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[diderot] Annotation of /branches/ein16/synth/d2/test_eval.py
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Annotation of /branches/ein16/synth/d2/test_eval.py

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Revision 4243 - (view) (download) (as text)

1 : cchiw 3915 import sympy
2 :     from sympy import *
3 :     #symbols
4 :     x,y,z =symbols('x y z')
5 : cchiw 3865 import sys
6 :     import re
7 : cchiw 4188 import math
8 : cchiw 3915 from obj_ty import *
9 :     from obj_apply import *
10 :     from obj_operator import *
11 : cchiw 3939 from obj_field import *
12 : cchiw 3865
13 : cchiw 3874
14 : cchiw 3865
15 : cchiw 3915 # *************************** unary operators ***************************
16 : cchiw 3939 # binary operators
17 :     def fn_add(exp1,exp2):
18 :     return exp1+exp2
19 :     def fn_subtract(exp1,exp2):
20 :     return exp1-exp2
21 : cchiw 4243 def fn_modulate(exp1,exp2):
22 :     return exp1*exp2
23 : cchiw 3939 # scaling operator
24 : cchiw 3998 def fn_multiplication(exp_s, t):
25 : cchiw 3939 exp_t = field.get_data(t)
26 :     ityp1 = field.get_ty(t)
27 :     shape1 = fty.get_shape(ityp1)
28 : cchiw 3946 #print "exp_s",exp_s,"exp_t",exp_t
29 : cchiw 3939 if(field.is_Scalar(t)):
30 :     return exp_s* exp_t
31 :     elif(field.is_Vector(t)):
32 :     [n1] = shape1 #vector
33 :     rtn = []
34 :     for i in range(n1):
35 :     rtn.append(exp_s*exp_t[i])
36 :     return rtn
37 :     elif(field.is_Matrix(t)):
38 :     [n1,n2] = shape1
39 :     rtn = []
40 :     for i in range(n1):
41 : cchiw 3946 tmp = []
42 : cchiw 3939 for j in range(n2):
43 : cchiw 3946 tmp.append(exp_s*exp_t[i][j])
44 :     rtn.append(tmp)
45 : cchiw 3939 return rtn
46 :     elif(field.is_Ten3(t)):
47 :     [n1,n2,n3] = shape1
48 :     rtn = []
49 :     for i in range(n1):
50 : cchiw 3946 tmpI = []
51 : cchiw 3939 for j in range(n2):
52 : cchiw 3946 tmpJ = []
53 : cchiw 3939 for k in range(n3):
54 : cchiw 3946 tmpJ.append(exp_s*exp_t[i][j][k])
55 :     tmpI.append(tmpJ)
56 :     rtn.append(tmpI)
57 : cchiw 3939 return rtn
58 :     else:
59 :     raise "unsupported scaling"
60 : cchiw 3865
61 : cchiw 3998 #scaling of a field
62 :     def fn_scaling(fld1, fld2):
63 :     def get_sca():
64 :     if(field.is_Scalar(fld1)):
65 :     return (fld1, fld2)
66 :     else:
67 :     return (fld2, fld1)
68 :     (s, t) = get_sca()
69 :     exp_s = field.get_data(s)
70 :     return fn_multiplication(exp_s, t)
71 :    
72 :     #division of a field
73 :     def fn_division(t, s):
74 :     if(field.is_Scalar(s)):
75 :     exp_s = (1/field.get_data(s))
76 :     return fn_multiplication(exp_s, t)
77 :     else:
78 :     raise Exception ("err second arg in division should be a scalar")
79 :    
80 : cchiw 4236
81 :     # sine of field
82 :     def fn_negation(exp):
83 :     return -1*exp
84 :    
85 : cchiw 3946 # negation of field
86 :     def fn_negation(exp):
87 :     return -1*exp
88 :    
89 :    
90 : cchiw 3939 #evaluate cross product
91 :     def fn_cross(fld1, fld2):
92 :     exp1 = field.get_data(fld1)
93 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
94 :     exp2 = field.get_data(fld2)
95 :     ityp2 = field.get_ty(fld2)
96 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
97 :     # vectors
98 :     n1 = fty.get_vecLength(ityp1) #vector
99 :     n2 = fty.get_vecLength(ityp2)
100 :     if(n1==2):
101 :     return (exp1[0]*exp2[1]) -(exp1[1]*exp2[0])
102 :     elif(n1==3):
103 :     x0= (exp1[1]*exp2[2]) -(exp1[2]*exp2[1])
104 :     x1= (exp1[2]*exp2[0]) -(exp1[0]*exp2[2])
105 :     x2= (exp1[0]*exp2[1]) -(exp1[1]*exp2[0])
106 :     return [x0,x1,x2]
107 :     else:
108 :     raise "unsupported type for cross product"
109 :    
110 : cchiw 3915 #gradient of field
111 :     def fn_grad(exp, dim):
112 :     if (dim==1):
113 : cchiw 4230 return diff(exp,x)
114 : cchiw 3915 elif (dim==2):
115 :     return [diff(exp,x), diff(exp,y)]
116 :     elif (dim==3):
117 :     return [diff(exp,x), diff(exp,y), diff(exp,z)]
118 :     else:
119 :     raise "dimension not supported"
120 : cchiw 3874
121 : cchiw 3939 #evaluate divergence
122 :     def fn_divergence(fld):
123 :     exp = field.get_data(fld)
124 :     ityp = field.get_ty(fld)
125 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
126 :     # vectors
127 :     n1 = fty.get_vecLength(ityp) #vector
128 :     if(n1==2):
129 :     return diff(exp[0],x)+diff(exp[1],y)
130 :     elif(n1==3):
131 :    
132 :     return diff(exp[0],x)+diff(exp[1],y)+diff(exp[2],z)
133 :     else:
134 :     raise "unsupported type for divergence"
135 : cchiw 3874
136 : cchiw 3939 #evaluate cross product
137 :     def fn_curl(fld):
138 :     exp = field.get_data(fld)
139 :     ityp = field.get_ty(fld)
140 :     dim = field.get_dim(fld)
141 :     n = fty.get_vecLength(ityp) #vector
142 :     if(n!=dim):
143 :     raise (" type not supported for curl")
144 :     if(n==2):
145 :     return diff(exp[1], x) - diff(exp[0], y)
146 :     elif(n==3):
147 :     x0= diff(exp[2],y) - diff(exp[1],z)
148 :     x1= diff(exp[0],z) - diff(exp[2],x)
149 :     x2= diff(exp[1],x) - diff(exp[0],y)
150 :     return [x0,x1,x2]
151 :     else:
152 :     raise "unsupported type for cross product"
153 : cchiw 3874
154 : cchiw 3939 #evaluate jacob
155 :     def fn_jacob(fld):
156 :     exp = field.get_data(fld)
157 :     ityp = field.get_ty(fld)
158 :     dim = field.get_dim(fld)
159 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
160 :     # vectors
161 :     n = fty.get_vecLength(ityp) #vector
162 :     if(n!=dim):
163 :     raise (" type not supported for jacob")
164 :     if(n==2):
165 : cchiw 3946 return [[diff(exp[0],x), diff(exp[0],y)],
166 :     [diff(exp[1],x), diff(exp[1],y)]]
167 : cchiw 3939 elif(n==3):
168 : cchiw 3946 return [[diff(exp[0],x), diff(exp[0],y), diff(exp[0],z)],
169 :     [diff(exp[1],x), diff(exp[1],y), diff(exp[1],z)],
170 :     [diff(exp[2],x), diff(exp[2],y), diff(exp[2],z)]]
171 : cchiw 3939 else:
172 : cchiw 3998 raise "unsupported type for jacob"
173 : cchiw 3939
174 : cchiw 3998 #evaluate norm
175 :     def fn_norm(fld, dim):
176 :     exp = field.get_data(fld)
177 :     ityp = field.get_ty(fld)
178 :     dim = field.get_dim(fld)
179 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
180 :     # vectors
181 :     def iter (es):
182 :     sum = 0
183 :     for i in es:
184 :     sum+=i*i
185 : cchiw 4210 #print "\nsum",sum
186 : cchiw 4188 rtn = (sum)**0.5
187 : cchiw 4210 #print "\nrtn",rtn
188 : cchiw 4188 return rtn
189 : cchiw 3998 if(field.is_Scalar(fld)):
190 :     [] = fty.get_shape(ityp)
191 :     return exp
192 :     elif(field.is_Vector(fld)):
193 :     [n] = fty.get_shape(ityp)
194 :     rtn = []
195 :     for i in range(n):
196 :     rtn.append(exp[i])
197 :     return iter(rtn)
198 :     elif(field.is_Matrix(fld)):
199 :     [n, m] = fty.get_shape(ityp)
200 :     rtn = []
201 :     for i in range(n):
202 :     for j in range(m):
203 :     rtn.append(exp[i][j])
204 :     return iter(rtn)
205 :     elif(field.is_Ten3(fld)):
206 :     [n, m, p] = fty.get_shape(ityp)
207 :     rtn = []
208 :     for i in range(n):
209 :     for j in range(m):
210 :     for k in range(p):
211 :     rtn.append(exp[i][j][k])
212 :     return iter(rtn)
213 :     else:
214 :     raise "unsupported type for norm"
215 : cchiw 3939
216 : cchiw 3998 #evaluate norm
217 :     def fn_normalize(fld, dim):
218 :     exp = field.get_data(fld)
219 :     ityp = field.get_ty(fld)
220 :     dim = field.get_dim(fld)
221 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
222 :     norm = fn_norm(fld, dim)
223 :     if(field.is_Scalar(fld)):
224 :     #print "scal",exp
225 :     return exp
226 :     elif(field.is_Vector(fld)):
227 :     [n] = fty.get_shape(ityp)
228 :     rtn = []
229 :     for i in range(n):
230 :     rtn.append(exp[i]/norm)
231 :     #print "vec",rtn
232 :     return rtn
233 :     elif(field.is_Matrix(fld)):
234 :     [n, m] = fty.get_shape(ityp)
235 :     rtn = []
236 :     for i in range(n):
237 :     rtni = []
238 :     for j in range(m):
239 :     rtni.append(exp[i][j]/norm)
240 :     rtn.append(rtni)
241 :     #print "matrix:",rtn
242 :     return rtn
243 :     elif(field.is_Ten3(fld)):
244 :     [n, m, p] = fty.get_shape(ityp)
245 :     rtn = []
246 :     for i in range(n):
247 :     rtni = []
248 :     for j in range(m):
249 :     rtnj = []
250 :     for k in range(p):
251 :     rtnj.append(exp[i][j][k]/norm)
252 :     rtni.append( rtnj)
253 :     rtn.append( rtni)
254 :     #print "ten3",rtn
255 :     return rtn
256 :     else:
257 :     raise "unsupported type for norm"
258 :    
259 : cchiw 4237 #[0]
260 :     def fn_slicev0(fld1):
261 :     exp1 = field.get_data(fld1)
262 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
263 :     return exp1[0]
264 :    
265 :    
266 : cchiw 3998 #evaluate slice
267 : cchiw 4237 #[1]
268 :     def fn_slicev1(fld1):
269 : cchiw 3998 exp1 = field.get_data(fld1)
270 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
271 : cchiw 4237 return exp1[1]
272 :    
273 :     #evaluate slice
274 :     #[1,:]
275 :     def fn_slicem0(fld1):
276 :     exp1 = field.get_data(fld1)
277 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
278 : cchiw 3998 rtn=[]
279 :     if(fty.is_Matrix(ityp1)):
280 :     [n2,n3] = fty.get_shape(ityp1)
281 : cchiw 4237 for i in range(n3):
282 :     rtn.append(exp1[1][i])
283 : cchiw 3998 return rtn
284 :     else:
285 :     raise "unsupported type for slice"
286 :    
287 : cchiw 4237 #evaluate slice
288 :     #[:,0]
289 :     def fn_slicem1(fld1):
290 :     exp1 = field.get_data(fld1)
291 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
292 :     rtn=[]
293 :     if(fty.is_Matrix(ityp1)):
294 :     [n2,n3] = fty.get_shape(ityp1)
295 :     for i in range(n2):
296 :     rtn.append(exp1[i][0])
297 :     return rtn
298 :     else:
299 :     raise "unsupported type for slice"
300 :    
301 : cchiw 4243 #evaluate slice
302 :     #[:,1,:]
303 :     def fn_slicet0(fld1):
304 :     exp1 = field.get_data(fld1)
305 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
306 :     rtn=[]
307 :     if(fty.is_Ten3(ityp1)):
308 :     [n1, n2,n3] = fty.get_shape(ityp1)
309 :     for i in range(n1):
310 :     rtnj=[]
311 :     for j in range(n3):
312 :     rtnj.append(exp1[i][1][j])
313 :     rtn.append(rtnj)
314 :     return rtn
315 :     else:
316 :     raise "unsupported type for slice"
317 : cchiw 4237
318 : cchiw 4243 #evaluate slice
319 :     #[1,0,:]
320 :     def fn_slicet1(fld1):
321 :     exp1 = field.get_data(fld1)
322 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
323 :     rtn=[]
324 :     if(fty.is_Ten3(ityp1)):
325 :     [n1, n2, n3] = fty.get_shape(ityp1)
326 :     for i in range(n3):
327 :     rtn.append(exp1[1][0][i])
328 :     return rtn
329 :     else:
330 :     raise "unsupported type for slice"
331 :    
332 :    
333 :    
334 :    
335 : cchiw 3998 #evaluate trace
336 :     def fn_trace(fld):
337 :     exp = field.get_data(fld)
338 :     ityp = field.get_ty(fld)
339 :     rtn=[]
340 :     if(field.is_Matrix(fld)):
341 :     [n, m] = fty.get_shape(ityp)
342 :     if (n!=m):
343 :     raise Exception("matrix is not identitical")
344 :     rtn = exp[0][0]+exp[1][1]
345 :     if(n==2):
346 :     return rtn
347 :     elif(n==3):
348 :     return rtn+exp[2][2]
349 :     else:
350 :     raise "unsupported matrix field"
351 :     else:
352 :     raise "unsupported trace"
353 :    
354 :     #evaluate transpose
355 :     def fn_transpose(fld):
356 :     exp = field.get_data(fld)
357 :     ityp = field.get_ty(fld)
358 :     if(field.is_Matrix(fld)):
359 :     [n, m] = fty.get_shape(ityp)
360 :     rtn = []
361 :     for i in range(n):
362 :     rtni = []
363 :     for j in range(m):
364 :     rtni.append(exp[j][i])
365 :     rtn.append(rtni)
366 :     return rtn
367 :     else:
368 :     raise "unsupported transpose"
369 :    
370 :     #evaluate det
371 :     def fn_det(fld):
372 :     exp = field.get_data(fld)
373 :     ityp = field.get_ty(fld)
374 :     rtn=[]
375 :     if(field.is_Matrix(fld)):
376 :     [n, m] = fty.get_shape(ityp)
377 :     if (n!=m):
378 :     raise Exception("matrix is not identitical")
379 :     a = exp[0][0]
380 :     d = exp[1][1]
381 :     c = exp[1][0]
382 :     b = exp[0][1]
383 :     if(n==2):
384 :     return a*d-b*c
385 :     elif(n==3):
386 :     a = exp[0][0]
387 :     b = exp[0][1]
388 :     c = exp[0][2]
389 :     d = exp[1][0]
390 :     e = exp[1][1]
391 :     f = exp[1][2]
392 :     g = exp[2][0]
393 :     h = exp[2][1]
394 :     i = exp[2][2]
395 :     return a*(e*i-f*h)-b*(d*i-f*g)+c*(d*h-e*g)
396 :     else:
397 :     raise "unsupported matrix field"
398 :     else:
399 :     raise "unsupported trace"
400 :    
401 :    
402 : cchiw 3939 #evaluate outer product
403 :     def fn_outer(fld1, fld2):
404 :     exp1 = field.get_data(fld1)
405 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
406 :     exp2 = field.get_data(fld2)
407 :     ityp2 = field.get_ty(fld2)
408 :     rtn=[]
409 : cchiw 3946 #print "exp1",exp1,"ityp1",ityp1.name,"-length",len(exp1)
410 :     #print "exp2",exp2,"ityp2",ityp2.name,"-length",len(exp2)
411 :    
412 : cchiw 3939 if(fty.is_Vector(ityp1)):
413 :     n1= fty.get_vecLength(ityp1)
414 :     if(fty.is_Vector(ityp2)):
415 :     #both vectors
416 :     n2= fty.get_vecLength(ityp2)
417 :     for i in range(n1):
418 : cchiw 3946 tmpI = []
419 : cchiw 3939 for j in range(n2):
420 : cchiw 3946 tmpI.append(exp1[i]*exp2[j])
421 :     rtn.append(tmpI)
422 : cchiw 3939 return rtn
423 :     elif(fty.is_Matrix(ityp2)):
424 :     [n2,n3] = fty.get_shape(ityp2)
425 :     for i in range(n1):
426 : cchiw 3946 tmpI = []
427 : cchiw 3939 for j in range(n2):
428 : cchiw 3946 tmpJ = []
429 : cchiw 3939 for k in range(n3):
430 : cchiw 3946 tmpJ.append(exp1[i]*exp2[j][k])
431 :     tmpI.append(tmpJ)
432 :     rtn.append(tmpI)
433 : cchiw 3939 return rtn
434 :     elif(fty.is_Matrix(ityp1)):
435 :     [n1,n2] = fty.get_shape(ityp1)
436 :     if(fty.is_Vector(ityp2)):
437 :     n3= fty.get_vecLength(ityp2)
438 :     for i in range(n1):
439 : cchiw 3946 tmpI = []
440 : cchiw 3939 for j in range(n2):
441 : cchiw 3946 tmpJ = []
442 : cchiw 3939 for k in range(n3):
443 : cchiw 3946 tmpJ.append(exp1[i][j]*exp2[k])
444 :     tmpI.append(tmpJ)
445 :     rtn.append(tmpI)
446 : cchiw 3939 return rtn
447 :     elif(fty.is_Matrix(ityp2)):
448 :     [n3,n4] = fty.get_shape(ityp2)
449 :     for i in range(n1):
450 : cchiw 3946 tmpI = []
451 : cchiw 3939 for j in range(n2):
452 : cchiw 3946 tmpJ = []
453 : cchiw 3939 for k in range(n3):
454 : cchiw 3946 tmpK = []
455 : cchiw 3939 for l in range(n4):
456 : cchiw 3946 tmpK.append(exp1[i][j]*exp2[k][l])
457 :     tmpJ.append(tmpK)
458 :     tmpI.append(tmpJ)
459 :     rtn.append(tmpI)
460 : cchiw 3939 return rtn
461 :     else:
462 :     raise "outer product is not supported"
463 :     else:
464 :     raise "outer product is not supported"
465 :     #evaluate inner product
466 :     def fn_inner(fld1, fld2):
467 :     exp1 = field.get_data(fld1)
468 :     ityp1 = field.get_ty(fld1)
469 :     exp2 = field.get_data(fld2)
470 :     ityp2 = field.get_ty(fld2)
471 :     #print " exp1: ",exp1," exp2: ",exp2
472 :     # vectors
473 :     if(fty.is_Vector(ityp1)):
474 :     n1 = fty.get_vecLength(ityp1) #vector
475 :     if(fty.is_Vector(ityp2)):
476 :     #length of vetors
477 :     rtn=0
478 :     n2 = fty.get_vecLength(ityp2)
479 :     for s in range(n1):
480 :     curr = exp1[s]*exp2[s]
481 :     #print (" exp1[s]: ",exp1[s]," exp2[s]: ",exp2[s],"cur",curr)
482 :     rtn += curr
483 :     return rtn
484 :     elif(fty.is_Matrix(ityp2)):
485 :     [n2] = fty.drop_last(ityp2) #matrix
486 :     rtn=[]
487 :     for i in range(n2):
488 :     sumrtn=0
489 :     for s in range(n1):
490 :     curr = exp1[s]*exp2[s][i]
491 :     sumrtn += curr
492 :     rtn.append(sumrtn)
493 :     return rtn
494 :     elif(fty.is_Ten3(ityp2)):
495 :     [n2,n3] = fty.drop_last(ityp2)
496 : cchiw 3946 rtn = []
497 : cchiw 3939 for i in range(n2):
498 : cchiw 3946 tmpJ = []
499 : cchiw 3939 for j in range(n3):
500 :     sumrtn=0
501 :     for s in range(n1):
502 :     curr = exp1[s]*exp2[s][i][j]
503 :     sumrtn += curr
504 : cchiw 3946 tmpJ.append(sumrtn)
505 :     rtn.append(tmpJ)
506 :     return rtn
507 : cchiw 3939 else:
508 :     raise "inner product is not supported"
509 :     elif(fty.is_Matrix(ityp1)):
510 :     n2 = fty.get_first_ix(ityp1) #matrix
511 :     if(fty.is_Vector(ityp2)):
512 :     ns = fty.get_vecLength(ityp2) #vector
513 :     rtn=[]
514 :     for i in range(n2):
515 :     sumrtn=0
516 :     for s in range(ns):
517 :     curr = exp1[i][s]*exp2[s]
518 :     sumrtn += curr
519 :     rtn.append(sumrtn)
520 :     return rtn
521 :     else:
522 :     raise "inner product is not supported"
523 :     elif(fty.is_Ten3(ityp1)):
524 :     [n1,n2] = fty.drop_first(ityp1)
525 :     if(fty.is_Vector(ityp2)):
526 :     ns = fty.get_vecLength(ityp2)
527 :     rtn=[]
528 :     for i in range(n1):
529 : cchiw 3946 tmpI=[]
530 : cchiw 3939 for j in range(n2):
531 :     sumrtn=0
532 :     for s in range(ns):
533 :     curr = exp1[i][j][s]*exp2[s]
534 :     sumrtn += curr
535 : cchiw 3946 tmpI.append(sumrtn)
536 :     rtn.append(tmpI)
537 : cchiw 3939 return rtn
538 :     else:
539 :     raise "inner product is not supported"
540 :     else:
541 :     raise "inner product is not supported"
542 :    
543 :    
544 : cchiw 3915 # *************************** generic apply operators ***************************
545 :     #unary operator on a vector
546 : cchiw 3939 def applyToVector(vec, unary):
547 : cchiw 3915 rtn = []
548 :     for v in vec:
549 :     rtn.append(unary(v))
550 :     return rtn
551 :     #binary operator on a vector
552 : cchiw 3939 def applyToVectors(vecA, vecB, binary):
553 : cchiw 3915 rtn = []
554 :     for (a,b) in zip(vecA,vecB):
555 :     x= binary(a,b)
556 :     rtn.append(x)
557 :     return rtn
558 : cchiw 3874
559 : cchiw 3946 def applyToM(vec, unary):
560 :     rtn = []
561 :     for i in vec:
562 :     tmpI = []
563 :     for v in i:
564 :     tmpI.append(unary(v))
565 :     rtn.append(tmpI)
566 :     return rtn
567 :    
568 : cchiw 4230 def applyToMs(vecA,vecB, unary):
569 :     rtn = []
570 :     for (a,b) in zip(vecA,vecB):
571 :     tmpI = []
572 :     for (u,v) in zip(a,b):
573 :     tmpI.append(unary(u, v))
574 :     rtn.append(tmpI)
575 :     return rtn
576 :    
577 :    
578 : cchiw 3946 def applyToT3(vec, unary):
579 :     rtn = []
580 :     for i in vec:
581 :     tmpI = []
582 :     for j in i:
583 :     tmpJ = []
584 :     for v in j:
585 :     tmpJ.append(unary(v))
586 :     tmpI.append(tmpJ)
587 :     rtn.append(tmpI)
588 :     return rtn
589 :    
590 : cchiw 3915 # *************************** apply to scalars or vectors ***************************
591 :     #apply operators to expression
592 :     # return output types and expression
593 :     # unary operator
594 :     # exp: scalar types
595 : cchiw 3874
596 : cchiw 3939 def applyToExp_U_S(fn_name, fld):
597 :     exp = field.get_data(fld)
598 :     dim = field.get_dim(fld)
599 :     #print fn_name
600 : cchiw 3915 if(op_probe==fn_name): #probing
601 : cchiw 3939 return exp
602 : cchiw 3915 elif(op_negation==fn_name): #negation
603 : cchiw 3939 return fn_negation(exp)
604 : cchiw 3915 elif(op_gradient==fn_name): #gradient
605 : cchiw 3939 return fn_grad(exp, dim)
606 : cchiw 3915 else:
607 : cchiw 3939 raise Exception("unsupported unary operator on scalar field:"+ fn_name.name)
608 : cchiw 3874
609 : cchiw 3939 # unary operator
610 :     # exp: vector types
611 :     def applyToExp_U_V(fn_name, fld):
612 :     exp = field.get_data(fld)
613 :     if(op_probe==fn_name): #probing
614 :     return exp
615 :     elif(op_negation==fn_name): #negation
616 :     return applyToVector(exp, fn_negation)
617 :     elif(op_divergence==fn_name):
618 :     return fn_divergence(fld)
619 :     elif(op_curl==fn_name):
620 :     return fn_curl(fld)
621 :     elif(op_jacob==fn_name): #jacob
622 :     return fn_jacob(fld)
623 : cchiw 4237 elif(op_slicev0==fn_name) :
624 :     return fn_slicev0(fld)
625 :     elif(op_slicev1==fn_name):
626 :     return fn_slicev1(fld)
627 : cchiw 3939 else:
628 :     raise Exception("unsupported unary operator:"+ fn_name.name)
629 : cchiw 3874
630 : cchiw 3946 def applyToExp_U_M(fn_name, fld):
631 :     exp = field.get_data(fld)
632 :     if(op_probe==fn_name): #probing
633 :     return exp
634 :     elif(op_negation==fn_name): #negation
635 :     return applyToM(exp, fn_negation)
636 :     elif(op_jacob==fn_name): #jacob
637 :     return fn_jacob(fld)
638 : cchiw 4237 elif(op_slicem0==fn_name) :
639 :     return fn_slicem0(fld)
640 :     elif(op_slicem1==fn_name):
641 :     return fn_slicem1(fld)
642 : cchiw 3998 elif(op_trace == fn_name):
643 :     return fn_trace(fld)
644 :     elif(op_transpose==fn_name):
645 :     return fn_transpose(fld)
646 :     elif(op_det==fn_name):
647 :     return fn_det(fld)
648 : cchiw 3946 else:
649 :     raise Exception("unsupported unary operator:"+ fn_name.name)
650 :    
651 : cchiw 3939 def applyToExp_U_T3(fn_name, fld):
652 :     exp = field.get_data(fld)
653 :     if(op_probe==fn_name): #probing
654 :     return exp
655 :     elif(op_negation==fn_name): #negation
656 : cchiw 3946 return applyToT3(exp, fn_negation)
657 : cchiw 3939 elif(op_jacob==fn_name): #jacob
658 :     return fn_jacob(fld)
659 : cchiw 4243 elif(op_slicet0==fn_name) :
660 :     return fn_slicet0(fld)
661 :     elif(op_slicet1==fn_name):
662 :     return fn_slicet1(fld)
663 : cchiw 3939 else:
664 :     raise Exception("unsupported unary operator:"+ fn_name.name)
665 :    
666 : cchiw 3915 # binary operator
667 :     # exp: scalar types
668 :     def applyToExp_B_S(e):
669 :     fn_name=e.opr
670 : cchiw 3939 (fld1,fld2) = apply.get_binary(e)
671 :     exp1 = field.get_data(fld1)
672 :     exp2 = field.get_data(fld2)
673 :     #print fn_name
674 : cchiw 3915 if(op_add==fn_name):#addition
675 : cchiw 3939 return fn_add(exp1,exp2)
676 : cchiw 3915 elif(op_subtract==fn_name):#subtract
677 : cchiw 3939 return fn_subtract(exp1,exp2)
678 : cchiw 4243 elif(op_modulate==fn_name):#modulate
679 :     return fn_modulate(exp1,exp2)
680 : cchiw 3939 elif(op_scale==fn_name): #scaling
681 :     return fn_scaling(fld1,fld2)
682 : cchiw 3998 elif(op_division==fn_name): #division
683 :     return fn_division(fld1,fld2)
684 : cchiw 3915 else:
685 : cchiw 3939 raise Exception("unsupported binary operator on scalar fields:"+ fn_name.name)
686 : cchiw 3874
687 : cchiw 3939 # binary, args do not need to have the same shape
688 :     def applyToExp_B_uneven(e):
689 : cchiw 3915 fn_name=e.opr
690 : cchiw 3939 (fld1,fld2) = apply.get_binary(e)
691 :     exp1 = field.get_data(fld1)
692 :     exp2 = field.get_data(fld2)
693 :     if(op_outer==fn_name):
694 :     return fn_outer(fld1, fld2)
695 :     elif(op_inner==fn_name):
696 :     return fn_inner(fld1, fld2)
697 :     elif(op_scale==fn_name): #scaling
698 :     return fn_scaling(fld1,fld2)
699 : cchiw 3915 else:
700 :     raise Exception("unsupported unary operator:",op_name)
701 : cchiw 3865
702 : cchiw 3915
703 :     # binary operator
704 : cchiw 3939 # args have the same shape
705 : cchiw 3915 def applyToExp_B_V(e):
706 :     fn_name=e.opr
707 : cchiw 3939 (fld1,fld2) = apply.get_binary(e)
708 :     exp1 = field.get_data(fld1)
709 :     exp2 = field.get_data(fld2)
710 : cchiw 3915 if(op_add==fn_name):#addition
711 : cchiw 3939 return applyToVectors(exp1, exp2, fn_add)
712 : cchiw 3915 elif(op_subtract==fn_name):#subtract
713 : cchiw 3939 return applyToVectors(exp1, exp2, fn_subtract)
714 : cchiw 4243 elif(op_modulate==fn_name):#modulate
715 :     return applyToVectors(exp1,exp2 ,fn_modulate)
716 : cchiw 3939 elif(op_cross==fn_name):
717 :     return fn_cross(fld1, fld2)
718 : cchiw 3915 else:
719 : cchiw 3939 return applyToExp_B_uneven(e)
720 : cchiw 3915
721 : cchiw 4230 def applyToExp_B_M(e):
722 :     fn_name=e.opr
723 :     (fld1,fld2) = apply.get_binary(e)
724 :     exp1 = field.get_data(fld1)
725 :     exp2 = field.get_data(fld2)
726 :     if(op_add==fn_name):#addition
727 :     return applyToMs(exp1, exp2, fn_add)
728 :     elif(op_subtract==fn_name):#subtract
729 :     return applyToMs(exp1, exp2, fn_subtract)
730 : cchiw 4243 elif(op_modulate==fn_name):#modulate
731 :     return applyToMs(exp1,exp2,fn_modulate)
732 : cchiw 4230 else:
733 :     return applyToExp_B_uneven(e)
734 : cchiw 3939
735 : cchiw 4230
736 : cchiw 3915 # *************************** unary/binary operators ***************************
737 :     def unary(e):
738 : cchiw 3939 #apply.toStr(e)
739 :     fld =apply.get_unary(e)
740 :     fn_name=e.opr
741 :     exp = field.get_data(fld)
742 :     dim = field.get_dim(fld)
743 : cchiw 3998 if(op_norm==fn_name):#norm
744 :     return fn_norm(fld, dim)
745 :     if(op_normalize==fn_name):#normalize
746 :     x= fn_normalize(fld, dim)
747 :     return x
748 :     elif (field.is_Scalar(fld)): # input is a scalar field
749 : cchiw 3939 return applyToExp_U_S(fn_name, fld)
750 :     elif(field.is_Vector(fld)): # input is a vector field
751 :     return applyToExp_U_V(fn_name, fld)
752 : cchiw 3946 elif(field.is_Matrix(fld)): # input is a vector field
753 :     return applyToExp_U_M(fn_name, fld)
754 : cchiw 3915 else:
755 : cchiw 3939 return applyToExp_U_T3(fn_name, fld)
756 : cchiw 3915
757 :     def binary(e):
758 : cchiw 3939 (f, g) =apply.get_binary(e)
759 : cchiw 3998 fn_name = e.opr
760 :     # type is checked elsewhere or does not matter
761 :     if(op_division==fn_name): #division
762 :     return fn_division(f, g)
763 :     elif (field.is_Scalar(f) and field.is_Scalar(g)): # input is a scalar field
764 : cchiw 3915 return applyToExp_B_S(e)
765 : cchiw 3939 elif (field.is_Vector(f)):# input is a vector field
766 :     if(field.is_Vector(g)):
767 :     return applyToExp_B_V(e)
768 :     else: # input is a vector field, _
769 : cchiw 4230 return applyToExp_B_V(e)
770 :     elif (field.is_Matrix(f)):# input is a matrix field
771 :     if(field.is_Matrix(g)):
772 :     return applyToExp_B_M(e)
773 :     else:
774 :     return applyToExp_B_V(e)
775 : cchiw 3915 else:
776 : cchiw 4230 return applyToExp_B_V(e)
777 : cchiw 3915
778 : cchiw 3939 def applyUnaryOnce(oexp_inner,app_inner,app_outer):
779 : cchiw 3998 #print "applyUnaryOnce"
780 : cchiw 3939 #apply.toStr(app_inner)
781 :     oty_inner = apply.get_oty(app_inner)
782 :     oty_outer = apply.get_oty(app_outer)
783 :     opr_outer = app_outer.opr
784 : cchiw 3946 #print "oexp_inner",oexp_inner,"opr_outer",opr_outer.name
785 : cchiw 3939 lhs_tmp = field(true, "tmp", oty_inner, "", oexp_inner, "")
786 : cchiw 3946 app_tmp = apply("tmp", opr_outer, lhs_tmp, None, oty_outer, true, true)
787 : cchiw 3939 oexp_tmp =unary(app_tmp)
788 : cchiw 3946 #print " oexp_tmp", oexp_tmp
789 : cchiw 3939 return (oty_outer, oexp_tmp)
790 :    
791 : cchiw 3946 def applyBinaryOnce(oexp_inner,app_inner,app_outer,rhs):
792 :     oty_inner = apply.get_oty(app_inner)
793 :     oty_outer = apply.get_oty(app_outer)
794 :     opr_outer = app_outer.opr
795 :    
796 :     lhs_tmp = field(true, "tmp", oty_inner, "", oexp_inner, "")
797 :    
798 :     app_tmp = apply("tmp", opr_outer, lhs_tmp, rhs, oty_outer, true,true)
799 :     oexp_tmp =binary(app_tmp)
800 :     return (oty_outer, oexp_tmp)
801 : cchiw 3939
802 : cchiw 3946
803 : cchiw 3915 # operators with scalar field and vector field
804 :     def sort(e):
805 : cchiw 3939 #apply.toStr(e)
806 :     arity = apply.get_arity(e)
807 : cchiw 3946 if(e.isrootlhs): # is root
808 : cchiw 3939 #print "sort is a root"
809 :     oty = apply.get_oty(e)
810 :     if (arity ==1):
811 :     return (oty, unary(e))
812 :     elif (arity ==2): # binary operator
813 :     return (oty, binary(e))
814 :     else:
815 :     raise Exception ("arity is not supported: "+str(arity_outer))
816 : cchiw 3915 else:
817 : cchiw 3939 app_outer = e
818 :     arity_outer = arity
819 : cchiw 3946 #print "app_outer",app_outer.opr.name
820 : cchiw 3939 if (arity_outer==1): #assuming both arity
821 :     app_inner = apply.get_unary(app_outer)
822 : cchiw 3946 #print "outer(1) app_inner:",app_inner.opr.name
823 : cchiw 3939 arity_inner= app_inner.opr.arity
824 :     if (arity_inner==1):
825 :     oexp_inner = unary(app_inner)
826 : cchiw 3946
827 : cchiw 3939 (oty_outer, oexp_tmp) = applyUnaryOnce(oexp_inner ,app_inner, app_outer)
828 : cchiw 3946
829 : cchiw 3939 return (oty_outer, oexp_tmp)
830 :     elif(arity_inner==2):
831 :     oexp_inner = binary(app_inner)
832 :     (oty_outer, oexp_tmp) = applyUnaryOnce(oexp_inner ,app_inner, app_outer)
833 : cchiw 3946
834 : cchiw 3939 return (oty_outer, oexp_tmp)
835 :     else:
836 :     raise Exception ("arity is not supported: "+str(arity_outer))
837 : cchiw 3946 elif (arity_outer==2):
838 :     (app_inner, G) = apply.get_binary(app_outer)
839 :     arity_inner= app_inner.opr.arity
840 :     #print "outer(2) app_inner",app_inner.opr.name
841 :     if (arity_inner==1):
842 :     oexp_inner = unary(app_inner)
843 :     rhs = G
844 :     (oty_outer, oexp_tmp) = applyBinaryOnce(oexp_inner, app_inner, app_outer, rhs)
845 :     return (oty_outer, oexp_tmp)
846 :     elif(arity_inner==2):
847 :     oexp_inner = binary(app_inner)
848 :     #print "applying binary frst time", oexp_inner
849 :     rhs = G
850 :     (oty_outer, oexp_tmp) = applyBinaryOnce(oexp_inner, app_inner, app_outer, rhs)
851 :     #print "applying binary second time", oexp_tmp
852 :     return (oty_outer, oexp_tmp)
853 :     else:
854 :     raise Exception ("arity is not supported: "+str(arity_outer))
855 : cchiw 3939 else:
856 :     raise Exception ("arity is not supported: "+str(arity_outer))
857 : cchiw 3915
858 :     # *************************** evaluate at positions ***************************
859 :     #evaluate scalar field exp
860 : cchiw 4158 def eval_d1(pos0, exp):
861 : cchiw 4230 #print "eval vec d1"
862 : cchiw 4158 #print "exp:",exp
863 : cchiw 4230 #print "pos0",pos0
864 : cchiw 4158 #evaluate field defined by coefficients at position
865 :     exp = exp.subs(x,pos0)
866 : cchiw 4230 #print "exp",exp
867 : cchiw 4158 return exp
868 :    
869 : cchiw 3915 def eval_d2(pos0, pos1, exp):
870 : cchiw 3998 #print "exp:",exp
871 : cchiw 3915 #evaluate field defined by coefficients at position
872 : cchiw 4158 exp = exp.subs(x,pos0)
873 :     exp = exp.subs(y,pos1)
874 :     return exp
875 : cchiw 3915
876 : cchiw 3939 def eval_d3(pos0, pos1, pos2, exp):
877 :     #evaluate field defined by coefficients at position
878 : cchiw 4158 exp = exp.subs(x,pos0)
879 :     exp = exp.subs(y,pos1)
880 :     exp = exp.subs(z,pos2)
881 :     return exp
882 : cchiw 3939
883 : cchiw 4158 #evaluate vector field [exp]
884 :     def eval_vec_d1(pos0, vec):
885 : cchiw 4230 #print "eval vec d1"
886 : cchiw 4158 rtn = []
887 :     for v in vec:
888 :     rtn.append(eval_d1(pos0, v))
889 :     return rtn
890 :    
891 : cchiw 3915 #evaluate vector field [exp,exp]
892 :     def eval_vec_d2(pos0, pos1, vec):
893 : cchiw 3939 #print "eval_vec_d2 vec:",vec
894 : cchiw 3915 rtn = []
895 :     for v in vec:
896 :     rtn.append(eval_d2(pos0, pos1, v))
897 :     return rtn
898 :    
899 : cchiw 4158 def eval_ten3_d1(pos0,ten3):
900 :     rtn = []
901 :     for i in ten3:
902 :     for j in i:
903 :     for v in j:
904 :     rtn.append(eval_d1(pos0, v))
905 :     return rtn
906 :    
907 :    
908 :    
909 : cchiw 3939 #evaluate vector field [exp,exp]
910 : cchiw 4158 def eval_mat_d1(pos0, mat):
911 :     #print "eval_vec_d2 vec:",vec
912 :     rtn = []
913 :     for i in mat:
914 :     for v in i:
915 :     rtn.append(eval_d1(pos0, v))
916 :     return rtn
917 :    
918 :     #evaluate vector field [exp,exp]
919 : cchiw 3946 def eval_mat_d2(pos0, pos1, mat):
920 :     #print "eval_vec_d2 vec:",vec
921 :     rtn = []
922 : cchiw 4210 #print "eval_mat_d2 mat",mat
923 : cchiw 3946 for i in mat:
924 :     for v in i:
925 :     rtn.append(eval_d2(pos0, pos1, v))
926 :     return rtn
927 :    
928 :     def eval_ten3_d2(pos0, pos1, ten3):
929 :     #print "eval_vec_d2 vec:",vec
930 :     rtn = []
931 :     for i in ten3:
932 :     for j in i:
933 :     for v in j:
934 :     rtn.append(eval_d2(pos0, pos1, v))
935 :     return rtn
936 :    
937 :    
938 :    
939 :     #evaluate vector field [exp,exp]
940 : cchiw 3939 def eval_vec_d3(pos0, pos1, pos2, vec):
941 :     rtn = []
942 :     for v in vec:
943 :     rtn.append(eval_d3(pos0, pos1, pos2, v))
944 :     return rtn
945 :    
946 :    
947 : cchiw 3946 #evaluate vector field [exp,exp]
948 :     def eval_mat_d3(pos0, pos1, pos2, mat):
949 :     #print "eval_vec_d2 vec:",vec
950 :     rtn = []
951 :     for i in mat:
952 :     for v in i:
953 :     rtn.append(eval_d3(pos0, pos1, pos2, v))
954 :     return rtn
955 :    
956 :     def eval_ten3_d3(pos0, pos1, pos2,ten3):
957 :     rtn = []
958 :     for i in ten3:
959 :     for j in i:
960 :     for v in j:
961 :     rtn.append(eval_d3(pos0, pos1, pos2, v))
962 :     return rtn
963 :    
964 :    
965 : cchiw 4158
966 :     def iter_d1(k, pos, exp):
967 :     corr = []
968 :     for x in pos:
969 :     val = k(x, exp)
970 :     corr.append(val)
971 :     return corr
972 :    
973 : cchiw 3939 def iter_d2(k, pos, exp):
974 : cchiw 3874 corr = []
975 : cchiw 3939 #print "iter expr:", exp
976 :     #print "pos", pos
977 : cchiw 3874 for p in pos:
978 : cchiw 3939 #print "p", p
979 : cchiw 3874 x=p[0]
980 :     y=p[1]
981 : cchiw 3915 val = k(x,y,exp)
982 : cchiw 3874 corr.append(val)
983 :     return corr
984 : cchiw 3865
985 : cchiw 3939 def iter_d3(k, pos, exp):
986 :     corr = []
987 :     #print "iter exp:", exp
988 :     for p in pos:
989 :     x=p[0]
990 :     y=p[1]
991 :     z=p[2]
992 :     val = k(x,y,z, exp)
993 :     #print "pos: ",x,y,z, " val:", val
994 :     corr.append(val)
995 :     return corr
996 :    
997 : cchiw 3915 def probeField(otyp1,pos, ortn):
998 : cchiw 3939 dim = fty.get_dim(otyp1)
999 : cchiw 3946 #print "output type"+otyp1.name
1000 : cchiw 4158 if (dim==1):
1001 : cchiw 3939 def get_k():
1002 :     if (fty.is_ScalarField(otyp1)): # output is a scalar field
1003 : cchiw 4230 #print "s_d1"
1004 : cchiw 4158 return eval_d1
1005 :     elif (fty.is_VectorField(otyp1)):
1006 : cchiw 4230 #print "v_d1"
1007 : cchiw 4158 return eval_vec_d1
1008 :     elif (fty.is_Matrix(otyp1)):
1009 :     return eval_mat_d1
1010 :     elif(fty.is_Ten3(otyp1)):
1011 :     return eval_ten3_d1
1012 :     else:
1013 :     raise "error"+otyp1.name
1014 :     return iter_d1(get_k(), pos, ortn)
1015 :     elif (dim==2):
1016 :     def get_k():
1017 :     if (fty.is_ScalarField(otyp1)): # output is a scalar field
1018 : cchiw 3939 return eval_d2
1019 : cchiw 3946 elif (fty.is_VectorField(otyp1)):
1020 :     return eval_vec_d2
1021 :     elif (fty.is_Matrix(otyp1)):
1022 :     return eval_mat_d2
1023 :     elif(fty.is_Ten3(otyp1)):
1024 :     return eval_ten3_d2
1025 : cchiw 3939 else:
1026 : cchiw 3946 raise "error"+otyp1.name
1027 : cchiw 3939 return iter_d2(get_k(), pos, ortn)
1028 :     elif (dim==3):
1029 :     def get_k():
1030 :     if (fty.is_ScalarField(otyp1)): # output is a scalar field
1031 :     return eval_d3
1032 : cchiw 3946 elif (fty.is_VectorField(otyp1)):
1033 :     return eval_vec_d3
1034 :     elif (fty.is_Matrix(otyp1)):
1035 :     return eval_mat_d3
1036 :     elif(fty.is_Ten3(otyp1)):
1037 :     return eval_ten3_d3
1038 : cchiw 3939 else:
1039 : cchiw 3946 raise "error"+otyp1.name
1040 : cchiw 3939 return iter_d3(get_k(), pos, ortn)
1041 : cchiw 3865 else:
1042 : cchiw 3939 raise "unsupported dimension"
1043 : cchiw 3865
1044 : cchiw 3915 # *************************** main ***************************
1045 :    
1046 :     # operators with scalar field and vector field
1047 :     def eval(app, pos):
1048 : cchiw 3946 #print "evalname",app.name
1049 : cchiw 3939 #apply.toStr(app)
1050 : cchiw 3915 (otyp1, ortn) = sort(app) #apply operations to expressions
1051 : cchiw 4210 #print "ortn",ortn
1052 : cchiw 4188 rtn = probeField(otyp1, pos, ortn) #evaluate expression at positions
1053 : cchiw 4210 #print "rtn", rtn
1054 : cchiw 4188 return rtn

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