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