Alex Mikhalev
6 years ago
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use std::collections::BTreeMap; |
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use std::fmt; |
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use super::Scalar; |
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use super::eqn::Eqns; |
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use super::unknown::{Unknown, Unknowns, UnknownSet}; |
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#[derive(Clone, Debug, PartialEq)] |
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pub enum Expr { |
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Unkn(Unknown), |
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Const(Scalar), |
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Sum(Exprs), |
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Neg(Box<Expr>), |
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Product(Exprs), |
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Div(Box<Expr>, Box<Expr>), |
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} |
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pub type Exprs = Vec<Expr>; |
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impl Unknowns for Exprs { |
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fn unknowns(&self) -> UnknownSet { |
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self.iter().flat_map(|e: &Expr| e.unknowns()).collect() |
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} |
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fn has_unknowns(&self) -> bool { |
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self.iter().any(|e: &Expr| e.has_unknowns()) |
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} |
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fn has_unknown(&self, u: Unknown) -> bool { |
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self.iter().any(|e: &Expr| e.has_unknown(u)) |
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} |
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} |
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fn write_separated_exprs(es: &Exprs, f: &mut fmt::Formatter, sep: &str) -> fmt::Result { |
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let mut is_first = true; |
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for e in es { |
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if is_first { |
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is_first = false; |
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} else { |
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write!(f, "{}", sep)? |
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} |
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write!(f, "({})", e)? |
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} |
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Ok(()) |
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} |
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fn remove_common_terms(l: &mut Vec<Expr>, r: &mut Vec<Expr>) -> Vec<Expr> { |
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let common: Vec<_> = l.drain_filter(|e| r.contains(e)).collect(); |
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common.iter().for_each(|e| { |
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r.remove_item(e); |
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}); |
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common |
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} |
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fn remove_term(terms: &mut Vec<Expr>, term: &Expr) -> Option<Expr> { |
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terms.remove_item(term) |
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} |
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fn sum_fold(l: Expr, r: Expr) -> Expr { |
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use Expr::*; |
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match (l, r) { |
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(Const(lc), Const(rc)) => Const(lc + rc), |
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(Const(c), o) | (o, Const(c)) if relative_eq!(c, 0.) => o, |
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(Product(mut l), Product(mut r)) => { |
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let comm = remove_common_terms(&mut l, &mut r); |
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if comm.is_empty() { |
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Expr::new_sum(Product(l), Product(r)) |
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} else { |
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Expr::new_product(Product(comm), Expr::new_sum(Product(l), Product(r))) |
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} |
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} |
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(Product(mut l), r) | (r, Product(mut l)) => { |
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let comm = remove_term(&mut l, &r); |
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match comm { |
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Some(_) => Expr::new_product(r, Expr::new_sum(Product(l), Const(1.))), |
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None => Expr::new_sum(Product(l), r), |
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} |
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} |
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|
(l, r) => Expr::new_sum(l, r), |
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} |
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} |
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fn group_sum(es: Exprs) -> Exprs { |
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use Expr::*; |
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let mut common: BTreeMap<UnknownSet, Expr> = BTreeMap::new(); |
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for e in es { |
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let unkns = e.unknowns(); |
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match common.get_mut(&unkns) { |
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None => { |
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match e { |
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Const(c) if relative_eq!(c, 0.) => (), |
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e => { |
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common.insert(unkns, e); |
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} |
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}; |
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} |
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Some(existing) => { |
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match existing { |
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Sum(ref mut es) => { |
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// already failed at merging, so just add it to the list
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es.push(e); |
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} |
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other => { |
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*other = sum_fold(other.clone(), e); |
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} |
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}; |
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} |
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}; |
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} |
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for c in common.values() { |
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trace!("group sum value: {}", c); |
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} |
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common.into_iter().map(|(_, v)| v).collect() |
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} |
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fn product_fold(l: Expr, r: Expr) -> Expr { |
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use Expr::*; |
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match (l, r) { |
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|
(Const(lc), Const(rc)) => Const(lc * rc), |
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|
(Const(c), o) | (o, Const(c)) if relative_eq!(c, 1.) => o, |
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|
(Const(c), _) | (_, Const(c)) if relative_eq!(c, 0.) => Const(0.), |
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|
(Div(num, den), mul) | (mul, Div(num, den)) => { |
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if mul == *den { |
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*num |
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} else { |
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Expr::Div(Box::new(Expr::Product(vec![*num, mul])), den).simplify() |
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} |
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} |
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(Product(mut ls), Product(mut rs)) => { |
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ls.append(&mut rs); |
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Product(ls) |
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}, |
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|
(Product(mut ps), o) | (o, Product(mut ps)) => { |
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ps.push(o); |
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Product(ps) |
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}, |
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|
(l, r) => Expr::new_product(l, r), |
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} |
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} |
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fn group_product(es: Exprs) -> Exprs { |
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use Expr::*; |
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let es2 = es.clone(); |
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let mut consts: Option<Scalar> = None; |
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let mut other = Exprs::new(); |
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for e in es { |
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let unkns = e.unknowns(); |
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match e {
|
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Const(c) => match consts { |
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None => consts = Some(c), |
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Some(cs) => consts = Some(c * cs), |
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} |
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e => { |
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other.push(e) |
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} |
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} |
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} |
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|
if let Some(cs) = consts {
|
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|
if relative_eq!(cs, 0.0) { |
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|
other.clear(); |
||||||
|
other.push(Const(0.0)) |
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|
} else if relative_ne!(cs, 1.0) { |
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|
other.push(Const(cs))
|
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|
} |
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}; |
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|
trace!("group product: {:?} => {:?}", es2, other); |
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|
other |
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} |
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|
fn distribute_product_sums(mut es: Exprs) -> Expr { |
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let es_pre = es.clone(); |
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use itertools::Itertools; |
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use Expr::*; |
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for e in &mut es { |
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*e = e.clone().distribute(); |
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} |
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let sums = es |
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.drain_filter(|e| match e { |
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Sum(_) => true, |
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_ => false, |
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}) |
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|
.map(|e| { |
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|
trace!("sum in product: {}", e); |
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match e.simplify() { |
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Sum(es) => es, |
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o => vec![o], |
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} |
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}); |
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|
let products: Vec<_> = sums.multi_cartesian_product().collect(); |
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|
if products.is_empty() { |
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|
trace!("distribute_product_sums: no sums to distribute"); |
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|
return Product(es); |
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} |
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|
let sums = products |
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|
.into_iter() |
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|
.map(|mut prod| { |
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|
prod.extend(es.clone()); |
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|
trace!("prod: {}", Product(prod.clone())); |
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|
Product(prod) |
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}) |
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|
.collect(); |
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let res = Sum(sums); |
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trace!("distribute_product_sums: {} => {}", Product(es_pre), res); |
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|
res |
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} |
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|
impl Unknowns for Expr { |
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fn unknowns(&self) -> UnknownSet { |
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use Expr::*; |
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match self { |
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|
Unkn(u) => u.unknowns(), |
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|
Const(_) => UnknownSet::default(), |
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|
Sum(es) | Product(es) => es.unknowns(), |
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|
Div(l, r) => l.unknowns().union(&r.unknowns()).cloned().collect(), |
||||||
|
Neg(e) => e.unknowns(), |
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} |
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|
} |
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|
fn has_unknowns(&self) -> bool { |
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use Expr::*; |
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match self { |
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|
Unkn(u) => u.has_unknowns(), |
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|
Const(_) => false, |
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|
Sum(es) | Product(es) => es.has_unknowns(), |
||||||
|
Div(l, r) => l.has_unknowns() || r.has_unknowns(), |
||||||
|
Neg(e) => e.has_unknowns(), |
||||||
|
} |
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|
} |
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|
fn has_unknown(&self, u: Unknown) -> bool { |
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|
use Expr::*; |
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match self { |
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|
Unkn(u1) => u1.has_unknown(u), |
||||||
|
Const(_) => false, |
||||||
|
Sum(es) | Product(es) => es.has_unknown(u), |
||||||
|
Div(l, r) => l.has_unknown(u) || r.has_unknown(u), |
||||||
|
Neg(e) => e.has_unknown(u), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
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|
} |
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|
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impl Expr { |
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pub fn new_sum(e1: Expr, e2: Expr) -> Expr { |
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|
Expr::Sum(vec![e1, e2]) |
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|
} |
||||||
|
pub fn new_product(e1: Expr, e2: Expr) -> Expr { |
||||||
|
Expr::Product(vec![e1, e2]) |
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|
} |
||||||
|
pub fn new_neg(e1: Expr) -> Expr { |
||||||
|
Expr::Neg(Box::new(e1)) |
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|
} |
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|
pub fn new_div(num: Expr, den: Expr) -> Expr { |
||||||
|
Expr::Div(Box::new(num), Box::new(den)) |
||||||
|
} |
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|
pub fn new_minus(e1: Expr, e2: Expr) -> Expr { |
||||||
|
Expr::Sum(vec![e1, Expr::new_neg(e2)]) |
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|
} |
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|
pub fn new_inv(den: Expr) -> Expr { |
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|
Expr::new_div(Expr::Const(1.), den) |
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|
} |
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|
pub fn is_zero(self) -> bool { |
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|
use Expr::*; |
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|
match self.simplify() { |
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|
Const(c) => relative_eq!(c, 0.), |
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|
_ => false, |
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} |
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|
} |
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|
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||||||
|
pub fn is_one(self) -> bool { |
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|
use Expr::*; |
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|
match self.simplify() { |
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|
Const(c) => relative_eq!(c, 1.), |
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|
_ => false, |
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|
} |
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|
} |
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|
|
||||||
|
pub fn evaluate_with(self, eqns: &Eqns) -> Expr { |
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|
use Expr::*; |
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|
for eqn in &eqns.0 { |
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|
if self == eqn.0 { |
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|
return eqn.1.clone(); |
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} |
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} |
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|
match self { |
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Sum(mut es) => { |
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for e in &mut es { |
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|
*e = e.clone().evaluate_with(eqns); |
||||||
|
} |
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|
Sum(es) |
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|
} |
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|
Product(mut es) => { |
||||||
|
for e in &mut es { |
||||||
|
*e = e.clone().evaluate_with(eqns); |
||||||
|
} |
||||||
|
Product(es) |
||||||
|
} |
||||||
|
Neg(mut e) => { |
||||||
|
*e = e.evaluate_with(eqns); |
||||||
|
Neg(e) |
||||||
|
} |
||||||
|
Div(mut num, mut den) => { |
||||||
|
*num = num.evaluate_with(eqns); |
||||||
|
*den = den.evaluate_with(eqns); |
||||||
|
Div(num, den) |
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|
} |
||||||
|
other => other, |
||||||
|
} |
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|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn simplify(self) -> Expr { |
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|
use Expr::*; |
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match self { |
||||||
|
Sum(es) => { |
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|
let pre_new_es = es.clone(); |
||||||
|
let mut new_es: Vec<_> = es |
||||||
|
.into_iter() |
||||||
|
.map(|e| e.simplify()) |
||||||
|
.flat_map(|e| match e { |
||||||
|
Sum(more_es) => more_es, |
||||||
|
other => vec![other], |
||||||
|
}) |
||||||
|
.collect(); |
||||||
|
new_es = group_sum(new_es); |
||||||
|
trace!( |
||||||
|
"simplify sum {} => {}", |
||||||
|
Sum(pre_new_es), |
||||||
|
Sum(new_es.clone()) |
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|
); |
||||||
|
|
||||||
|
match new_es.len() { |
||||||
|
0 => Const(0.), // none
|
||||||
|
1 => new_es.into_iter().next().unwrap(), // one
|
||||||
|
_ => Sum(new_es), // many
|
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
Product(es) => { |
||||||
|
let pre_new_es = es.clone(); |
||||||
|
let new_es: Vec<_> = es |
||||||
|
.into_iter() |
||||||
|
.map(|e| e.simplify()) |
||||||
|
.flat_map(|e| match e { |
||||||
|
Product(more_es) => more_es, |
||||||
|
other => vec![other], |
||||||
|
}) |
||||||
|
.collect(); |
||||||
|
let new_es = group_product(new_es); |
||||||
|
trace!( |
||||||
|
"simplify product {} => {}", |
||||||
|
Product(pre_new_es), |
||||||
|
Product(new_es.clone()) |
||||||
|
); |
||||||
|
match new_es.len() { |
||||||
|
0 => Const(1.), // none
|
||||||
|
1 => new_es.into_iter().next().unwrap(), // one
|
||||||
|
_ => Product(new_es), // many
|
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
Neg(mut v) => { |
||||||
|
*v = v.simplify(); |
||||||
|
trace!("simplify neg {}", Neg(v.clone())); |
||||||
|
match v { |
||||||
|
box Const(c) => Const(-c), |
||||||
|
box Neg(v) => *v, |
||||||
|
box Product(mut es) => { |
||||||
|
es.push(Const(-1.)); |
||||||
|
Product(es).simplify() |
||||||
|
} |
||||||
|
e => Product(vec![Const(-1.), *e]), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
Div(mut num, mut den) => { |
||||||
|
*num = num.simplify(); |
||||||
|
*den = den.simplify(); |
||||||
|
trace!("simplify div {}", Div(num.clone(), den.clone())); |
||||||
|
match (num, den) { |
||||||
|
(box Const(num), box Const(den)) => Const(num / den), |
||||||
|
(num, box Const(den)) => { |
||||||
|
if relative_eq!(den, 1.) { |
||||||
|
*num |
||||||
|
} else { |
||||||
|
Expr::new_product(*num, Const(1. / den)) |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
(num, box Div(dennum, denden)) => { |
||||||
|
Div(Box::new(Product(vec![*num, *denden])), dennum).simplify() |
||||||
|
} |
||||||
|
(box Product(mut es), box den) => match es.remove_item(&den) { |
||||||
|
Some(_) => Product(es), |
||||||
|
None => Expr::new_div(Product(es), den), |
||||||
|
}, |
||||||
|
(num, den) => { |
||||||
|
if num == den { |
||||||
|
Expr::Const(1.) |
||||||
|
} else { |
||||||
|
Div(num, den) |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
e => e, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn distribute(self) -> Expr { |
||||||
|
use Expr::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Sum(mut es) => { |
||||||
|
let es_pre = es.clone(); |
||||||
|
for e in &mut es { |
||||||
|
*e = e.clone().distribute(); |
||||||
|
} |
||||||
|
let res = Sum(es); |
||||||
|
trace!("distribute sum {} => {}", Sum(es_pre), res); |
||||||
|
res |
||||||
|
} |
||||||
|
Product(es) => distribute_product_sums(es), |
||||||
|
Div(mut num, mut den) => { |
||||||
|
*num = num.distribute(); |
||||||
|
*den = den.distribute(); |
||||||
|
match (num, den) { |
||||||
|
(box Sum(es), box den) => Sum(es |
||||||
|
.into_iter() |
||||||
|
.map(|e| Expr::new_div(e, den.clone())) |
||||||
|
.collect()), |
||||||
|
(mut num, mut den) => Div(num, den), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
Neg(v) => match v { |
||||||
|
// box Sum(mut l, mut r) => {
|
||||||
|
// *l = Neg(l.clone()).distribute();
|
||||||
|
// *r = Neg(r.clone()).distribute();
|
||||||
|
// Sum(l, r)
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// box Product(mut l, r) => {
|
||||||
|
// *l = Neg(l.clone()).distribute();
|
||||||
|
// Product(l, r)
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
box Neg(v) => v.distribute(), |
||||||
|
box Div(mut num, mut den) => { |
||||||
|
*num = Neg(num.clone()).distribute(); |
||||||
|
*den = Neg(den.clone()).distribute(); |
||||||
|
Div(num, den) |
||||||
|
} |
||||||
|
e => Neg(e), |
||||||
|
}, |
||||||
|
e => e, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl fmt::Display for Expr { |
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
||||||
|
use Expr::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Unkn(u) => write!(f, "{}", u), |
||||||
|
Const(c) => write!(f, "{}", c), |
||||||
|
Sum(es) => write_separated_exprs(es, f, " + "), |
||||||
|
Product(es) => write_separated_exprs(es, f, " * "), |
||||||
|
Div(num, den) => write!(f, "({}) / ({})", num, den), |
||||||
|
Neg(e) => write!(f, "-({})", e), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
@ -1,446 +1,24 @@ |
|||||||
use std::fmt; |
|
||||||
|
|
||||||
pub mod eqn; |
pub mod eqn; |
||||||
|
pub mod expr; |
||||||
pub mod ops; |
pub mod ops; |
||||||
|
pub mod region; |
||||||
|
pub mod unknown; |
||||||
pub mod vec; |
pub mod vec; |
||||||
|
|
||||||
pub use eqn::{Expr, Unknown}; |
pub use eqn::{Eqn, Eqns}; |
||||||
|
pub use expr::{Expr, Exprs}; |
||||||
|
pub use unknown::{Unknown, Unknowns, UnknownSet}; |
||||||
|
pub use region::{Region, Region1, Line2, Region2, GenericRegion}; |
||||||
pub use ops::*; |
pub use ops::*; |
||||||
pub use vec::*; |
pub use vec::*; |
||||||
|
|
||||||
pub type Scalar = f64; |
pub type Scalar = f64; |
||||||
|
|
||||||
// #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Debug)]
|
// #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Debug)]
|
||||||
// pub enum Value {
|
// pub enum Value {
|
||||||
// Known(Scalar),
|
// Known(Scalar),
|
||||||
// Unkn(Unknown),
|
// Unkn(Unknown),
|
||||||
// }
|
// }
|
||||||
pub type Value = eqn::Expr; |
|
||||||
|
|
||||||
// pub type Vec2 = nalgebra::Vector2<Value>;
|
|
||||||
// pub type Point2 = nalgebra::Point2<Value>;
|
|
||||||
|
|
||||||
// pub type Rot2 = nalgebra::UnitComplex<Value>;
|
|
||||||
|
|
||||||
pub trait GenericRegion { |
|
||||||
fn full() -> Self; |
|
||||||
fn intersection(self, other: Self) -> Self; |
|
||||||
fn simplify(self) -> Self; |
|
||||||
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub trait Region<T>: GenericRegion { |
|
||||||
fn singleton(value: T) -> Self; |
|
||||||
|
|
||||||
fn nearest(&self, value: &T) -> Option<T>; |
|
||||||
fn contains(&self, value: &T) -> Option<bool>; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Clone, Debug)] |
|
||||||
pub enum Region1 { |
|
||||||
Empty, |
|
||||||
Singleton(Value), |
|
||||||
Range(Value, Value), |
|
||||||
Intersection(Box<Region1>, Box<Region1>), |
|
||||||
// Union(Box<Region1>, Box<Region1>),
|
|
||||||
Full, |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl fmt::Display for Region1 { |
|
||||||
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
|
||||||
use Region1::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => write!(f, "Ø"), |
|
||||||
Singleton(v) => write!(f, "{{ {} }}", v), |
|
||||||
Range(l, u) => write!(f, "[ {}, {} ]", l, u), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => write!(f, "{} ∩ {}", r1, r2), |
|
||||||
Full => write!(f, "ℝ") |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl GenericRegion for Region1 { |
|
||||||
fn intersection(self, other: Region1) -> Self { |
|
||||||
Region1::Intersection(Box::new(self), Box::new(other)) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn full() -> Self { |
|
||||||
Region1::Full |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn simplify(self) -> Self { |
|
||||||
use Region1::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Singleton(n) => Singleton(n.simplify()), |
|
||||||
Range(l, u) => Range(l.simplify(), u.simplify()), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => r1.simplify().intersection(r2.simplify()), |
|
||||||
other => other, |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
|
||||||
use Region1::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Singleton(n) => Singleton(n.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
Range(l, u) => Range(l.evaluate_with(eqns), u.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => r1.evaluate_with(eqns).intersection(r2.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
other => other, |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl Region<Scalar> for Region1 { |
|
||||||
fn singleton(value: Scalar) -> Self { |
|
||||||
Region1::Singleton(value.into()) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn contains(&self, n: &Scalar) -> Option<bool> { |
|
||||||
use Expr::Const; |
|
||||||
use Region1::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => Some(false), |
|
||||||
Singleton(n1) => match n1 { |
|
||||||
Const(c) => Some(relative_eq!(c, n)), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
Range(l, u) => match (l, u) { |
|
||||||
(Const(cl), Const(cu)) => Some(*cl <= *n && *n <= *cu), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => r1 |
|
||||||
.contains(n) |
|
||||||
.and_then(|c1| r2.contains(n).map(|c2| c1 && c2)), |
|
||||||
// Union(r1, r2) => r1.contains(n) || r2.contains(n),
|
|
||||||
Full => Some(true), |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn nearest(&self, s: &Scalar) -> Option<Scalar> { |
|
||||||
use Expr::Const; |
|
||||||
use Region1::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => None, |
|
||||||
Full => Some(*s), |
|
||||||
Singleton(n) => match n { |
|
||||||
Const(c) => Some(*c), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
Range(l, u) => match (l, u) { |
|
||||||
(Const(cl), Const(cu)) => match (cl < s, s < cu) { |
|
||||||
(true, true) => Some(*s), |
|
||||||
(true, false) => Some(*cu), |
|
||||||
(false, true) => Some(*cl), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => { |
|
||||||
unimplemented!() |
|
||||||
} |
|
||||||
/*Union(r1, r2) => {
|
|
||||||
let distance = |a: Scalar, b: Scalar| (a - b).abs(); |
|
||||||
match (r1.nearest(s), r2.nearest(s)) { |
|
||||||
(None, None) => None, |
|
||||||
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
|
||||||
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
|
||||||
if distance(*s, n1) <= distance(*s, n2) { |
|
||||||
n1 |
|
||||||
} else { |
|
||||||
n2 |
|
||||||
} |
|
||||||
}), |
|
||||||
} |
|
||||||
}*/ |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
// line starting at start, point at angle dir, with range extent
|
|
||||||
// ie. start + (cos dir, sin dir) * t for t in extent
|
|
||||||
#[derive(Clone, Debug)] |
|
||||||
pub struct Line2 { |
|
||||||
start: Point2<Value>, |
|
||||||
dir: Rot2, |
|
||||||
extent: Region1, |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl fmt::Display for Line2 { |
|
||||||
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
|
||||||
write!(f, "{{ <x, y> = {} + {} * {} }}", self.start, self.dir, self.extent) |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl Line2 { |
|
||||||
pub fn new(start: Point2<Value>, dir: Rot2, extent: Region1) -> Self { |
|
||||||
Self { start, dir, extent } |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn evaluate(&self, t: Value) -> Point2<Value> { |
|
||||||
self.start.clone() + self.dir.clone() * t |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn evaluate_extent(&self) -> Option<Point2<Value>> { |
|
||||||
match &self.extent { |
|
||||||
Region1::Singleton(t) => Some(self.evaluate(t.clone())), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn with_extent(self, new_extent: Region1) -> Line2 { |
|
||||||
Line2 { start: self.start, dir: self.dir, extent: new_extent } |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn nearest(&self, p: &Point2<Value>) -> Point2<Value> { |
|
||||||
// rotate angle 90 degrees
|
|
||||||
let perp_dir = self.dir.clone() + Rot2::cardinal(1); |
|
||||||
let perp = Line2::new(p.clone(), perp_dir, Region1::Full); |
|
||||||
match self.intersect(&perp) { |
|
||||||
Region2::Singleton(np) => np, |
|
||||||
Region2::Line(l) => l.evaluate_extent().expect("Line2::nearest not found"), |
|
||||||
_ => panic!("Line2::nearest not found!") |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn intersect(&self, other: &Line2) -> Region2 { |
|
||||||
// if the two lines are parallel...
|
|
||||||
let dirs = self.dir.clone() - other.dir.clone(); |
|
||||||
if relative_eq!(dirs.sin(), 0.) { |
|
||||||
let starts = self.dir.conj() * (other.start.clone() - self.start.clone()); |
|
||||||
return if starts.y.simplify().is_zero() { |
|
||||||
// and they are colinear
|
|
||||||
Region2::Line(self.clone()) |
|
||||||
} else { |
|
||||||
// they are parallel and never intersect
|
|
||||||
Region2::Empty |
|
||||||
}; |
|
||||||
} |
|
||||||
// TODO: respect extent
|
|
||||||
let (a, b) = (self, other); |
|
||||||
let (a_0, a_v, b_0, b_v) = ( |
|
||||||
a.start.clone(), |
|
||||||
a.dir.clone(), |
|
||||||
b.start.clone(), |
|
||||||
b.dir.clone(), |
|
||||||
); |
|
||||||
let (a_c, a_s, b_c, b_s) = (a_v.cos(), a_v.sin(), b_v.cos(), b_v.sin()); |
|
||||||
let t_b = (a_0.x.clone() * a_s.clone() - a_0.y.clone() * a_c.clone() |
|
||||||
- b_0.x.clone() * a_s.clone() |
|
||||||
+ b_0.y.clone() * a_c.clone()) |
|
||||||
/ (a_s.clone() * b_c.clone() - a_c.clone() * b_s.clone()); |
|
||||||
// Region2::Singleton(b.evaluate(t_b))
|
|
||||||
trace!("intersect a: {}, b: {}, t_b = {}", a, b, t_b); |
|
||||||
let res = Region2::Line(b.clone().with_extent(Region1::Singleton(t_b.simplify()))); |
|
||||||
trace!("intersect a: {}, b: {} = {}", a, b, res); |
|
||||||
res |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn simplify(self) -> Region2 { |
|
||||||
let new_l = Line2 { |
|
||||||
start: self.start.simplify(), |
|
||||||
dir: self.dir, |
|
||||||
extent: self.extent.simplify(), |
|
||||||
}; |
|
||||||
trace!("line {}: simplify evaluate extent: {:?}", new_l, new_l.evaluate_extent()); |
|
||||||
if let Some(p) = new_l.evaluate_extent() { |
|
||||||
return Region2::Singleton(p.simplify()); |
|
||||||
} |
|
||||||
Region2::Line(new_l) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
|
||||||
Line2 { |
|
||||||
start: self.start.evaluate_with(eqns), |
|
||||||
dir: self.dir, |
|
||||||
extent: self.extent.evaluate_with(eqns), |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Clone, Debug)] |
|
||||||
pub enum Region2 { |
|
||||||
Empty, |
|
||||||
// single point at 0
|
|
||||||
Singleton(Point2<Value>), |
|
||||||
Line(Line2), |
|
||||||
// #[allow(dead_code)]
|
|
||||||
// Union(Box<Region2>, Box<Region2>),
|
|
||||||
Intersection(Box<Region2>, Box<Region2>), |
|
||||||
Full, |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl fmt::Display for Region2 { |
|
||||||
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => write!(f, "ز"), |
|
||||||
Singleton(v) => write!(f, "{{ {} }}", v), |
|
||||||
Line(l) => l.fmt(f), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => write!(f, "{} ∩ {}", r1, r2), |
|
||||||
Full => write!(f, "ℝ²") |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl GenericRegion for Region2 { |
|
||||||
fn full() -> Self { |
|
||||||
Region2::Full |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn intersection(self, other: Self) -> Self { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match (self, other) { |
|
||||||
(Empty, _) | (_, Empty) => Empty, |
|
||||||
(Full, r) | (r, Full) => r, |
|
||||||
(r1, r2) => Intersection(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn simplify(self) -> Region2 { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Singleton(n) => Singleton(n.simplify()), |
|
||||||
Line(l) => l.simplify(), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => r1.simplify().intersect(r2.simplify()), |
|
||||||
other => other, |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Singleton(n) => Singleton(n.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
Line(l) => Line(l.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => r1.evaluate_with(eqns).intersection(r2.evaluate_with(eqns)), |
|
||||||
other => other, |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl Region<Point2<Scalar>> for Region2 { |
|
||||||
fn singleton(value: Point2<Scalar>) -> Self { |
|
||||||
Region2::Singleton(value.into()) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn contains(&self, p: &Point2<Scalar>) -> Option<bool> { |
|
||||||
self.nearest(p).map(|n| n == *p) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn nearest(&self, p: &Point2<Scalar>) -> Option<Point2<Scalar>> { |
|
||||||
use Expr::Const; |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => None, |
|
||||||
Full => Some(p.clone()), |
|
||||||
Singleton(n) => match (&n.x, &n.y) { |
|
||||||
(Const(cx), Const(cy)) => Some(Point2::new(*cx, *cy)), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
}, |
|
||||||
Line(line) => { |
|
||||||
let pv: Point2<Value> = p.clone().into(); |
|
||||||
let n = line.nearest(&pv).simplify(); |
|
||||||
trace!("line {} nearest to {}: {}", line, pv, n); |
|
||||||
match (n.x, n.y) { |
|
||||||
(Const(cx), Const(cy)) => Some(Point2::new(cx, cy)), |
|
||||||
_ => None, |
|
||||||
} |
|
||||||
}
|
|
||||||
Intersection(r1, r2) => { |
|
||||||
None |
|
||||||
// r1.clone().intersect((**r2).clone()).nearest(p)
|
|
||||||
} |
|
||||||
/*Union(r1, r2) => {
|
|
||||||
use nalgebra::distance; |
|
||||||
match (r1.nearest(p), r2.nearest(p)) { |
|
||||||
(None, None) => None, |
|
||||||
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
|
||||||
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
|
||||||
if distance(p, &n1) <= distance(p, &n2) { |
|
||||||
n1 |
|
||||||
} else { |
|
||||||
n2 |
|
||||||
} |
|
||||||
}), |
|
||||||
} |
|
||||||
}*/ |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl Region<Point2<Value>> for Region2 { |
|
||||||
fn singleton(value: Point2<Value>) -> Self { |
|
||||||
Region2::Singleton(value) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn contains(&self, p: &Point2<Value>) -> Option<bool> { |
|
||||||
self.nearest(p).map(|n| n.simplify() == p.clone().simplify()) |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
fn nearest(&self, p: &Point2<Value>) -> Option<Point2<Value>> { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match self { |
|
||||||
Empty => None, |
|
||||||
Full => Some(p.clone()), |
|
||||||
Singleton(n) => Some(n.clone()), |
|
||||||
Line(line) => Some(line.nearest(p)), |
|
||||||
Intersection(r1, r2) => { |
|
||||||
r1.clone().intersect((**r2).clone()).nearest(p) |
|
||||||
} |
|
||||||
/*Union(r1, r2) => {
|
|
||||||
use nalgebra::distance; |
|
||||||
match (r1.nearest(p), r2.nearest(p)) { |
|
||||||
(None, None) => None, |
|
||||||
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
|
||||||
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
|
||||||
if distance(p, &n1) <= distance(p, &n2) { |
|
||||||
n1 |
|
||||||
} else { |
|
||||||
n2 |
|
||||||
} |
|
||||||
}), |
|
||||||
} |
|
||||||
}*/ |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
impl Region2 { |
|
||||||
/* |
|
||||||
pub fn union(r1: Region2, r2: Region2) -> Region2 { |
|
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match (r1, r2) { |
|
||||||
(Empty, r) | (r, Empty) => r, |
|
||||||
(Full, _) | (_, Full) => Full, |
|
||||||
(r1, r2) => Union(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
*/ |
|
||||||
|
|
||||||
pub fn intersect(self, other: Region2) -> Region2 { |
pub type Value = Expr; |
||||||
use Region2::*; |
|
||||||
match (self, other) { |
|
||||||
(Empty, _) | (_, Empty) => Empty, |
|
||||||
(Full, r) | (r, Full) => r.clone(), |
|
||||||
(Singleton(n1), Singleton(n2)) => { |
|
||||||
if n1 == n2 { |
|
||||||
Singleton(n1) |
|
||||||
} else { |
|
||||||
Region2::intersection(Singleton(n1), Singleton(n2)) |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
(Singleton(n), o) | (o, Singleton(n)) => { |
|
||||||
if o.contains(&n).unwrap_or(false) { |
|
||||||
Singleton(n) |
|
||||||
} else { |
|
||||||
Region2::intersection(Singleton(n), o) |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
(Intersection(r1, r2), o) | (o, Intersection(r1, r2)) => { |
|
||||||
r1.intersect(*r2).intersect(o) |
|
||||||
} |
|
||||||
(Line(l1), Line(l2)) => l1.intersect(&l2).simplify(), |
|
||||||
/*(Union(un1, un2), o) | (o, Union(un1, un2)) => {
|
|
||||||
Self::union(un1.intersect(o), un2.intersect(o)) |
|
||||||
}*/ |
|
||||||
(r1, r2) => Intersection(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
|
@ -0,0 +1,432 @@ |
|||||||
|
use std::fmt; |
||||||
|
|
||||||
|
use super::{eqn, Value, Scalar, Expr, Point2, Rot2}; |
||||||
|
|
||||||
|
// pub type Vec2 = nalgebra::Vector2<Value>;
|
||||||
|
// pub type Point2 = nalgebra::Point2<Value>;
|
||||||
|
|
||||||
|
// pub type Rot2 = nalgebra::UnitComplex<Value>;
|
||||||
|
|
||||||
|
pub trait GenericRegion { |
||||||
|
fn full() -> Self; |
||||||
|
fn intersection(self, other: Self) -> Self; |
||||||
|
fn simplify(self) -> Self; |
||||||
|
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub trait Region<T>: GenericRegion { |
||||||
|
fn singleton(value: T) -> Self; |
||||||
|
|
||||||
|
fn nearest(&self, value: &T) -> Option<T>; |
||||||
|
fn contains(&self, value: &T) -> Option<bool>; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)] |
||||||
|
pub enum Region1 { |
||||||
|
Empty, |
||||||
|
Singleton(Value), |
||||||
|
Range(Value, Value), |
||||||
|
Intersection(Box<Region1>, Box<Region1>), |
||||||
|
// Union(Box<Region1>, Box<Region1>),
|
||||||
|
Full, |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl fmt::Display for Region1 { |
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
||||||
|
use Region1::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => write!(f, "Ø"), |
||||||
|
Singleton(v) => write!(f, "{{ {} }}", v), |
||||||
|
Range(l, u) => write!(f, "[ {}, {} ]", l, u), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => write!(f, "{} ∩ {}", r1, r2), |
||||||
|
Full => write!(f, "ℝ") |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl GenericRegion for Region1 { |
||||||
|
fn intersection(self, other: Region1) -> Self { |
||||||
|
Region1::Intersection(Box::new(self), Box::new(other)) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn full() -> Self { |
||||||
|
Region1::Full |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn simplify(self) -> Self { |
||||||
|
use Region1::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Singleton(n) => Singleton(n.simplify()), |
||||||
|
Range(l, u) => Range(l.simplify(), u.simplify()), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => r1.simplify().intersection(r2.simplify()), |
||||||
|
other => other, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
||||||
|
use Region1::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Singleton(n) => Singleton(n.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
Range(l, u) => Range(l.evaluate_with(eqns), u.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => r1.evaluate_with(eqns).intersection(r2.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
other => other, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Region<Scalar> for Region1 { |
||||||
|
fn singleton(value: Scalar) -> Self { |
||||||
|
Region1::Singleton(value.into()) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn contains(&self, n: &Scalar) -> Option<bool> { |
||||||
|
use Expr::Const; |
||||||
|
use Region1::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => Some(false), |
||||||
|
Singleton(n1) => match n1 { |
||||||
|
Const(c) => Some(relative_eq!(c, n)), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
Range(l, u) => match (l, u) { |
||||||
|
(Const(cl), Const(cu)) => Some(*cl <= *n && *n <= *cu), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => r1 |
||||||
|
.contains(n) |
||||||
|
.and_then(|c1| r2.contains(n).map(|c2| c1 && c2)), |
||||||
|
// Union(r1, r2) => r1.contains(n) || r2.contains(n),
|
||||||
|
Full => Some(true), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn nearest(&self, s: &Scalar) -> Option<Scalar> { |
||||||
|
use Expr::Const; |
||||||
|
use Region1::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => None, |
||||||
|
Full => Some(*s), |
||||||
|
Singleton(n) => match n { |
||||||
|
Const(c) => Some(*c), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
Range(l, u) => match (l, u) { |
||||||
|
(Const(cl), Const(cu)) => match (cl < s, s < cu) { |
||||||
|
(true, true) => Some(*s), |
||||||
|
(true, false) => Some(*cu), |
||||||
|
(false, true) => Some(*cl), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => { |
||||||
|
unimplemented!() |
||||||
|
} |
||||||
|
/*Union(r1, r2) => {
|
||||||
|
let distance = |a: Scalar, b: Scalar| (a - b).abs(); |
||||||
|
match (r1.nearest(s), r2.nearest(s)) { |
||||||
|
(None, None) => None, |
||||||
|
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
||||||
|
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
||||||
|
if distance(*s, n1) <= distance(*s, n2) { |
||||||
|
n1 |
||||||
|
} else { |
||||||
|
n2 |
||||||
|
} |
||||||
|
}), |
||||||
|
} |
||||||
|
}*/ |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
// line starting at start, point at angle dir, with range extent
|
||||||
|
// ie. start + (cos dir, sin dir) * t for t in extent
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)] |
||||||
|
pub struct Line2 { |
||||||
|
start: Point2<Value>, |
||||||
|
dir: Rot2, |
||||||
|
extent: Region1, |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl fmt::Display for Line2 { |
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
||||||
|
write!(f, "{{ <x, y> = {} + {} * {} }}", self.start, self.dir, self.extent) |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Line2 { |
||||||
|
pub fn new(start: Point2<Value>, dir: Rot2, extent: Region1) -> Self { |
||||||
|
Self { start, dir, extent } |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn evaluate(&self, t: Value) -> Point2<Value> { |
||||||
|
self.start.clone() + self.dir.clone() * t |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn evaluate_extent(&self) -> Option<Point2<Value>> { |
||||||
|
match &self.extent { |
||||||
|
Region1::Singleton(t) => Some(self.evaluate(t.clone())), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn with_extent(self, new_extent: Region1) -> Line2 { |
||||||
|
Line2 { start: self.start, dir: self.dir, extent: new_extent } |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn nearest(&self, p: &Point2<Value>) -> Point2<Value> { |
||||||
|
// rotate angle 90 degrees
|
||||||
|
let perp_dir = self.dir.clone() + Rot2::cardinal(1); |
||||||
|
let perp = Line2::new(p.clone(), perp_dir, Region1::Full); |
||||||
|
match self.intersect(&perp) { |
||||||
|
Region2::Singleton(np) => np, |
||||||
|
Region2::Line(l) => l.evaluate_extent().expect("Line2::nearest not found"), |
||||||
|
_ => panic!("Line2::nearest not found!") |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn intersect(&self, other: &Line2) -> Region2 { |
||||||
|
// if the two lines are parallel...
|
||||||
|
let dirs = self.dir.clone() - other.dir.clone(); |
||||||
|
if relative_eq!(dirs.sin(), 0.) { |
||||||
|
let starts = self.dir.conj() * (other.start.clone() - self.start.clone()); |
||||||
|
return if starts.y.simplify().is_zero() { |
||||||
|
// and they are colinear
|
||||||
|
Region2::Line(self.clone()) |
||||||
|
} else { |
||||||
|
// they are parallel and never intersect
|
||||||
|
Region2::Empty |
||||||
|
}; |
||||||
|
} |
||||||
|
// TODO: respect extent
|
||||||
|
let (a, b) = (self, other); |
||||||
|
let (a_0, a_v, b_0, b_v) = ( |
||||||
|
a.start.clone(), |
||||||
|
a.dir.clone(), |
||||||
|
b.start.clone(), |
||||||
|
b.dir.clone(), |
||||||
|
); |
||||||
|
let (a_c, a_s, b_c, b_s) = (a_v.cos(), a_v.sin(), b_v.cos(), b_v.sin()); |
||||||
|
let t_b = (a_0.x.clone() * a_s.clone() - a_0.y.clone() * a_c.clone() |
||||||
|
- b_0.x.clone() * a_s.clone() |
||||||
|
+ b_0.y.clone() * a_c.clone()) |
||||||
|
/ (a_s.clone() * b_c.clone() - a_c.clone() * b_s.clone()); |
||||||
|
// Region2::Singleton(b.evaluate(t_b))
|
||||||
|
trace!("intersect a: {}, b: {}, t_b = {}", a, b, t_b); |
||||||
|
let res = Region2::Line(b.clone().with_extent(Region1::Singleton(t_b.simplify()))); |
||||||
|
trace!("intersect a: {}, b: {} = {}", a, b, res); |
||||||
|
res |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn simplify(self) -> Region2 { |
||||||
|
let new_l = Line2 { |
||||||
|
start: self.start.simplify(), |
||||||
|
dir: self.dir, |
||||||
|
extent: self.extent.simplify(), |
||||||
|
}; |
||||||
|
trace!("line {}: simplify evaluate extent: {:?}", new_l, new_l.evaluate_extent()); |
||||||
|
if let Some(p) = new_l.evaluate_extent() { |
||||||
|
return Region2::Singleton(p.simplify()); |
||||||
|
} |
||||||
|
Region2::Line(new_l) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
||||||
|
Line2 { |
||||||
|
start: self.start.evaluate_with(eqns), |
||||||
|
dir: self.dir, |
||||||
|
extent: self.extent.evaluate_with(eqns), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)] |
||||||
|
pub enum Region2 { |
||||||
|
Empty, |
||||||
|
// single point at 0
|
||||||
|
Singleton(Point2<Value>), |
||||||
|
Line(Line2), |
||||||
|
// #[allow(dead_code)]
|
||||||
|
// Union(Box<Region2>, Box<Region2>),
|
||||||
|
Intersection(Box<Region2>, Box<Region2>), |
||||||
|
Full, |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl fmt::Display for Region2 { |
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => write!(f, "ز"), |
||||||
|
Singleton(v) => write!(f, "{{ {} }}", v), |
||||||
|
Line(l) => l.fmt(f), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => write!(f, "{} ∩ {}", r1, r2), |
||||||
|
Full => write!(f, "ℝ²") |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl GenericRegion for Region2 { |
||||||
|
fn full() -> Self { |
||||||
|
Region2::Full |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn intersection(self, other: Self) -> Self { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match (self, other) { |
||||||
|
(Empty, _) | (_, Empty) => Empty, |
||||||
|
(Full, r) | (r, Full) => r, |
||||||
|
(r1, r2) => Intersection(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn simplify(self) -> Region2 { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Singleton(n) => Singleton(n.simplify()), |
||||||
|
Line(l) => l.simplify(), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => r1.simplify().intersect(r2.simplify()), |
||||||
|
other => other, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn evaluate_with(self, eqns: &eqn::Eqns) -> Self { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Singleton(n) => Singleton(n.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
Line(l) => Line(l.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => r1.evaluate_with(eqns).intersection(r2.evaluate_with(eqns)), |
||||||
|
other => other, |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Region<Point2<Scalar>> for Region2 { |
||||||
|
fn singleton(value: Point2<Scalar>) -> Self { |
||||||
|
Region2::Singleton(value.into()) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn contains(&self, p: &Point2<Scalar>) -> Option<bool> { |
||||||
|
self.nearest(p).map(|n| n == *p) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn nearest(&self, p: &Point2<Scalar>) -> Option<Point2<Scalar>> { |
||||||
|
use Expr::Const; |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => None, |
||||||
|
Full => Some(p.clone()), |
||||||
|
Singleton(n) => match (&n.x, &n.y) { |
||||||
|
(Const(cx), Const(cy)) => Some(Point2::new(*cx, *cy)), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
}, |
||||||
|
Line(line) => { |
||||||
|
let pv: Point2<Value> = p.clone().into(); |
||||||
|
let n = line.nearest(&pv).simplify(); |
||||||
|
trace!("line {} nearest to {}: {}", line, pv, n); |
||||||
|
match (n.x, n.y) { |
||||||
|
(Const(cx), Const(cy)) => Some(Point2::new(cx, cy)), |
||||||
|
_ => None, |
||||||
|
} |
||||||
|
}
|
||||||
|
Intersection(r1, r2) => { |
||||||
|
None |
||||||
|
// r1.clone().intersect((**r2).clone()).nearest(p)
|
||||||
|
} |
||||||
|
/*Union(r1, r2) => {
|
||||||
|
use nalgebra::distance; |
||||||
|
match (r1.nearest(p), r2.nearest(p)) { |
||||||
|
(None, None) => None, |
||||||
|
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
||||||
|
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
||||||
|
if distance(p, &n1) <= distance(p, &n2) { |
||||||
|
n1 |
||||||
|
} else { |
||||||
|
n2 |
||||||
|
} |
||||||
|
}), |
||||||
|
} |
||||||
|
}*/ |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Region<Point2<Value>> for Region2 { |
||||||
|
fn singleton(value: Point2<Value>) -> Self { |
||||||
|
Region2::Singleton(value) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn contains(&self, p: &Point2<Value>) -> Option<bool> { |
||||||
|
self.nearest(p).map(|n| n.simplify() == p.clone().simplify()) |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
fn nearest(&self, p: &Point2<Value>) -> Option<Point2<Value>> { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match self { |
||||||
|
Empty => None, |
||||||
|
Full => Some(p.clone()), |
||||||
|
Singleton(n) => Some(n.clone()), |
||||||
|
Line(line) => Some(line.nearest(p)), |
||||||
|
Intersection(r1, r2) => { |
||||||
|
r1.clone().intersect((**r2).clone()).nearest(p) |
||||||
|
} |
||||||
|
/*Union(r1, r2) => {
|
||||||
|
use nalgebra::distance; |
||||||
|
match (r1.nearest(p), r2.nearest(p)) { |
||||||
|
(None, None) => None, |
||||||
|
(Some(n), None) | (None, Some(n)) => Some(n), |
||||||
|
(Some(n1), Some(n2)) => Some({ |
||||||
|
if distance(p, &n1) <= distance(p, &n2) { |
||||||
|
n1 |
||||||
|
} else { |
||||||
|
n2 |
||||||
|
} |
||||||
|
}), |
||||||
|
} |
||||||
|
}*/ |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Region2 { |
||||||
|
/* |
||||||
|
pub fn union(r1: Region2, r2: Region2) -> Region2 { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match (r1, r2) { |
||||||
|
(Empty, r) | (r, Empty) => r, |
||||||
|
(Full, _) | (_, Full) => Full, |
||||||
|
(r1, r2) => Union(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
*/ |
||||||
|
|
||||||
|
pub fn intersect(self, other: Region2) -> Region2 { |
||||||
|
use Region2::*; |
||||||
|
match (self, other) { |
||||||
|
(Empty, _) | (_, Empty) => Empty, |
||||||
|
(Full, r) | (r, Full) => r.clone(), |
||||||
|
(Singleton(n1), Singleton(n2)) => { |
||||||
|
if n1 == n2 { |
||||||
|
Singleton(n1) |
||||||
|
} else { |
||||||
|
Region2::intersection(Singleton(n1), Singleton(n2)) |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
(Singleton(n), o) | (o, Singleton(n)) => { |
||||||
|
if o.contains(&n).unwrap_or(false) { |
||||||
|
Singleton(n) |
||||||
|
} else { |
||||||
|
Region2::intersection(Singleton(n), o) |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
(Intersection(r1, r2), o) | (o, Intersection(r1, r2)) => { |
||||||
|
r1.intersect(*r2).intersect(o) |
||||||
|
} |
||||||
|
(Line(l1), Line(l2)) => l1.intersect(&l2).simplify(), |
||||||
|
/*(Union(un1, un2), o) | (o, Union(un1, un2)) => {
|
||||||
|
Self::union(un1.intersect(o), un2.intersect(o)) |
||||||
|
}*/ |
||||||
|
(r1, r2) => Intersection(Box::new(r1), Box::new(r2)), |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
@ -0,0 +1,47 @@ |
|||||||
|
use std::collections::BTreeSet; |
||||||
|
use std::iter::FromIterator; |
||||||
|
use std::fmt; |
||||||
|
|
||||||
|
use super::Scalar; |
||||||
|
|
||||||
|
// an unknown variable with an id
|
||||||
|
#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)] |
||||||
|
pub struct Unknown(pub i64); |
||||||
|
|
||||||
|
pub type UnknownSet = BTreeSet<Unknown>; |
||||||
|
|
||||||
|
pub trait Unknowns { |
||||||
|
fn unknowns(&self) -> UnknownSet; |
||||||
|
fn has_unknowns(&self) -> bool; |
||||||
|
fn has_unknown(&self, u: Unknown) -> bool; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
impl Unknowns for Scalar { |
||||||
|
fn unknowns(&self) -> UnknownSet { |
||||||
|
UnknownSet::new() |
||||||
|
} |
||||||
|
fn has_unknowns(&self) -> bool { |
||||||
|
false |
||||||
|
} |
||||||
|
fn has_unknown(&self, _: Unknown) -> bool { |
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false |
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} |
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} |
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impl Unknowns for Unknown { |
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fn unknowns(&self) -> UnknownSet { |
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FromIterator::from_iter(Some(*self)) |
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} |
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fn has_unknowns(&self) -> bool { |
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true |
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} |
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fn has_unknown(&self, u: Unknown) -> bool { |
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*self == u |
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} |
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} |
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impl fmt::Display for Unknown { |
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fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { |
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write!(f, "u{}", self.0) |
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} |
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} |
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