mirror of https://github.com/mosra/magnum.git
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#ifndef Magnum_Math_Dual_h |
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#define Magnum_Math_Dual_h |
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/*
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Copyright © 2010, 2011, 2012 Vladimír Vondruš <mosra@centrum.cz> |
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This file is part of Magnum. |
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Magnum is free software: you can redistribute it and/or modify |
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it under the terms of the GNU Lesser General Public License version 3 |
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only, as published by the Free Software Foundation. |
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Magnum is distributed in the hope that it will be useful, |
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but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of |
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MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the |
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GNU Lesser General Public License version 3 for more details. |
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*/ |
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/** @file
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* @brief Class Magnum::Math::Dual |
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*/ |
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#include <Utility/Debug.h> |
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#include "Math/MathTypeTraits.h" |
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namespace Magnum { namespace Math { |
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/** @brief %Dual number */ |
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template<class T> class Dual { |
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public: |
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/**
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* @brief Default constructor |
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* |
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* Both parts are default-constructed. |
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*/ |
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inline constexpr /*implicit*/ Dual(): _real(), _dual() {} |
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/**
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* @brief Construct dual number from real and dual part |
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* |
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* @f[ |
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* \hat a = a_0 + \epsilon a_\epsilon |
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* @f] |
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*/ |
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inline constexpr /*implicit*/ Dual(const T& real, const T& dual = T()): _real(real), _dual(dual) {} |
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/** @brief Equality comparison */ |
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inline bool operator==(const Dual<T>& other) const { |
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return MathTypeTraits<T>::equals(_real, other._real) && |
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MathTypeTraits<T>::equals(_dual, other._dual); |
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} |
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/** @brief Non-equality comparison */ |
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inline bool operator!=(const Dual<T>& other) const { |
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return !operator==(other); |
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} |
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/** @brief Real part */ |
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inline constexpr T real() const { return _real; } |
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/** @brief %Dual part */ |
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inline constexpr T dual() const { return _dual; } |
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/**
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* @brief Add and assign dual number |
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* |
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* The computation is done in-place. @f[ |
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* \hat a + \hat b = a_0 + b_0 + \epsilon (a_\epsilon + b_\epsilon) |
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* @f] |
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*/ |
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inline Dual<T>& operator+=(const Dual<T>& other) { |
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_real += other._real; |
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_dual += other._dual; |
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return *this; |
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} |
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/**
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* @brief Add dual number |
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* |
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* @see operator+=() |
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*/ |
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inline Dual<T> operator+(const Dual<T>& other) const { |
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return Dual<T>(*this)+=other; |
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} |
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/**
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* @brief Negated dual number |
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* |
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* @f[ |
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* -\hat a = -a_0 - \epsilon a_\epsilon |
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* @f] |
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*/ |
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inline Dual<T> operator-() const { |
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return {-_real, -_dual}; |
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} |
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/**
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|
* @brief Subtract and assign dual number |
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* |
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|
* The computation is done in-place. @f[ |
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|
* \hat a - \hat b = a_0 - b_0 + \epsilon (a_\epsilon - b_\epsilon) |
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|
* @f] |
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*/ |
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|
inline Dual<T>& operator-=(const Dual<T>& other) { |
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|
_real -= other._real; |
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|
_dual -= other._dual; |
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|
return *this; |
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} |
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/**
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* @brief Subtract dual number |
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* |
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* @see operator-=() |
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*/ |
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inline Dual<T> operator-(const Dual<T>& other) const { |
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return Dual<T>(*this)-=other; |
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} |
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/**
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* @brief Multiply by dual number |
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* |
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* @f[ |
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|
* \hat a \hat b = a_0 b_0 + \epsilon (a_0 b_\epsilon + a_\epsilon b_0) |
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|
* @f] |
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|
*/ |
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|
inline Dual<T> operator*(const Dual<T>& other) const { |
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|
return {_real*other._real, _real*other._dual + _dual*other._real}; |
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} |
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/**
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|
* @brief Divide by dual number |
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* |
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* @f[ |
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|
* \frac{\hat a}{\hat b} = \frac{a_0}{b_0} + \epsilon \frac{a_\epsilon b_0 - a_0 b_\epsilon}{b_0^2} |
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|
* @f] |
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|
*/ |
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|
inline Dual<T> operator/(const Dual<T>& other) const { |
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|
return {_real/other._real, (_dual*other._real - _real*other._dual)/(other._real*other._real)}; |
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|
} |
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/**
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|
* @brief Conjugated dual number |
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|
* |
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|
* @f[ |
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|
* \overline{\hat a} = a_0 - \epsilon a_\epsilon |
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|
* @f] |
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*/ |
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|
inline Dual<T> conjugated() const { |
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|
return {_real, -_dual}; |
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} |
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private: |
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T _real, _dual; |
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}; |
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/** @debugoperator{Magnum::Math::Dual} */ |
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|
template<class T> Corrade::Utility::Debug operator<<(Corrade::Utility::Debug debug, const Dual<T>& value) { |
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debug << "Dual("; |
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|
debug.setFlag(Corrade::Utility::Debug::SpaceAfterEachValue, false); |
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|
debug << value.real() << ", " << value.dual() << ")"; |
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|
debug.setFlag(Corrade::Utility::Debug::SpaceAfterEachValue, true); |
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|
return debug; |
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|
} |
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|
}} |
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#endif |
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@ -0,0 +1,116 @@ |
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/*
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Copyright © 2010, 2011, 2012 Vladimír Vondruš <mosra@centrum.cz> |
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This file is part of Magnum. |
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Magnum is free software: you can redistribute it and/or modify |
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it under the terms of the GNU Lesser General Public License version 3 |
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only, as published by the Free Software Foundation. |
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Magnum is distributed in the hope that it will be useful, |
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but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of |
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MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the |
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GNU Lesser General Public License version 3 for more details. |
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*/ |
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#include <sstream> |
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#include <TestSuite/Tester.h> |
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#include "Math/Dual.h" |
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namespace Magnum { namespace Math { namespace Test { |
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class DualTest: public Corrade::TestSuite::Tester { |
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public: |
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explicit DualTest(); |
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void construct(); |
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void constructDefault(); |
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void compare(); |
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void addSubtract(); |
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void negated(); |
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void multiplyDivide(); |
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void conjugated(); |
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|
void debug(); |
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}; |
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typedef Math::Dual<float> Dual; |
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DualTest::DualTest() { |
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addTests(&DualTest::construct, |
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&DualTest::constructDefault, |
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|
&DualTest::compare, |
||||||
|
|
||||||
|
&DualTest::addSubtract, |
||||||
|
&DualTest::negated, |
||||||
|
&DualTest::multiplyDivide, |
||||||
|
|
||||||
|
&DualTest::conjugated, |
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|
|
||||||
|
&DualTest::debug); |
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} |
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|
void DualTest::construct() { |
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|
Dual a(2.0f, -7.5f); |
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|
CORRADE_COMPARE(a.real(), 2.0f); |
||||||
|
CORRADE_COMPARE(a.dual(), -7.5f); |
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|
|
||||||
|
Dual b(3.0f); |
||||||
|
CORRADE_COMPARE(b.real(), 3.0f); |
||||||
|
CORRADE_COMPARE(b.dual(), 0.0f); |
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|
} |
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|
|
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|
void DualTest::constructDefault() { |
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|
CORRADE_COMPARE(Dual(), Dual(0.0f, 0.0f)); |
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|
} |
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|
|
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|
void DualTest::compare() { |
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|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f, 1.0f+MathTypeTraits<float>::epsilon()/2) == Dual(1.0f, 1.0f)); |
||||||
|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f, 1.0f+MathTypeTraits<float>::epsilon()*2) != Dual(1.0f, 1.0f)); |
||||||
|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f+MathTypeTraits<float>::epsilon()/2, 1.0f) == Dual(1.0f, 1.0f)); |
||||||
|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f+MathTypeTraits<float>::epsilon()*2, 1.0f) != Dual(1.0f, 1.0f)); |
||||||
|
|
||||||
|
/* Compare to real part only */ |
||||||
|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f, 0.0f) == 1.0f); |
||||||
|
CORRADE_VERIFY(Dual(1.0f, 3.0f) != 1.0f); |
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|
} |
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|
|
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|
void DualTest::addSubtract() { |
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|
Dual a(2.0f, -7.5f); |
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|
Dual b(-3.3f, 0.2f); |
||||||
|
Dual c(-1.3f, -7.3f); |
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|
|
||||||
|
CORRADE_COMPARE(a + b, c); |
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|
CORRADE_COMPARE(c - b, a); |
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|
} |
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|
void DualTest::negated() { |
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|
CORRADE_COMPARE(-Dual(1.0f, -6.5f), Dual(-1.0f, 6.5f)); |
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|
} |
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|
|
||||||
|
void DualTest::multiplyDivide() { |
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|
Dual a(1.5f, -4.0f); |
||||||
|
Dual b(-2.0f, 0.5f); |
||||||
|
Dual c(-3.0f, 8.75f); |
||||||
|
|
||||||
|
CORRADE_COMPARE(a*b, c); |
||||||
|
CORRADE_COMPARE(c/b, a); |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
void DualTest::conjugated() { |
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|
CORRADE_COMPARE(Dual(1.0f, -6.5f).conjugated(), Dual(1.0f, 6.5f)); |
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|
} |
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|
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|
void DualTest::debug() { |
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std::ostringstream o; |
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Debug(&o) << Dual(2.5f, -0.3f); |
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|
CORRADE_COMPARE(o.str(), "Dual(2.5, -0.3)\n"); |
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|
} |
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}}} |
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CORRADE_TEST_MAIN(Magnum::Math::Test::DualTest) |
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