FieldMatVecTest.cpp 6.17 KB
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#include <cmath>

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#include <amdis/common/FieldMatVec.hpp>
#include <amdis/common/Math.hpp>
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#include "Tests.hpp"

using namespace AMDiS;
9
using namespace Dune;
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

// -----------------------------------------------------------------------------
void test0()
{
  using V = FieldVector<double, 3>;
  V a{1.0, 2.0, 3.0};
  V b{2.0, 3.0, 4.0};

  AMDIS_TEST_EQ( a+b, (V{3.0, 5.0, 7.0}) );
  AMDIS_TEST_EQ( a-b, (V{-1.0, -1.0, -1.0}) );

  AMDIS_TEST_EQ( a*2,   (V{2.0, 4.0, 6.0}) );
  AMDIS_TEST_EQ( 2.0*a, (V{2.0, 4.0, 6.0}) );

  AMDIS_TEST_EQ( b/2.0, (V{1.0, 1.5, 2.0}) );

  AMDIS_TEST_EQ( a + 2*b, (V{5.0, 8.0, 11.0}) );
}

// -----------------------------------------------------------------------------
void test1()
{
  using V = FieldVector<double, 3>;
  V a{1.0, 2.0, 3.0};
  V b{2.0, 3.0, 4.0};
35 36
  V c{3.0, -5.0, 4.0};
  V d{-1.0, -2.0, -3.0};
37 38 39 40 41

  AMDIS_TEST_EQ( unary_dot(a), 14.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( dot(a, b), 20.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( dot(a, b), dot(b, a) );

42
  AMDIS_TEST_APPROX( one_norm(a), 6.0 );
43
  AMDIS_TEST_APPROX( two_norm(a), std::sqrt(14.0) );
44 45
  AMDIS_TEST_APPROX( two_norm(a), p_norm<2>(a) );
  AMDIS_TEST_APPROX( p_norm<3>(a), std::pow(36.0, 1.0/3) );
46 47 48
  AMDIS_TEST_APPROX( distance(a, b), std::sqrt(3.0) );

  AMDIS_TEST_EQ( cross(a, b), (V{-1.0, 2.0, -1.0}) );
49 50 51 52 53 54 55 56

  AMDIS_TEST_EQ( sum(c),  2.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( min(b),  2.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( min(c), -5.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( max(c),  4.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( max(d), -1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( abs_min(c), 3.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( abs_max(c), 5.0 );
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

  using V3 = FieldVector<int, 3>;
  V3 f{2, 3, 4};
  V3 g{3, -5, 4};
  V3 h{-1, -2, -3};
  AMDIS_TEST_EQ( sum(g),  2 );
  AMDIS_TEST_EQ( min(f),  2 );
  AMDIS_TEST_EQ( min(g), -5 );
  AMDIS_TEST_EQ( max(g),  4 );
  AMDIS_TEST_EQ( max(h), -1 );
  AMDIS_TEST_EQ( abs_min(g), 3 );
  AMDIS_TEST_EQ( abs_max(g), 5 );
69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
}

// -----------------------------------------------------------------------------
void test2()
{
  using V = FieldVector<double, 3>;
  using M = FieldMatrix<double, 3, 3>;

  M A{ {1.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 1.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 1.0} };
  M B{ {1.0, 1.0, 1.0}, {2.0, 1.0, 0.0}, {3.0, 1.0, -1.0} };
  M C{ {0.5, 2.0, -1.0}, {1.0, -1.0, 1.0}, {-0.25, 0.5, 4.0} };
  M D{ {-0.25, 1.0, -1.0}, {2.0, -2.0, 8.0}, {-0.125, -0.125, 2.0} };

  AMDIS_TEST_EQ( A+B,   (M{ {2.0, 1.0, 1.0}, { 2.0, 2.0, 0.0}, { 3.0, 1.0, 0.0} }) );
  AMDIS_TEST_EQ( A-B,   (M{ {0.0,-1.0,-1.0}, {-2.0, 0.0, 0.0}, {-3.0,-1.0, 2.0} }) );

  AMDIS_TEST_EQ( A*2,   (M{ {2.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 2.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 2.0} }) );
  AMDIS_TEST_EQ( 2.0*A, (M{ {2.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 2.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 2.0} }) );

  AMDIS_TEST_EQ( A/2.0, (M{ {0.5, 0.0, 0.0}, {0.0, 0.5, 0.0}, {0.0, 0.0, 0.5} }) );


  V a{1.0, 2.0, 3.0};
  V b{2.0, 3.0, 4.0};

  // AMDIS_TEST_EQ( outer(a, b), (M{ {2.0, 3.0, 4.0}, {4.0, 6.0, 8.0}, {6.0, 9.0, 12.0} }) );
  // AMDIS_TEST_EQ( diagonal(a), (M{ {1.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 2.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 3.0} }) );

  // AMDIS_TEST_EQ( diagonal(A), (V{1.0, 1.0, 1.0}) );

  // some tests for the determinant calculation
  // ------------------------------------------
  AMDIS_TEST_EQ( det(A), 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( det(B), 0.0 );

104
  AMDIS_TEST_EQ( det(C*D), det(C)*det(D) );
105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122
  AMDIS_TEST_EQ( det(trans(C)), det(C) );
  AMDIS_TEST_EQ( det(2.0*D), Math::pow<3>(2.0)*det(D) );

  // some tests for the trace
  // ------------------------
  // AMDIS_TEST_EQ( trace(D), trace(trans(D)) );
  // AMDIS_TEST_EQ( trace(2.0*C + 0.5*D), 2.0*trace(C) + 0.5*trace(D) );
  // AMDIS_TEST_EQ( trace(C*D), trace(D*C) );
  // AMDIS_TEST_EQ( trace(C), sum(diagonal(C)) );

  // some tests for the norm
  // -----------------------
  // AMDIS_TEST_APPROX( sqr(frobenius_norm(B)), trace(hermitian(B)*B) );
  // AMDIS_TEST( frobenius_norm(C*D) <= frobenius_norm(B)*frobenius_norm(C) );

  // test the inverse
  // ----------------
  // AMDIS_TEST_EQ( inv(C), adj(C)/det(C) );
123 124 125 126 127 128
  AMDIS_TEST_EQ( inv(A), A );
  AMDIS_TEST_EQ( inv(D), M({ {4.0/5, 1.0/2, -8.0/5}, {4.0/3, 1.0/6, 0.0}, {2.0/15, 1.0/24, 2.0/5} }) );

  V sol;
  solve(A,sol,a);
  AMDIS_TEST_EQ( sol, a );
129 130
}

131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203
// test of scalar wrapper FieldVector<T,1> and FieldMatrix<T,1,1>
void test3()
{
  using V = FieldVector<double, 3>;
  using M = FieldMatrix<double, 3, 3>;

  V a{1.0, 2.0, 3.0};
  M A{ {1.0, 0.0, 0.0}, {0.0, 1.0, 0.0}, {0.0, 0.0, 1.0} };

  using VD = FieldVector<double, 1>;
  using MD = FieldMatrix<double, 1, 1>;

  VD vd1 = 1.0;
  MD md1 = 1.0;

  using VI = FieldVector<int, 1>;
  using MI = FieldMatrix<int, 1, 1>;

  VI vi1 = 1;
  MI mi1 = 1;

  // scale a vector
  AMDIS_TEST_EQ( 1*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( 1.0*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*1.0, a );
  AMDIS_TEST_EQ( vd1*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*vd1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*vi1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*md1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*a, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a*mi1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/1.0, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/vd1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/vi1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/md1, a );
  AMDIS_TEST_EQ( a/mi1, a );

  // scale a matrix
  AMDIS_TEST_EQ( 1*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( 1.0*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*1.0, A );
  AMDIS_TEST_EQ( vd1*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*vd1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*vi1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*md1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*A, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A*mi1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/1.0, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/vd1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/vi1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/md1, A );
  AMDIS_TEST_EQ( A/mi1, A );

  AMDIS_TEST_EQ( vd1*vd1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vd1*md1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*md1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*vd1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vd1*1.0, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*1.0, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( 1.0*md1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( 1.0*vd1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*vi1, 1 );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*mi1, 1 );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*mi1, 1 );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*vi1, 1 );
204 205 206 207 208 209 210 211 212

  AMDIS_TEST_EQ( vd1*vi1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vd1*mi1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*vd1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( vi1*md1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*vi1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( md1*mi1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*vd1, 1.0 );
  AMDIS_TEST_EQ( mi1*md1, 1.0 );
213 214
}

215 216 217 218 219 220

int main()
{
  test0();
  test1();
  test2();
221
  test3();
222 223 224

  return report_errors();
}