| 1 | /* Boost interval/interval.hpp header file |
|---|
| 2 | * |
|---|
| 3 | * Copyright 2002-2003 Hervé Brönnimann, Guillaume Melquiond, Sylvain Pion |
|---|
| 4 | * |
|---|
| 5 | * Distributed under the Boost Software License, Version 1.0. |
|---|
| 6 | * (See accompanying file LICENSE_1_0.txt or |
|---|
| 7 | * copy at http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt) |
|---|
| 8 | */ |
|---|
| 9 | |
|---|
| 10 | #ifndef BOOST_NUMERIC_INTERVAL_INTERVAL_HPP |
|---|
| 11 | #define BOOST_NUMERIC_INTERVAL_INTERVAL_HPP |
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| 12 | |
|---|
| 13 | #include <stdexcept> |
|---|
| 14 | #include <string> |
|---|
| 15 | #include <boost/numeric/interval/detail/interval_prototype.hpp> |
|---|
| 16 | |
|---|
| 17 | namespace boost { |
|---|
| 18 | namespace numeric { |
|---|
| 19 | |
|---|
| 20 | namespace interval_lib { |
|---|
| 21 | |
|---|
| 22 | class comparison_error |
|---|
| 23 | : public std::runtime_error |
|---|
| 24 | { |
|---|
| 25 | public: |
|---|
| 26 | comparison_error() |
|---|
| 27 | : std::runtime_error("boost::interval: uncertain comparison") |
|---|
| 28 | { } |
|---|
| 29 | }; |
|---|
| 30 | |
|---|
| 31 | } // namespace interval_lib |
|---|
| 32 | |
|---|
| 33 | /* |
|---|
| 34 | * interval class |
|---|
| 35 | */ |
|---|
| 36 | |
|---|
| 37 | template<class T, class Policies> |
|---|
| 38 | class interval |
|---|
| 39 | { |
|---|
| 40 | private: |
|---|
| 41 | struct interval_holder; |
|---|
| 42 | struct number_holder; |
|---|
| 43 | public: |
|---|
| 44 | typedef T base_type; |
|---|
| 45 | typedef Policies traits_type; |
|---|
| 46 | |
|---|
| 47 | T const &lower() const; |
|---|
| 48 | T const &upper() const; |
|---|
| 49 | |
|---|
| 50 | interval(); |
|---|
| 51 | interval(T const &v); |
|---|
| 52 | template<class T1> interval(T1 const &v); |
|---|
| 53 | interval(T const &l, T const &u); |
|---|
| 54 | template<class T1, class T2> interval(T1 const &l, T2 const &u); |
|---|
| 55 | interval(interval<T, Policies> const &r); |
|---|
| 56 | template<class Policies1> interval(interval<T, Policies1> const &r); |
|---|
| 57 | template<class T1, class Policies1> interval(interval<T1, Policies1> const &r); |
|---|
| 58 | |
|---|
| 59 | interval &operator=(T const &v); |
|---|
| 60 | template<class T1> interval &operator=(T1 const &v); |
|---|
| 61 | interval &operator=(interval<T, Policies> const &r); |
|---|
| 62 | template<class Policies1> interval &operator=(interval<T, Policies1> const &r); |
|---|
| 63 | template<class T1, class Policies1> interval &operator=(interval<T1, Policies1> const &r); |
|---|
| 64 | |
|---|
| 65 | void assign(const T& l, const T& u); |
|---|
| 66 | |
|---|
| 67 | static interval empty(); |
|---|
| 68 | static interval whole(); |
|---|
| 69 | static interval hull(const T& x, const T& y); |
|---|
| 70 | |
|---|
| 71 | interval& operator+= (const T& r); |
|---|
| 72 | interval& operator+= (const interval& r); |
|---|
| 73 | interval& operator-= (const T& r); |
|---|
| 74 | interval& operator-= (const interval& r); |
|---|
| 75 | interval& operator*= (const T& r); |
|---|
| 76 | interval& operator*= (const interval& r); |
|---|
| 77 | interval& operator/= (const T& r); |
|---|
| 78 | interval& operator/= (const interval& r); |
|---|
| 79 | |
|---|
| 80 | bool operator< (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 81 | bool operator> (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 82 | bool operator<= (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 83 | bool operator>= (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 84 | bool operator== (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 85 | bool operator!= (const interval_holder& r) const; |
|---|
| 86 | |
|---|
| 87 | bool operator< (const number_holder& r) const; |
|---|
| 88 | bool operator> (const number_holder& r) const; |
|---|
| 89 | bool operator<= (const number_holder& r) const; |
|---|
| 90 | bool operator>= (const number_holder& r) const; |
|---|
| 91 | bool operator== (const number_holder& r) const; |
|---|
| 92 | bool operator!= (const number_holder& r) const; |
|---|
| 93 | |
|---|
| 94 | // the following is for internal use only, it is not a published interface |
|---|
| 95 | // nevertheless, it's public because friends don't always work correctly. |
|---|
| 96 | interval(const T& l, const T& u, bool): low(l), up(u) {} |
|---|
| 97 | void set_empty(); |
|---|
| 98 | void set_whole(); |
|---|
| 99 | void set(const T& l, const T& u); |
|---|
| 100 | |
|---|
| 101 | private: |
|---|
| 102 | struct interval_holder { |
|---|
| 103 | template<class Policies2> |
|---|
| 104 | interval_holder(const interval<T, Policies2>& r) |
|---|
| 105 | : low(r.lower()), up(r.upper()) |
|---|
| 106 | { |
|---|
| 107 | typedef typename Policies2::checking checking2; |
|---|
| 108 | if (checking2::is_empty(low, up)) |
|---|
| 109 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 110 | } |
|---|
| 111 | |
|---|
| 112 | const T& low; |
|---|
| 113 | const T& up; |
|---|
| 114 | }; |
|---|
| 115 | |
|---|
| 116 | struct number_holder { |
|---|
| 117 | number_holder(const T& r) : val(r) |
|---|
| 118 | { |
|---|
| 119 | typedef typename Policies::checking checking; |
|---|
| 120 | if (checking::is_nan(r)) |
|---|
| 121 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 122 | } |
|---|
| 123 | |
|---|
| 124 | const T& val; |
|---|
| 125 | }; |
|---|
| 126 | |
|---|
| 127 | typedef typename Policies::checking checking; |
|---|
| 128 | typedef typename Policies::rounding rounding; |
|---|
| 129 | |
|---|
| 130 | T low; |
|---|
| 131 | T up; |
|---|
| 132 | }; |
|---|
| 133 | |
|---|
| 134 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 135 | interval<T, Policies>::interval(): |
|---|
| 136 | low(static_cast<T>(0)), up(static_cast<T>(0)) |
|---|
| 137 | {} |
|---|
| 138 | |
|---|
| 139 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 140 | interval<T, Policies>::interval(T const &v): low(v), up(v) |
|---|
| 141 | { |
|---|
| 142 | if (checking::is_nan(v)) set_empty(); |
|---|
| 143 | } |
|---|
| 144 | |
|---|
| 145 | template<class T, class Policies> template<class T1> inline |
|---|
| 146 | interval<T, Policies>::interval(T1 const &v) |
|---|
| 147 | { |
|---|
| 148 | if (checking::is_nan(v)) set_empty(); |
|---|
| 149 | else { |
|---|
| 150 | rounding rnd; |
|---|
| 151 | low = rnd.conv_down(v); |
|---|
| 152 | up = rnd.conv_up (v); |
|---|
| 153 | } |
|---|
| 154 | } |
|---|
| 155 | |
|---|
| 156 | template<class T, class Policies> template<class T1, class T2> inline |
|---|
| 157 | interval<T, Policies>::interval(T1 const &l, T2 const &u) |
|---|
| 158 | { |
|---|
| 159 | if (checking::is_nan(l) || checking::is_nan(u) || !(l <= u)) set_empty(); |
|---|
| 160 | else { |
|---|
| 161 | rounding rnd; |
|---|
| 162 | low = rnd.conv_down(l); |
|---|
| 163 | up = rnd.conv_up (u); |
|---|
| 164 | } |
|---|
| 165 | } |
|---|
| 166 | |
|---|
| 167 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 168 | interval<T, Policies>::interval(T const &l, T const &u): low(l), up(u) |
|---|
| 169 | { |
|---|
| 170 | if (checking::is_nan(l) || checking::is_nan(u) || !(l <= u)) |
|---|
| 171 | set_empty(); |
|---|
| 172 | } |
|---|
| 173 | |
|---|
| 174 | |
|---|
| 175 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 176 | interval<T, Policies>::interval(interval<T, Policies> const &r): low(r.lower()), up(r.upper()) |
|---|
| 177 | {} |
|---|
| 178 | |
|---|
| 179 | template<class T, class Policies> template<class Policies1> inline |
|---|
| 180 | interval<T, Policies>::interval(interval<T, Policies1> const &r): low(r.lower()), up(r.upper()) |
|---|
| 181 | { |
|---|
| 182 | typedef typename Policies1::checking checking1; |
|---|
| 183 | if (checking1::is_empty(r.lower(), r.upper())) set_empty(); |
|---|
| 184 | } |
|---|
| 185 | |
|---|
| 186 | template<class T, class Policies> template<class T1, class Policies1> inline |
|---|
| 187 | interval<T, Policies>::interval(interval<T1, Policies1> const &r) |
|---|
| 188 | { |
|---|
| 189 | typedef typename Policies1::checking checking1; |
|---|
| 190 | if (checking1::is_empty(r.lower(), r.upper())) set_empty(); |
|---|
| 191 | else { |
|---|
| 192 | rounding rnd; |
|---|
| 193 | low = rnd.conv_down(r.lower()); |
|---|
| 194 | up = rnd.conv_up (r.upper()); |
|---|
| 195 | } |
|---|
| 196 | } |
|---|
| 197 | |
|---|
| 198 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 199 | interval<T, Policies> &interval<T, Policies>::operator=(T const &v) |
|---|
| 200 | { |
|---|
| 201 | if (checking::is_nan(v)) set_empty(); |
|---|
| 202 | else low = up = v; |
|---|
| 203 | return *this; |
|---|
| 204 | } |
|---|
| 205 | |
|---|
| 206 | template<class T, class Policies> template<class T1> inline |
|---|
| 207 | interval<T, Policies> &interval<T, Policies>::operator=(T1 const &v) |
|---|
| 208 | { |
|---|
| 209 | if (checking::is_nan(v)) set_empty(); |
|---|
| 210 | else { |
|---|
| 211 | rounding rnd; |
|---|
| 212 | low = rnd.conv_down(v); |
|---|
| 213 | up = rnd.conv_up (v); |
|---|
| 214 | } |
|---|
| 215 | return *this; |
|---|
| 216 | } |
|---|
| 217 | |
|---|
| 218 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 219 | interval<T, Policies> &interval<T, Policies>::operator=(interval<T, Policies> const &r) |
|---|
| 220 | { |
|---|
| 221 | low = r.lower(); |
|---|
| 222 | up = r.upper(); |
|---|
| 223 | return *this; |
|---|
| 224 | } |
|---|
| 225 | |
|---|
| 226 | template<class T, class Policies> template<class Policies1> inline |
|---|
| 227 | interval<T, Policies> &interval<T, Policies>::operator=(interval<T, Policies1> const &r) |
|---|
| 228 | { |
|---|
| 229 | typedef typename Policies1::checking checking1; |
|---|
| 230 | if (checking1::is_empty(r.lower(), r.upper())) set_empty(); |
|---|
| 231 | else { |
|---|
| 232 | low = r.lower(); |
|---|
| 233 | up = r.upper(); |
|---|
| 234 | } |
|---|
| 235 | return *this; |
|---|
| 236 | } |
|---|
| 237 | |
|---|
| 238 | template<class T, class Policies> template<class T1, class Policies1> inline |
|---|
| 239 | interval<T, Policies> &interval<T, Policies>::operator=(interval<T1, Policies1> const &r) |
|---|
| 240 | { |
|---|
| 241 | typedef typename Policies1::checking checking1; |
|---|
| 242 | if (checking1::is_empty(r.lower(), r.upper())) set_empty(); |
|---|
| 243 | else { |
|---|
| 244 | rounding rnd; |
|---|
| 245 | low = rnd.conv_down(r.lower()); |
|---|
| 246 | up = rnd.conv_up (r.upper()); |
|---|
| 247 | } |
|---|
| 248 | return *this; |
|---|
| 249 | } |
|---|
| 250 | |
|---|
| 251 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 252 | void interval<T, Policies>::assign(const T& l, const T& u) |
|---|
| 253 | { |
|---|
| 254 | if (checking::is_nan(l) || checking::is_nan(u) || !(l <= u)) |
|---|
| 255 | set_empty(); |
|---|
| 256 | else set(l, u); |
|---|
| 257 | } |
|---|
| 258 | |
|---|
| 259 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 260 | void interval<T, Policies>::set(const T& l, const T& u) |
|---|
| 261 | { |
|---|
| 262 | low = l; |
|---|
| 263 | up = u; |
|---|
| 264 | } |
|---|
| 265 | |
|---|
| 266 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 267 | void interval<T, Policies>::set_empty() |
|---|
| 268 | { |
|---|
| 269 | low = checking::empty_lower(); |
|---|
| 270 | up = checking::empty_upper(); |
|---|
| 271 | } |
|---|
| 272 | |
|---|
| 273 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 274 | void interval<T, Policies>::set_whole() |
|---|
| 275 | { |
|---|
| 276 | low = checking::neg_inf(); |
|---|
| 277 | up = checking::pos_inf(); |
|---|
| 278 | } |
|---|
| 279 | |
|---|
| 280 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 281 | interval<T, Policies> interval<T, Policies>::hull(const T& x, const T& y) |
|---|
| 282 | { |
|---|
| 283 | bool bad_x = checking::is_nan(x); |
|---|
| 284 | bool bad_y = checking::is_nan(y); |
|---|
| 285 | if (bad_x) |
|---|
| 286 | if (bad_y) return interval::empty(); |
|---|
| 287 | else return interval(y, y, true); |
|---|
| 288 | else |
|---|
| 289 | if (bad_y) return interval(x, x, true); |
|---|
| 290 | if (x <= y) return interval(x, y, true); |
|---|
| 291 | else return interval(y, x, true); |
|---|
| 292 | } |
|---|
| 293 | |
|---|
| 294 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 295 | interval<T, Policies> interval<T, Policies>::empty() |
|---|
| 296 | { |
|---|
| 297 | return interval<T, Policies>(checking::empty_lower(), |
|---|
| 298 | checking::empty_upper(), true); |
|---|
| 299 | } |
|---|
| 300 | |
|---|
| 301 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 302 | interval<T, Policies> interval<T, Policies>::whole() |
|---|
| 303 | { |
|---|
| 304 | return interval<T, Policies>(checking::neg_inf(), checking::pos_inf(), true); |
|---|
| 305 | } |
|---|
| 306 | |
|---|
| 307 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 308 | const T& interval<T, Policies>::lower() const |
|---|
| 309 | { |
|---|
| 310 | return low; |
|---|
| 311 | } |
|---|
| 312 | |
|---|
| 313 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 314 | const T& interval<T, Policies>::upper() const |
|---|
| 315 | { |
|---|
| 316 | return up; |
|---|
| 317 | } |
|---|
| 318 | |
|---|
| 319 | /* |
|---|
| 320 | * interval/interval comparisons |
|---|
| 321 | */ |
|---|
| 322 | |
|---|
| 323 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 324 | bool interval<T, Policies>::operator< (const interval_holder& r) const |
|---|
| 325 | { |
|---|
| 326 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 327 | if (up < r.low) return true; |
|---|
| 328 | else if (low >= r.up) return false; |
|---|
| 329 | } |
|---|
| 330 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 331 | } |
|---|
| 332 | |
|---|
| 333 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 334 | bool interval<T, Policies>::operator> (const interval_holder& r) const |
|---|
| 335 | { |
|---|
| 336 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 337 | if (low > r.up) return true; |
|---|
| 338 | else if (up <= r.low) return false; |
|---|
| 339 | } |
|---|
| 340 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 341 | } |
|---|
| 342 | |
|---|
| 343 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 344 | bool interval<T, Policies>::operator<= (const interval_holder& r) const |
|---|
| 345 | { |
|---|
| 346 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 347 | if (up <= r.low) return true; |
|---|
| 348 | else if (low > r.up) return false; |
|---|
| 349 | } |
|---|
| 350 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 351 | } |
|---|
| 352 | |
|---|
| 353 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 354 | bool interval<T, Policies>::operator>= (const interval_holder& r) const |
|---|
| 355 | { |
|---|
| 356 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 357 | if (low >= r.up) return true; |
|---|
| 358 | else if (up < r.low) return false; |
|---|
| 359 | } |
|---|
| 360 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 361 | } |
|---|
| 362 | |
|---|
| 363 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 364 | bool interval<T, Policies>::operator== (const interval_holder& r) const |
|---|
| 365 | { |
|---|
| 366 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 367 | if (up == r.low && low == r.up) return true; |
|---|
| 368 | else if (up < r.low || low > r.up) return false; |
|---|
| 369 | } |
|---|
| 370 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 371 | } |
|---|
| 372 | |
|---|
| 373 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 374 | bool interval<T, Policies>::operator!= (const interval_holder& r) const |
|---|
| 375 | { |
|---|
| 376 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 377 | if (up < r.low || low > r.up) return true; |
|---|
| 378 | else if (up == r.low && low == r.up) return false; |
|---|
| 379 | } |
|---|
| 380 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 381 | } |
|---|
| 382 | |
|---|
| 383 | /* |
|---|
| 384 | * interval/number comparisons |
|---|
| 385 | */ |
|---|
| 386 | |
|---|
| 387 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 388 | bool interval<T, Policies>::operator< (const number_holder& r) const |
|---|
| 389 | { |
|---|
| 390 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 391 | if (up < r.val) return true; |
|---|
| 392 | else if (low >= r.val) return false; |
|---|
| 393 | } |
|---|
| 394 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 395 | } |
|---|
| 396 | |
|---|
| 397 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 398 | bool interval<T, Policies>::operator> (const number_holder& r) const |
|---|
| 399 | { |
|---|
| 400 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 401 | if (low > r.val) return true; |
|---|
| 402 | else if (up <= r.val) return false; |
|---|
| 403 | } |
|---|
| 404 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 405 | } |
|---|
| 406 | |
|---|
| 407 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 408 | bool interval<T, Policies>::operator<= (const number_holder& r) const |
|---|
| 409 | { |
|---|
| 410 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 411 | if (up <= r.val) return true; |
|---|
| 412 | else if (low > r.val) return false; |
|---|
| 413 | } |
|---|
| 414 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 415 | } |
|---|
| 416 | |
|---|
| 417 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 418 | bool interval<T, Policies>::operator>= (const number_holder& r) const |
|---|
| 419 | { |
|---|
| 420 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 421 | if (low >= r.val) return true; |
|---|
| 422 | else if (up < r.val) return false; |
|---|
| 423 | } |
|---|
| 424 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 425 | } |
|---|
| 426 | |
|---|
| 427 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 428 | bool interval<T, Policies>::operator== (const number_holder& r) const |
|---|
| 429 | { |
|---|
| 430 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 431 | if (up == r.val && low == r.val) return true; |
|---|
| 432 | else if (up < r.val || low > r.val) return false; |
|---|
| 433 | } |
|---|
| 434 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 435 | } |
|---|
| 436 | |
|---|
| 437 | template<class T, class Policies> inline |
|---|
| 438 | bool interval<T, Policies>::operator!= (const number_holder& r) const |
|---|
| 439 | { |
|---|
| 440 | if (!checking::is_empty(low, up)) { |
|---|
| 441 | if (up < r.val || low > r.val) return true; |
|---|
| 442 | else if (up == r.val && low == r.val) return false; |
|---|
| 443 | } |
|---|
| 444 | throw interval_lib::comparison_error(); |
|---|
| 445 | } |
|---|
| 446 | |
|---|
| 447 | } // namespace numeric |
|---|
| 448 | } // namespace boost |
|---|
| 449 | |
|---|
| 450 | #endif // BOOST_NUMERIC_INTERVAL_INTERVAL_HPP |
|---|