assume that the mantissa
-       // has at least 64 bits. This is not guaranteed but it's a good guess.
-    const static long double golden_ratio = .618033988749894848204586834370;
-    long double m = golden_ratio * n;
-    return unsigned((m - int(m)) * 0x80000000);
-#elif SIZEOF_LONG >= 8
-       // "long" has 64 bits, so we prefer it because it might be more efficient
-       // than "long long"
+#if SIZEOF_LONG >= 8
+       // So 'long' has 64 bits.  Excellent!  We prefer it because it might be
+       // more efficient than 'long long'.
        unsigned long l = n * 0x4f1bbcddL;
        return (l & 0x7fffffffU) ^ (l >> 32);
 #elif SIZEOF_LONG_LONG >= 8
-       // This requires ´long long´ (or an equivalent 64 bit type)---which is,
-    // unfortunately, not ANSI-compliant:
-       unsigned long long l = n * 0x4f1bbcddLL;
+       // This requires 'long long' (or an equivalent 64 bit type)---which is,
+       // unfortunately, not ANSI-C++-compliant.
+       // (Yet C99 demands it, which is reason for hope.)
+       unsigned long long l = n * 0x4f1bbcddL;
        return (l & 0x7fffffffU) ^ (l >> 32);
+#elif SIZEOF_LONG_DOUBLE > 8
+       // If 'long double' is bigger than 64 bits, we assume that the mantissa
+       // has at least 64 bits. This is not guaranteed but it's a good guess.
+       // Unfortunately, it may lead to horribly slow code.
+       const static long double golden_ratio = .618033988749894848204586834370;
+       long double m = golden_ratio * n;
+       return unsigned((m - int(m)) * 0x80000000);
 #else
 #error "No 64 bit data type. You lose."
 #endif
 }
 
-// modified from stl_algo.h: always do com(*first1,*first2) instead of comp(*first2,*first1)
-template <class InputIterator1, class InputIterator2, class OutputIterator,
-          class Compare>
-OutputIterator mymerge(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,
-                       InputIterator2 first2, InputIterator2 last2,
-                       OutputIterator result, Compare comp) {
-  while (first1 != last1 && first2 != last2) {
-    if (comp(*first1, *first2)) {
-      *result = *first1;
-      ++first1;
-    }
-    else {
-      *result = *first2;
-      ++first2;
-    }
-    ++result;
-  }
-  return copy(first2, last2, copy(first1, last1, result));
+/* Compute the sign of a permutation of a container, with and without an
+   explicitly supplied comparison function. If the sign returned is 1 or -1,
+   the container is sorted after the operation. */
+template <class It>
+int permutation_sign(It first, It last)
+{
+       if (first == last)
+               return 0;
+       --last;
+       if (first == last)
+               return 0;
+       It flag = first;
+       int sign = 1;
+
+       do {
+               It i = last, other = last;
+               --other;
+               bool swapped = false;
+               while (i != first) {
+                       if (*i < *other) {
+                               iter_swap(other, i);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                               sign = -sign;
+                       } else if (!(*other < *i))
+                               return 0;
+                       --i; --other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return sign;
+               ++flag;
+               if (flag == last)
+                       return sign;
+               first = flag;
+               i = first; other = first;
+               ++other;
+               swapped = false;
+               while (i != last) {
+                       if (*other < *i) {
+                               iter_swap(i, other);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                               sign = -sign;
+                       } else if (!(*i < *other))
+                               return 0;
+                       ++i; ++other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return sign;
+               last = flag;
+               --last;
+       } while (first != last);
+
+       return sign;
+}
+
+template <class It, class Cmp>
+int permutation_sign(It first, It last, Cmp comp)
+{
+       if (first == last)
+               return 0;
+       --last;
+       if (first == last)
+               return 0;
+       It flag = first;
+       int sign = 1;
+
+       do {
+               It i = last, other = last;
+               --other;
+               bool swapped = false;
+               while (i != first) {
+                       if (comp(*i, *other)) {
+                               iter_swap(other, i);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                               sign = -sign;
+                       } else if (!comp(*other, *i))
+                               return 0;
+                       --i; --other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return sign;
+               ++flag;
+               if (flag == last)
+                       return sign;
+               first = flag;
+               i = first; other = first;
+               ++other;
+               swapped = false;
+               while (i != last) {
+                       if (comp(*other, *i)) {
+                               iter_swap(i, other);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                               sign = -sign;
+                       } else if (!comp(*i, *other))
+                               return 0;
+                       ++i; ++other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return sign;
+               last = flag;
+               --last;
+       } while (first != last);
+
+       return sign;
+}
+
+/* Implementation of shaker sort, only compares adjacent elements. */
+template <class It, class Cmp>
+void shaker_sort(It first, It last, Cmp comp)
+{
+       if (first == last)
+               return;
+       --last;
+       if (first == last)
+               return;
+       It flag = first;
+
+       do {
+               It i = last, other = last;
+               --other;
+               bool swapped = false;
+               while (i != first) {
+                       if (comp(*i, *other)) {
+                               iter_swap(other, i);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                       }
+                       --i; --other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return;
+               ++flag;
+               if (flag == last)
+                       return;
+               first = flag;
+               i = first; other = first;
+               ++other;
+               swapped = false;
+               while (i != last) {
+                       if (comp(*other, *i)) {
+                               iter_swap(i, other);
+                               flag = other;
+                               swapped = true;
+                       }
+                       ++i; ++other;
+               }
+               if (!swapped)
+                       return;
+               last = flag;
+               --last;
+       } while (first != last);
+}
+
+/* Function objects for STL sort() etc. */
+struct ex_is_less : public binary_function<ex, ex, bool> {
+       bool operator() (const ex &lh, const ex &rh) const { return lh.compare(rh) < 0; }
+};
+
+struct ex_is_equal : public binary_function<ex, ex, bool> {
+       bool operator() (const ex &lh, const ex &rh) const { return lh.is_equal(rh); }
+};
+
+// Collection of `construct on first use' wrappers for safely avoiding
+// internal object replication without running into the `static
+// initialization order fiasco'.  This chest of numbers helps speed up
+// the library but should not be used outside it since it is
+// potentially confusing.
+
+class numeric;
+class ex;
+
+const numeric & _num_120(void);   // -120
+const ex & _ex_120(void);
+const numeric & _num_60(void);    // -60
+const ex & _ex_60(void);
+const numeric & _num_48(void);    // -48
+const ex & _ex_48(void);
+const numeric & _num_30(void);    // -30
+const ex & _ex_30(void);
+const numeric & _num_25(void);    // -25
+const ex & _ex_25(void);
+const numeric & _num_24(void);    // -24
+const ex & _ex_24(void);
+const numeric & _num_20(void);    // -20
+const ex & _ex_20(void);
+const numeric & _num_18(void);    // -18
+const ex & _ex_18(void);
+const numeric & _num_15(void);    // -15
+const ex & _ex_15(void);
+const numeric & _num_12(void);    // -12
+const ex & _ex_12(void);
+const numeric & _num_11(void);    // -11
+const ex & _ex_11(void);
+const numeric & _num_10(void);    // -10
+const ex & _ex_10(void);
+const numeric & _num_9(void);     // -9
+const ex & _ex_9(void);
+const numeric & _num_8(void);     // -8
+const ex & _ex_8(void);
+const numeric & _num_7(void);     // -7
+const ex & _ex_7(void);
+const numeric & _num_6(void);     // -6
+const ex & _ex_6(void);
+const numeric & _num_5(void);     // -5
+const ex & _ex_5(void);
+const numeric & _num_4(void);     // -4
+const ex & _ex_4(void);
+const numeric & _num_3(void);     // -3
+const ex & _ex_3(void);
+const numeric & _num_2(void);     // -2
+const ex & _ex_2(void);
+const numeric & _num_1(void);     // -1
+const ex & _ex_1(void);
+const numeric & _num_1_2(void);   // -1/2
+const ex & _ex_1_2(void);
+const numeric & _num_1_3(void);   // -1/3
+const ex & _ex_1_3(void);
+const numeric & _num_1_4(void);   // -1/4
+const ex & _ex_1_4(void);
+const numeric & _num0(void);      //  0
+const ex & _ex0(void);
+const numeric & _num1_4(void);    //  1/4
+const ex & _ex1_4(void);
+const numeric & _num1_3(void);    //  1/3
+const ex & _ex1_3(void);
+const numeric & _num1_2(void);    //  1/2
+const ex & _ex1_2(void);
+const numeric & _num1(void);      //  1
+const ex & _ex1(void);
+const numeric & _num2(void);      //  2
+const ex & _ex2(void);
+const numeric & _num3(void);      //  3
+const ex & _ex3(void);
+const numeric & _num4(void);      //  4
+const ex & _ex4(void);
+const numeric & _num5(void);      //  5
+const ex & _ex5(void);
+const numeric & _num6(void);      //  6
+const ex & _ex6(void);
+const numeric & _num7(void);      //  7
+const ex & _ex7(void);
+const numeric & _num8(void);      //  8
+const ex & _ex8(void);
+const numeric & _num9(void);      //  9
+const ex & _ex9(void);
+const numeric & _num10(void);     //  10
+const ex & _ex10(void);
+const numeric & _num11(void);     //  11
+const ex & _ex11(void);
+const numeric & _num12(void);     //  12
+const ex & _ex12(void);
+const numeric & _num15(void);     //  15
+const ex & _ex15(void);
+const numeric & _num18(void);     //  18
+const ex & _ex18(void);
+const numeric & _num20(void);     //  20
+const ex & _ex20(void);
+const numeric & _num24(void);     //  24
+const ex & _ex24(void);
+const numeric & _num25(void);     //  25
+const ex & _ex25(void);
+const numeric & _num30(void);     //  30
+const ex & _ex30(void);
+const numeric & _num48(void);     //  48
+const ex & _ex48(void);
+const numeric & _num60(void);     //  60
+const ex & _ex60(void);
+const numeric & _num120(void);    //  120
+const ex & _ex120(void);
+
+
+// Helper macros for class implementations (mostly useful for trivial classes)
+
+#define DEFAULT_COPY(classname) \
+void classname::copy(const classname & other) \
+{ \
+       inherited::copy(other); \
+}
+
+#define DEFAULT_DESTROY(classname) \
+void classname::destroy(bool call_parent) \
+{ \
+       if (call_parent) \
+               inherited::destroy(call_parent); \
+}
+
+#define DEFAULT_CTORS(classname) \
+classname::classname() : inherited(TINFO_##classname) \
+{ \
+       debugmsg(#classname " default constructor", LOGLEVEL_CONSTRUCT); \
+} \
+DEFAULT_COPY(classname) \
+DEFAULT_DESTROY(classname)
+
+#define DEFAULT_UNARCHIVE(classname) \
+ex classname::unarchive(const archive_node &n, const lst &sym_lst) \
+{ \
+       return (new classname(n, sym_lst))->setflag(status_flags::dynallocated); \
+}
+
+#define DEFAULT_ARCHIVING(classname) \
+classname::classname(const archive_node &n, const lst &sym_lst) : inherited(n, sym_lst) \
+{ \
+       debugmsg(#classname " constructor from archive_node", LOGLEVEL_CONSTRUCT); \
+} \
+DEFAULT_UNARCHIVE(classname) \
+void classname::archive(archive_node &n) const \
+{ \
+       inherited::archive(n); \
+}
+
+#define DEFAULT_COMPARE(classname) \
+int classname::compare_same_type(const basic & other) const \
+{ \
+       /* by default, the objects are always identical */ \
+       return 0; \
+}
+
+#define DEFAULT_PRINT(classname, text) \
+void classname::print(const print_context & c, unsigned level) const \
+{ \
+       debugmsg(#classname " print", LOGLEVEL_PRINT); \
+       if (is_of_type(c, print_tree)) \
+               inherited::print(c, level); \
+       else \
+               c.s << text; \
 }
 
-// like merge(), but three lists with *last2<*first3
-template <class InputIterator1, class InputIterator2, class InputIterator3,
-          class OutputIterator, class Compare>
-OutputIterator mymerge3(InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,
-                        InputIterator2 first2, InputIterator2 last2,
-                        InputIterator3 first3, InputIterator3 last3,
-                        OutputIterator result, Compare comp) {
-  while (first1 != last1 && first2 != last2) {
-    if (comp(*first1, *first2)) {
-      *result = *first1;
-      ++first1;
-    }
-    else {
-      *result = *first2;
-      ++first2;
-    }
-    ++result;
-  }
-
-  if (first1==last1) {
-    // list1 empty, copy rest of list2, then list3
-    return copy(first3, last3, copy(first2, last2, result));
-  } else {
-    // list2 empty, merge rest of list1 with list3
-    return mymerge(first1,last1,first3,last3,result,comp);
-  }
+#define DEFAULT_PRINT_LATEX(classname, text, latex) \
+void classname::print(const print_context & c, unsigned level) const \
+{ \
+       debugmsg(#classname " print", LOGLEVEL_PRINT); \
+       if (is_of_type(c, print_tree)) \
+               inherited::print(c, level); \
+       else if (is_of_type(c, print_latex)) \
+               c.s << latex; \
+       else \
+               c.s << text; \
 }
 
 } // namespace GiNaC