flower/rational.cc

   1 /*
   2   rational.cc -- implement Rational
   3
   4   source file of the Flower Library
   5
   6   (c) 1997 Han-Wen Nienhuys <hanwen@stack.nl>
   7 */
   8 #include <stdlib.h>
   9 #include "rational.hh"
  10 #include "string.hh"
  11 #include "string-convert.hh"
  12 #include "libc-extension.hh"
  13
  14 Rational::operator bool () const
  15 {
  16   return sign_;
  17 }
  18
  19 Rational::operator int () const
  20 {
  21   return sign_ * num_ / den_;
  22 }
  23
  24 Rational::operator double () const
  25 {
  26   return (double)sign_ * num_ / den_;
  27 }
  28
  29 ostream &
  30 operator << (ostream &o, Rational r)
  31 {
  32   o <<  r.str ();
  33   return o;
  34 }
  35
  36
  37
  38 Rational
  39 Rational::truncated () const
  40 {
  41   return Rational(num_ - (num_ % den_), den_);
  42 }
  43
  44 Rational::Rational ()
  45 {
  46   sign_ = 1;
  47   num_ = den_ = 1;
  48 }
  49
  50 Rational::Rational (int n, int d)
  51 {
  52   sign_ = ::sign (n) * ::sign (d);
  53   num_ = abs (n);
  54   den_ = abs (d);
  55   normalise ();
  56 }
  57
  58
  59 static
  60 int gcd (int a, int b)
  61 {
  62   int t;
  63   while ((t = a % b))
  64     {
  65       a = b;
  66       b = t;
  67     }
  68   return b;
  69 }
  70
  71 static
  72 int lcm (int a, int b)
  73 {
  74   return abs (a*b / gcd (a,b));
  75 }
  76
  77 void
  78 Rational::set_infinite (int s)
  79 {
  80   sign_ = ::sign (s) * 2;
  81 }
  82
  83 Rational
  84 Rational::operator - () const
  85 {
  86   Rational r(*this);
  87   r.negate ();
  88   return r;
  89 }
  90
  91 void
  92 Rational::normalise ()
  93 {
  94   if (!sign_)
  95     {
  96       den_ = 1;
  97       num_ = 0;
  98       return ;
  99     }
 100   if (!den_)
 101     sign_ = 2;
 102   if (!num_)
 103     sign_ = 0;
 104
 105   int g = gcd (num_ , den_);
 106
 107   num_ /= g;
 108   den_ /= g;
 109 }
 110
 111 int
 112 Rational::sign () const
 113 {
 114   return ::sign (sign_);
 115 }
 116
 117 bool
 118 Rational::infty_b () const
 119 {
 120   return abs (sign_) > 1;
 121 }
 122
 123 int
 124 Rational::compare (Rational const &r, Rational const &s)
 125 {
 126   if (r.sign_ < s.sign_)
 127     return -1;
 128   else if (r.sign_ > s.sign_)
 129     return 1;
 130   else if (r.infty_b ())
 131     return 0;
 132
 133   return  (r - s).sign ();
 134 }
 135
 136 int
 137 compare (Rational const &r, Rational const &s)
 138 {
 139   return Rational::compare (r, s );
 140 }
 141
 142 Rational &
 143 Rational::operator += (Rational r)
 144 {
 145   if (infty_b ())
 146     ;
 147   else if (r.infty_b ())
 148     {
 149       *this = r;
 150     }
 151   else
 152     {
 153       int n = sign_ * num_ *r.den_ + r.sign_ * den_ * r.num_;
 154       int d = den_ * r.den_;
 155       sign_ =  ::sign (n) * ::sign(d);
 156       num_ = abs (n);
 157       den_ = abs (d);
 158       normalise ();
 159     }
 160   return *this;
 161 }
 162
 163
 164 /*
 165   copied from libg++ 2.8.0
 166  */
 167 Rational::Rational(double x)
 168 {
 169   num_ = 0;
 170   den_ = 1;
 171   if (x != 0.0)
 172     {
 173       sign_ = ::sign (x);
 174       x *= sign_;
 175
 176       const long shift = 15;         // a safe shift per step
 177       const double width = 32768.0;  // = 2^shift
 178       const int maxiter = 20;        // ought not be necessary, but just in case,
 179       // max 300 bits of precision
 180       int expt;
 181       double mantissa = frexp(x, &expt);
 182       long exponent = expt;
 183       double intpart;
 184       int k = 0;
 185       while (mantissa != 0.0 && k++ < maxiter)
 186         {
 187           mantissa *= width;
 188           mantissa = modf(mantissa, &intpart);
 189           num_ <<= shift;
 190           num_ += (long)intpart;
 191           exponent -= shift;
 192         }
 193       if (exponent > 0)
 194         num_ <<= exponent;
 195       else if (exponent < 0)
 196         den_ <<= -exponent;
 197     } else {
 198       sign_ =  0;
 199     }
 200   normalise();
 201 }
 202
 203
 204 void
 205 Rational::invert ()
 206 {
 207   int r (num_);
 208   num_  = den_;
 209   den_ = r;
 210 }
 211
 212 Rational &
 213 Rational::operator *= (Rational r)
 214 {
 215   sign_ *= ::sign (r.sign_);
 216   if (r.infty_b ())
 217     {
 218       sign_ = sign () * 2;
 219       goto exit_func;
 220     }
 221
 222   num_ *= r.num_;
 223   den_ *= r.den_;
 224
 225   normalise ();
 226  exit_func:
 227   return *this;
 228 }
 229
 230 Rational &
 231 Rational::operator /= (Rational r)
 232 {
 233   r.invert ();
 234   return (*this *= r);
 235 }
 236
 237 void
 238 Rational::negate ()
 239 {
 240   sign_ *= -1;
 241 }
 242
 243 Rational&
 244 Rational::operator -= (Rational r)
 245 {
 246   r.negate ();
 247   return (*this += r);
 248 }
 249
 250 /*
 251   be paranoid about overiding libg++ stuff
 252  */
 253 Rational &
 254 Rational::operator = (Rational const &r)
 255 {
 256   copy (r);
 257   return *this;
 258 }
 259
 260 Rational::Rational (Rational const &r)
 261 {
 262   copy (r);
 263 }
 264
 265 Rational::operator String () const
 266 {
 267   return str ();
 268 }
 269
 270 String
 271 Rational::str () const
 272 {
 273   if (infty_b ())
 274     {
 275       String s (sign_ > 0 ? "" : "-" );
 276       return String (s + "infinity");
 277     }
 278   String s (num ());
 279   if (den () != 1 && num ())
 280     s += "/" + String (den ());
 281   return s;
 282 }
 283
 284 int
 285 sign (Rational r)
 286 {
 287   return r.sign ();
 288 }