| 1 | /* | 
|---|
| 2 |  * Complex.java | 
|---|
| 3 |  * | 
|---|
| 4 |  * Copyright (C) 2003-2006 Peter Graves | 
|---|
| 5 |  * $Id: Complex.java 13440 2011-08-05 21:25:10Z ehuelsmann $ | 
|---|
| 6 |  * | 
|---|
| 7 |  * This program is free software; you can redistribute it and/or | 
|---|
| 8 |  * modify it under the terms of the GNU General Public License | 
|---|
| 9 |  * as published by the Free Software Foundation; either version 2 | 
|---|
| 10 |  * of the License, or (at your option) any later version. | 
|---|
| 11 |  * | 
|---|
| 12 |  * This program is distributed in the hope that it will be useful, | 
|---|
| 13 |  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 14 |  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the | 
|---|
| 15 |  * GNU General Public License for more details. | 
|---|
| 16 |  * | 
|---|
| 17 |  * You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
| 18 |  * along with this program; if not, write to the Free Software | 
|---|
| 19 |  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA. | 
|---|
| 20 |  * | 
|---|
| 21 |  * As a special exception, the copyright holders of this library give you | 
|---|
| 22 |  * permission to link this library with independent modules to produce an | 
|---|
| 23 |  * executable, regardless of the license terms of these independent | 
|---|
| 24 |  * modules, and to copy and distribute the resulting executable under | 
|---|
| 25 |  * terms of your choice, provided that you also meet, for each linked | 
|---|
| 26 |  * independent module, the terms and conditions of the license of that | 
|---|
| 27 |  * module.  An independent module is a module which is not derived from | 
|---|
| 28 |  * or based on this library.  If you modify this library, you may extend | 
|---|
| 29 |  * this exception to your version of the library, but you are not | 
|---|
| 30 |  * obligated to do so.  If you do not wish to do so, delete this | 
|---|
| 31 |  * exception statement from your version. | 
|---|
| 32 |  */ | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 | package org.armedbear.lisp; | 
|---|
| 35 |  | 
|---|
| 36 | import static org.armedbear.lisp.Lisp.*; | 
|---|
| 37 |  | 
|---|
| 38 | public final class Complex extends LispObject | 
|---|
| 39 | { | 
|---|
| 40 |   public final LispObject realpart; | 
|---|
| 41 |   public final LispObject imagpart; | 
|---|
| 42 |  | 
|---|
| 43 |   private Complex(LispObject realpart, LispObject imagpart) | 
|---|
| 44 |   { | 
|---|
| 45 |     this.realpart = realpart; | 
|---|
| 46 |     this.imagpart = imagpart; | 
|---|
| 47 |   } | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 |   public static LispObject getInstance(LispObject realpart, | 
|---|
| 50 |                                        LispObject imagpart) | 
|---|
| 51 |  | 
|---|
| 52 |   { | 
|---|
| 53 |     if (!realpart.realp()) | 
|---|
| 54 |       return type_error(realpart, Symbol.REAL); | 
|---|
| 55 |     if (!imagpart.realp()) | 
|---|
| 56 |       return type_error(imagpart, Symbol.REAL); | 
|---|
| 57 |     if (realpart instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 58 |       imagpart = DoubleFloat.coerceToFloat(imagpart); | 
|---|
| 59 |     else if (imagpart instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 60 |       realpart = DoubleFloat.coerceToFloat(realpart); | 
|---|
| 61 |     else if (realpart instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 62 |       imagpart = SingleFloat.coerceToFloat(imagpart); | 
|---|
| 63 |     else if (imagpart instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 64 |       realpart = SingleFloat.coerceToFloat(realpart); | 
|---|
| 65 |     if (imagpart instanceof Fixnum) | 
|---|
| 66 |       { | 
|---|
| 67 |         if (((Fixnum)imagpart).value == 0) | 
|---|
| 68 |           return realpart; | 
|---|
| 69 |       } | 
|---|
| 70 |     return new Complex(realpart, imagpart); | 
|---|
| 71 |   } | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |   public LispObject getRealPart() | 
|---|
| 74 |   { | 
|---|
| 75 |     return realpart; | 
|---|
| 76 |   } | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 |   public LispObject getImaginaryPart() | 
|---|
| 79 |   { | 
|---|
| 80 |     return imagpart; | 
|---|
| 81 |   } | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 |   /** Coerces the complex parts into DoubleFloats | 
|---|
| 84 |    * | 
|---|
| 85 |    * @return a new complex with double-float real and imaginary parts | 
|---|
| 86 |    */ | 
|---|
| 87 |   public LispObject coerceToDoubleFloat() { | 
|---|
| 88 |       return getInstance(DoubleFloat.coerceToFloat(realpart), | 
|---|
| 89 |                          DoubleFloat.coerceToFloat(imagpart)); | 
|---|
| 90 |   } | 
|---|
| 91 |  | 
|---|
| 92 |   @Override | 
|---|
| 93 |   public LispObject typeOf() | 
|---|
| 94 |   { | 
|---|
| 95 |     return Symbol.COMPLEX; | 
|---|
| 96 |   } | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 |   @Override | 
|---|
| 99 |   public LispObject classOf() | 
|---|
| 100 |   { | 
|---|
| 101 |     return BuiltInClass.COMPLEX; | 
|---|
| 102 |   } | 
|---|
| 103 |  | 
|---|
| 104 |   @Override | 
|---|
| 105 |   public LispObject typep(LispObject type) | 
|---|
| 106 |   { | 
|---|
| 107 |     if (type == Symbol.COMPLEX) | 
|---|
| 108 |       return T; | 
|---|
| 109 |     if (type == Symbol.NUMBER) | 
|---|
| 110 |       return T; | 
|---|
| 111 |     if (type == BuiltInClass.COMPLEX) | 
|---|
| 112 |       return T; | 
|---|
| 113 |     if (type == BuiltInClass.NUMBER) | 
|---|
| 114 |       return T; | 
|---|
| 115 |     return super.typep(type); | 
|---|
| 116 |   } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 |   @Override | 
|---|
| 119 |   public boolean numberp() | 
|---|
| 120 |   { | 
|---|
| 121 |     return true; | 
|---|
| 122 |   } | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 |   @Override | 
|---|
| 125 |   public boolean eql(LispObject obj) | 
|---|
| 126 |   { | 
|---|
| 127 |     if (this == obj) | 
|---|
| 128 |       return true; | 
|---|
| 129 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 130 |       { | 
|---|
| 131 |         Complex c = (Complex) obj; | 
|---|
| 132 |         return realpart.eql(c.realpart) && imagpart.eql(c.imagpart); | 
|---|
| 133 |       } | 
|---|
| 134 |     return false; | 
|---|
| 135 |   } | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 |   @Override | 
|---|
| 138 |   public boolean equal(LispObject obj) | 
|---|
| 139 |   { | 
|---|
| 140 |     return eql(obj); | 
|---|
| 141 |   } | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 |   @Override | 
|---|
| 144 |   public boolean equalp(LispObject obj) | 
|---|
| 145 |   { | 
|---|
| 146 |     if (this == obj) | 
|---|
| 147 |       return true; | 
|---|
| 148 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 149 |       { | 
|---|
| 150 |         Complex c = (Complex) obj; | 
|---|
| 151 |         return (realpart.isEqualTo(c.realpart) && | 
|---|
| 152 |                 imagpart.isEqualTo(c.imagpart)); | 
|---|
| 153 |       } | 
|---|
| 154 |     if (obj.numberp()) | 
|---|
| 155 |       { | 
|---|
| 156 |         // obj is a number, but not complex. | 
|---|
| 157 |         if (imagpart instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 158 |           { | 
|---|
| 159 |             if (((SingleFloat)imagpart).value == 0) | 
|---|
| 160 |               { | 
|---|
| 161 |                 if (obj instanceof Fixnum) | 
|---|
| 162 |                   return ((Fixnum)obj).value == ((SingleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 163 |                 if (obj instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 164 |                   return ((SingleFloat)obj).value == ((SingleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 165 |               } | 
|---|
| 166 |           } | 
|---|
| 167 |         if (imagpart instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 168 |           { | 
|---|
| 169 |             if (((DoubleFloat)imagpart).value == 0) | 
|---|
| 170 |               { | 
|---|
| 171 |                 if (obj instanceof Fixnum) | 
|---|
| 172 |                   return ((Fixnum)obj).value == ((DoubleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 173 |                 if (obj instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 174 |                   return ((DoubleFloat)obj).value == ((DoubleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 175 |               } | 
|---|
| 176 |           } | 
|---|
| 177 |       } | 
|---|
| 178 |     return false; | 
|---|
| 179 |   } | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |   @Override | 
|---|
| 182 |   public final LispObject incr() | 
|---|
| 183 |   { | 
|---|
| 184 |     return new Complex(realpart.add(Fixnum.ONE), imagpart); | 
|---|
| 185 |   } | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 |   @Override | 
|---|
| 188 |   public final LispObject decr() | 
|---|
| 189 |   { | 
|---|
| 190 |     return new Complex(realpart.subtract(Fixnum.ONE), imagpart); | 
|---|
| 191 |   } | 
|---|
| 192 |  | 
|---|
| 193 |   @Override | 
|---|
| 194 |   public LispObject add(LispObject obj) | 
|---|
| 195 |   { | 
|---|
| 196 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 197 |       { | 
|---|
| 198 |         Complex c = (Complex) obj; | 
|---|
| 199 |         return getInstance(realpart.add(c.realpart), imagpart.add(c.imagpart)); | 
|---|
| 200 |       } | 
|---|
| 201 |     return getInstance(realpart.add(obj), imagpart); | 
|---|
| 202 |   } | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 |   @Override | 
|---|
| 205 |   public LispObject subtract(LispObject obj) | 
|---|
| 206 |   { | 
|---|
| 207 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 208 |       { | 
|---|
| 209 |         Complex c = (Complex) obj; | 
|---|
| 210 |         return getInstance(realpart.subtract(c.realpart), | 
|---|
| 211 |                            imagpart.subtract(c.imagpart)); | 
|---|
| 212 |       } | 
|---|
| 213 |     return getInstance(realpart.subtract(obj), imagpart); | 
|---|
| 214 |   } | 
|---|
| 215 |  | 
|---|
| 216 |   @Override | 
|---|
| 217 |   public LispObject multiplyBy(LispObject obj) | 
|---|
| 218 |   { | 
|---|
| 219 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 220 |       { | 
|---|
| 221 |         LispObject a = realpart; | 
|---|
| 222 |         LispObject b = imagpart; | 
|---|
| 223 |         LispObject c = ((Complex)obj).getRealPart(); | 
|---|
| 224 |         LispObject d = ((Complex)obj).getImaginaryPart(); | 
|---|
| 225 |         // xy = (ac - bd) + i(ad + bc) | 
|---|
| 226 |         // real part = ac - bd | 
|---|
| 227 |         // imag part = ad + bc | 
|---|
| 228 |         LispObject ac = a.multiplyBy(c); | 
|---|
| 229 |         LispObject bd = b.multiplyBy(d); | 
|---|
| 230 |         LispObject ad = a.multiplyBy(d); | 
|---|
| 231 |         LispObject bc = b.multiplyBy(c); | 
|---|
| 232 |         return Complex.getInstance(ac.subtract(bd), ad.add(bc)); | 
|---|
| 233 |       } | 
|---|
| 234 |     return Complex.getInstance(realpart.multiplyBy(obj), | 
|---|
| 235 |                                imagpart.multiplyBy(obj)); | 
|---|
| 236 |   } | 
|---|
| 237 |  | 
|---|
| 238 |   @Override | 
|---|
| 239 |   public LispObject divideBy(LispObject obj) | 
|---|
| 240 |   { | 
|---|
| 241 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 242 |       { | 
|---|
| 243 |         LispObject a = realpart; | 
|---|
| 244 |         LispObject b = imagpart; | 
|---|
| 245 |         LispObject c = ((Complex)obj).getRealPart(); | 
|---|
| 246 |         LispObject d = ((Complex)obj).getImaginaryPart(); | 
|---|
| 247 |         LispObject ac = a.multiplyBy(c); | 
|---|
| 248 |         LispObject bd = b.multiplyBy(d); | 
|---|
| 249 |         LispObject bc = b.multiplyBy(c); | 
|---|
| 250 |         LispObject ad = a.multiplyBy(d); | 
|---|
| 251 |         LispObject denominator = c.multiplyBy(c).add(d.multiplyBy(d)); | 
|---|
| 252 |         return Complex.getInstance(ac.add(bd).divideBy(denominator), | 
|---|
| 253 |                                    bc.subtract(ad).divideBy(denominator)); | 
|---|
| 254 |       } | 
|---|
| 255 |     return Complex.getInstance(realpart.divideBy(obj), | 
|---|
| 256 |                                imagpart.divideBy(obj)); | 
|---|
| 257 |   } | 
|---|
| 258 |  | 
|---|
| 259 |   @Override | 
|---|
| 260 |   public boolean isEqualTo(LispObject obj) | 
|---|
| 261 |   { | 
|---|
| 262 |     if (obj instanceof Complex) | 
|---|
| 263 |       { | 
|---|
| 264 |         Complex c = (Complex) obj; | 
|---|
| 265 |         return (realpart.isEqualTo(c.realpart) && | 
|---|
| 266 |                 imagpart.isEqualTo(c.imagpart)); | 
|---|
| 267 |       } | 
|---|
| 268 |     if (obj.numberp()) | 
|---|
| 269 |       { | 
|---|
| 270 |         // obj is a number, but not complex. | 
|---|
| 271 |         if (imagpart instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 272 |           { | 
|---|
| 273 |             if (((SingleFloat)imagpart).value == 0) | 
|---|
| 274 |               { | 
|---|
| 275 |                 if (obj instanceof Fixnum) | 
|---|
| 276 |                   return ((Fixnum)obj).value == ((SingleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 277 |                 if (obj instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 278 |                   return ((SingleFloat)obj).value == ((SingleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 279 |                 if (obj instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 280 |                   return ((DoubleFloat)obj).value == ((SingleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 281 |               } | 
|---|
| 282 |           } | 
|---|
| 283 |         if (imagpart instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 284 |           { | 
|---|
| 285 |             if (((DoubleFloat)imagpart).value == 0) | 
|---|
| 286 |               { | 
|---|
| 287 |                 if (obj instanceof Fixnum) | 
|---|
| 288 |                   return ((Fixnum)obj).value == ((DoubleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 289 |                 if (obj instanceof SingleFloat) | 
|---|
| 290 |                   return ((SingleFloat)obj).value == ((DoubleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 291 |                 if (obj instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 292 |                   return ((DoubleFloat)obj).value == ((DoubleFloat)realpart).value; | 
|---|
| 293 |               } | 
|---|
| 294 |           } | 
|---|
| 295 |         return false; | 
|---|
| 296 |       } | 
|---|
| 297 |     type_error(obj, Symbol.NUMBER); | 
|---|
| 298 |     // Not reached. | 
|---|
| 299 |     return false; | 
|---|
| 300 |   } | 
|---|
| 301 |  | 
|---|
| 302 |   @Override | 
|---|
| 303 |   public boolean isNotEqualTo(LispObject obj) | 
|---|
| 304 |   { | 
|---|
| 305 |     return !isEqualTo(obj); | 
|---|
| 306 |   } | 
|---|
| 307 |  | 
|---|
| 308 |   @Override | 
|---|
| 309 |   public LispObject ABS() | 
|---|
| 310 |   { | 
|---|
| 311 |     if (realpart.zerop()) | 
|---|
| 312 |       return imagpart.ABS(); | 
|---|
| 313 |     double real = DoubleFloat.coerceToFloat(realpart).value; | 
|---|
| 314 |     double imag = DoubleFloat.coerceToFloat(imagpart).value; | 
|---|
| 315 |     if (realpart instanceof DoubleFloat) | 
|---|
| 316 |       return new DoubleFloat(Math.hypot(real, imag)); | 
|---|
| 317 |     else | 
|---|
| 318 |       return new SingleFloat((float)Math.hypot(real, imag)); | 
|---|
| 319 |   } | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 |   @Override | 
|---|
| 322 |   public boolean zerop() | 
|---|
| 323 |   { | 
|---|
| 324 |     return realpart.zerop() && imagpart.zerop(); | 
|---|
| 325 |   } | 
|---|
| 326 |  | 
|---|
| 327 |   @Override | 
|---|
| 328 |   public LispObject COMPLEXP() | 
|---|
| 329 |   { | 
|---|
| 330 |     return T; | 
|---|
| 331 |   } | 
|---|
| 332 |  | 
|---|
| 333 |   @Override | 
|---|
| 334 |   public int sxhash() | 
|---|
| 335 |   { | 
|---|
| 336 |     return (mix(realpart.sxhash(), imagpart.sxhash()) & 0x7fffffff); | 
|---|
| 337 |   } | 
|---|
| 338 |  | 
|---|
| 339 |   @Override | 
|---|
| 340 |   public int psxhash() | 
|---|
| 341 |   { | 
|---|
| 342 |     return (mix(realpart.psxhash(), imagpart.psxhash()) & 0x7fffffff); | 
|---|
| 343 |   } | 
|---|
| 344 |  | 
|---|
| 345 |   @Override | 
|---|
| 346 |   public String printObject() | 
|---|
| 347 |   { | 
|---|
| 348 |     StringBuilder sb = new StringBuilder("#C("); | 
|---|
| 349 |     sb.append(realpart.printObject()); | 
|---|
| 350 |     sb.append(' '); | 
|---|
| 351 |     sb.append(imagpart.printObject()); | 
|---|
| 352 |     sb.append(')'); | 
|---|
| 353 |     return sb.toString(); | 
|---|
| 354 |   } | 
|---|
| 355 | } | 
|---|