]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - flower/rational.cc
Run `make grand-replace'.
[lilypond.git] / flower / rational.cc
index df18b4cbcd57cf5b0ecd2d8368d36d667e576698..a1a87fb29e808b12dea0627cb23e9abb1287e524 100644 (file)
 /*
   rational.cc -- implement Rational
-  
+
   source file of the Flower Library
 
-  (c) 1997 Han-Wen Nienhuys <hanwen@stack.nl>
+  (c) 1997--2008 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
 */
-#include <stdlib.h>
+
 #include "rational.hh"
-#include "string.hh"
-#include "string-convert.hh"  
-#include "libc-extension.hh"
 
-Rational::operator bool () const
-{
-  return sign_;
-}
+#include <cmath>
+#include <cassert>
+#include <cstdlib>
+using namespace std;
 
-Rational::operator int () const
-{
-  return sign_ * num_ / den_;
-}
+#include "string-convert.hh"
+#include "libc-extension.hh"
 
-Rational::operator double () const
+double
+Rational::to_double () const
 {
-  return (double)sign_ * num_ / den_;
+  if (sign_ == -1 || sign_ == 1 || sign_ == 0)
+    return ((double)sign_) * num_ / den_;
+  if (sign_ == -2)
+    return -HUGE_VAL;
+  else if (sign_ == 2)
+    return HUGE_VAL;
+  else
+    assert (false);
+
+  return 0.0;
 }
 
+
+#ifdef STREAM_SUPPORT
 ostream &
 operator << (ostream &o, Rational r)
 {
-  o <<  r.str ();
+  o << r.string ();
   return o;
 }
+#endif
 
-
+Rational
+Rational::abs () const
+{
+  return Rational (num_, den_);
+}
 
 Rational
-Rational::truncated () const
+Rational::trunc_rat () const
 {
-  return Rational(num_ - (num_ % den_), den_);
+  if (is_infinity())
+    return *this;
+  return Rational ((num_ - (num_ % den_)) * sign_, den_);
 }
 
 Rational::Rational ()
 {
-  sign_ = 1;
+  sign_ = 0;
   num_ = den_ = 1;
 }
 
-Rational::Rational (int n, int d)
+Rational::Rational (I64 n, I64 d)
 {
   sign_ = ::sign (n) * ::sign (d);
-  num_ = abs (n);
-  den_ = abs (d);
-  normalise ();
+  num_ = ::abs (n);
+  den_ = ::abs (d);
+  normalize ();
 }
 
+Rational::Rational (I64 n)
+{
+  sign_ = ::sign (n);
+  num_ = ::abs (n);
+  den_ = 1;
+}
 
-static
-int gcd (int a, int b)
+Rational::Rational (U64 n)
 {
-  int t;
-  while ((t = a % b))
-    {
-      a = b;
-      b = t;
-    }
-  return b;
+  sign_ = 1;
+  num_ = n;
+  den_ = 1;
 }
 
-static
-int lcm (int a, int b)
+Rational::Rational (int n)
 {
-  return abs (a*b / gcd (a,b));
+  sign_ = ::sign (n);
+  num_ = ::abs (n);
+  den_ = 1;
 }
 
+
 void
 Rational::set_infinite (int s)
 {
-  sign_ = ::sign (s) * 2; 
+  sign_ = ::sign (s) * 2;
+  num_ = 1;
 }
 
 Rational
 Rational::operator - () const
 {
-  Rational r(*this);
+  Rational r (*this);
   r.negate ();
   return r;
 }
 
+Rational
+Rational::div_rat (Rational div) const
+{
+  Rational r (*this);
+  r /= div;
+  return r.trunc_rat ();
+}
+
+Rational
+Rational::mod_rat (Rational div) const
+{
+  Rational r (*this);
+  r = (r / div - r.div_rat (div)) * div;
+  return r;
+}
+
+
+/*
+  copy & paste from scm_gcd (GUILE).
+ */
+static I64
+gcd (I64 u, I64 v)
+{
+  I64 result = 0;
+  if (u == 0)
+    result = v;
+  else if (v == 0)
+    result = u;
+  else
+    {
+      I64 k = 1;
+      I64 t;
+      /* Determine a common factor 2^k */
+      while (!(1 & (u | v)))
+       {
+         k <<= 1;
+         u >>= 1;
+         v >>= 1;
+       }
+      /* Now, any factor 2^n can be eliminated */
+      if (u & 1)
+       t = -v;
+      else
+       {
+         t = u;
+       b3:
+         t = t >> 1;
+       }
+      if (!(1 & t))
+       goto b3;
+      if (t > 0)
+       u = t;
+      else
+       v = -t;
+      t = u - v;
+      if (t != 0)
+       goto b3;
+      result = u * k;
+    }
+
+  return result;
+}
+
+
 void
-Rational::normalise ()
+Rational::normalize ()
 {
   if (!sign_)
     {
       den_ = 1;
       num_ = 0;
-      return ;
     }
-  if (!den_)
-    sign_ = 2;
-  if (!num_)
-    sign_ = 0;
-
-  int g = gcd (num_ , den_);
+  else if (!den_)
+    {
+      sign_ = 2;
+      num_ = 1;
+    }
+  else if (!num_)
+    {
+      sign_ = 0;
+      den_ = 1;
+    }
+  else
+    {
+      I64 g = gcd (num_, den_);
 
-  num_ /= g;
-  den_ /= g;
+      num_ /= g;
+      den_ /= g;
+    }
 }
-
 int
 Rational::sign () const
 {
   return ::sign (sign_);
 }
 
-bool
-Rational::infty_b () const
-{
-  return abs (sign_) > 1;
-}
-
 int
 Rational::compare (Rational const &r, Rational const &s)
 {
@@ -127,85 +209,92 @@ Rational::compare (Rational const &r, Rational const &s)
     return -1;
   else if (r.sign_ > s.sign_)
     return 1;
-  else if (r.infty_b ())
+  else if (r.is_infinity ())
     return 0;
-
-  return  (r - s).sign ();
+  else if (r.sign_ == 0)
+    return 0;
+  return r.sign_ * ::sign ((I64) (r.num_ * s.den_) - (I64) (s.num_ * r.den_));
 }
 
 int
 compare (Rational const &r, Rational const &s)
 {
-  return Rational::compare (r, s );
+  return Rational::compare (r, s);
+}
+
+Rational &
+Rational::operator %= (Rational r)
+{
+  *this = mod_rat (r);
+  return *this;
 }
 
 Rational &
 Rational::operator += (Rational r)
 {
-  if (infty_b ())
+  if (is_infinity ())
     ;
-  else if (r.infty_b ())
-    {
-      *this = r;
-    }
-  else 
+  else if (r.is_infinity ())
+    *this = r;
+  else
     {
-      int n = sign_ * num_ *r.den_ + r.sign_ * den_ * r.num_;
-      int d = den_ * r.den_;
-      sign_ =  ::sign (n) * ::sign(d);
-      num_ = abs (n);
-      den_ = abs (d);
-      normalise ();
+      I64 lcm = (den_ / gcd (r.den_, den_)) * r.den_;
+      I64 n = sign_ * num_ * (lcm / den_) + r.sign_ * r.num_ * (lcm / r.den_);
+      I64 d = lcm;
+      sign_ = ::sign (n) * ::sign (d);
+      num_ = ::abs (n);
+      den_ = ::abs (d);
+      normalize ();
     }
   return *this;
 }
-    
 
 /*
   copied from libg++ 2.8.0
- */ 
-Rational::Rational(double x)
+*/
+Rational::Rational (double x)
 {
-  num_ = 0;
-  den_ = 1;
   if (x != 0.0)
     {
       sign_ = ::sign (x);
       x *= sign_;
 
-      const long shift = 15;         // a safe shift per step
-      const double width = 32768.0;  // = 2^shift
-      const int maxiter = 20;        // ought not be necessary, but just in case,
-      // max 300 bits of precision
       int expt;
-      double mantissa = frexp(x, &expt);
-      long exponent = expt;
-      double intpart;
-      int k = 0;
-      while (mantissa != 0.0 && k++ < maxiter)
-       {
-         mantissa *= width;
-         mantissa = modf(mantissa, &intpart);
-         num_ <<= shift;
-         num_ += (long)intpart;
-         exponent -= shift;
-       }
-      if (exponent > 0)
-       num_ <<= exponent;
-      else if (exponent < 0)
-       den_ <<= -exponent;
-    } else {
-      sign_ =  0;
+      double mantissa = frexp (x, &expt);
+
+      const int FACT = 1 << 20;
+
+      /*
+       Thanks to Afie for this too simple  idea.
+
+       do not blindly substitute by libg++ code, since that uses
+       arbitrary-size integers.  The rationals would overflow too
+       easily.
+      */
+
+      num_ = (U64) (mantissa * FACT);
+      den_ = (U64) FACT;
+      normalize ();
+      if (expt < 0)
+       den_ <<= -expt;
+      else
+       num_ <<= expt;
+      normalize ();
+    }
+  else
+    {
+      num_ = 0;
+      den_ = 1;
+      sign_ = 0;
+      normalize ();
     }
-  normalise();
 }
 
-
 void
 Rational::invert ()
 {
-  int r (num_);
-  num_  = den_;
+  I64 r (num_);
+  num_ = den_;
   den_ = r;
 }
 
@@ -213,8 +302,8 @@ Rational &
 Rational::operator *= (Rational r)
 {
   sign_ *= ::sign (r.sign_);
-  if (r.infty_b ())
-    {  
+  if (r.is_infinity ())
+    {
       sign_ = sign () * 2;
       goto exit_func;
     }
@@ -222,11 +311,11 @@ Rational::operator *= (Rational r)
   num_ *= r.num_;
   den_ *= r.den_;
 
-  normalise ();
+  normalize ();
  exit_func:
   return *this;
 }
-  
+
 Rational &
 Rational::operator /= (Rational r)
 {
@@ -240,49 +329,42 @@ Rational::negate ()
   sign_ *= -1;
 }
 
-Rational&
+Rational &
 Rational::operator -= (Rational r)
 {
   r.negate ();
   return (*this += r);
 }
 
-/*
-  be paranoid about overiding libg++ stuff
- */
-Rational &
-Rational::operator = (Rational const &r)
-{
-  copy (r);
-  return *this;
-}
-
-Rational::Rational (Rational const &r)
-{
-  copy (r);
-}
-
-Rational::operator String () const
+string
+Rational::to_string () const
 {
-  return str ();
-}
-
-String
-Rational::str () const
-{
-  if (infty_b ())
+  if (is_infinity ())
     {
-      String s (sign_ > 0 ? "" : "-" );
-      return String (s + "infinity");
+      string s (sign_ > 0 ? "" : "-");
+      return string (s + "infinity");
     }
-  String s (num ());
+
+  string s = ::to_string (num ());
   if (den () != 1 && num ())
-    s += "/" + String (den ());
+    s += "/" + ::to_string (den ());
   return s;
 }
 
+int
+Rational::to_int () const
+{
+  return (int) num () / den ();
+}
+
 int
 sign (Rational r)
 {
   return r.sign ();
 }
+
+bool
+Rational::is_infinity () const
+{
+  return sign_ == 2 || sign_ == -2;
+}