Nope.avi
[ipdf/code.git] / src / paranoidnumber.h
index 4c481bd..77a8d44 100644 (file)
 #include <cfloat>
 #include <map>
 #include <string>
+#include "log.h"
+#include <fenv.h>
+
+#define PARANOID_DIGIT_T float // we could theoretically replace this with a template
+                                                               // but let's not do that...
 
 namespace IPDF
 {
+       typedef enum {ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, DIVIDE, NOP} Optype;
+       inline Optype InverseOp(Optype op)
+       {
+               return ((op == ADD) ? SUBTRACT :
+                               (op == SUBTRACT) ? ADD :
+                               (op == MULTIPLY) ? DIVIDE :
+                               (op == DIVIDE) ? MULTIPLY :
+                               (op == NOP) ? NOP : NOP);
+       }
+       inline Optype AdjacentOp(Optype op)
+       {
+               return ((op == ADD) ? MULTIPLY :
+                               (op == SUBTRACT) ? DIVIDE :
+                               (op == MULTIPLY) ? ADD :
+                               (op == DIVIDE) ? SUBTRACT :
+                               (op == NOP) ? NOP : NOP);
+       }       
+       
+       inline char OpChar(int op) 
+       {
+               static char opch[] = {'+','-','*','/'};
+               return (op < NOP && op >= 0) ? opch[op] : '?';
+       }
+       
+
+       /** Performs an operation, returning if the result was exact **/
+       // NOTE: DIFFERENT to ParanoidOp (although that wraps to this...)
+       template <class T> bool TrustingOp(T & a, const T & b, Optype op);
+
+       /** Performs an operation _only_ if the result would be exact **/
+       template <class T> bool ParanoidOp(T & a, const T & b, Optype op)
+       {
+               T cpy(a);
+               if (TrustingOp<T>(cpy, b, op))
+               {
+                       a = cpy;
+                       return true;
+               }
+               return false;
+       }
+       template <> bool TrustingOp<float>(float & a, const float & b, Optype op);
+       template <> bool TrustingOp<double>(double & a, const double & b, Optype op);
+       template <> bool TrustingOp<int8_t>(int8_t & a, const int8_t & b, Optype op);
+       
+       /**
+        * A ParanoidNumber
+        * Idea: Perform regular floating point arithmetic but rearrange operations to only ever use exact results
+        * Memory Usage: O(all of it)
+        * CPU Usage: O(all of it)
+        * Accuracy: O(gives better result for 0.3+0.3+0.3, gives same result for everything else, or worse result)
+        * 
+        * The ParanoidNumber basically stores 4 linked lists which can be split into two "dimensions"
+        *  1. Terms to ADD and terms to SUBTRACT
+        *  2. Factors to MULTIPLY and DIVIDE
+        * Because ADD and SUBTRACT are inverse operations and MULTIPLY and DIVIDE are inverse operations
+        * See paranoidnumber.cpp and the ParanoidNumber::Operation function
+        */
        class ParanoidNumber
        {
+               
                public:
-                       typedef enum {ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, DIVIDE} Optype;
-                       
-                       ParanoidNumber(float value=0, Optype type = ADD) : m_value(value), m_op(type), m_next(NULL)
+                       typedef PARANOID_DIGIT_T digit_t;
+
+                       ParanoidNumber(digit_t value=0) : m_value(value)
                        {
-                               
+                               Construct();
                        }
                        
-                       ParanoidNumber(const ParanoidNumber & cpy) : m_value(cpy.m_value), m_op(cpy.m_op), m_next(NULL)
+                       ParanoidNumber(const ParanoidNumber & cpy) : m_value(cpy.m_value)
                        {
-                               if (cpy.m_next != NULL)
+                               Construct();
+                               for (int i = 0; i < NOP; ++i)
                                {
-                                       m_next = new ParanoidNumber(*(cpy.m_next));
+                                       if (cpy.m_next[i] != NULL)
+                                               m_next[i] = new ParanoidNumber(*(cpy.m_next[i]));
                                }
                        }
                        
-                       ParanoidNumber(const ParanoidNumber & cpy, Optype type) : ParanoidNumber(cpy)
+                       ParanoidNumber(const char * str);
+                       ParanoidNumber(const std::string & str) : ParanoidNumber(str.c_str()) {Construct();}
+                       
+                       virtual ~ParanoidNumber();
+                       
+                       inline void Construct() 
                        {
-                               m_op = type;
+                               for (int i = 0; i < NOP; ++i)
+                                       m_next[i] = NULL;
+                               g_count++;
                        }
                        
-                       ParanoidNumber(const char * str);
                        
-                       virtual ~ParanoidNumber()
+                       template <class T> T Convert() const;
+                       template <class T> T AddTerms(T value = T(0)) const;
+                       template <class T> T MultiplyFactors(T value = T(1)) const;
+                       template <class T> T Head() const {return (m_op == SUBTRACT) ? T(-m_value) : T(m_value);}
+                       
+
+                       
+                       
+                       double ToDouble() const {return Convert<double>();}
+                       float ToFloat() const {return Convert<float>();}
+                       digit_t Digit() const {return Convert<digit_t>();}
+                       
+                       bool Floating() const 
                        {
-                               if (m_next != NULL)
-                                       delete m_next;
+                               for (int i = 0; i < NOP; ++i)
+                               {
+                                       if (m_next[i] != NULL)
+                                               return false;
+                               }
+                               return true;
                        }
+                       bool Sunken() const {return !Floating();} // I could not resist...
                        
-                       
-                       double ToDouble() const;
+                       bool Pure(Optype op) const
+                       {
+                               if (op == ADD || op == SUBTRACT)
+                                       return (m_next[MULTIPLY] == NULL && m_next[DIVIDE] == NULL);
+                               return (m_next[ADD] == NULL && m_next[SUBTRACT] == NULL);
+                       }
                        
                        ParanoidNumber & operator+=(const ParanoidNumber & a);
                        ParanoidNumber & operator-=(const ParanoidNumber & a);
@@ -49,6 +141,10 @@ namespace IPDF
                        ParanoidNumber & operator=(const ParanoidNumber & a);
                        
                        
+                       ParanoidNumber * Operation(ParanoidNumber * b, Optype op, ParanoidNumber ** parent = NULL);
+                       bool Simplify(Optype op);
+                       
+                       
                        bool operator<(const ParanoidNumber & a) const {return ToDouble() < a.ToDouble();}
                        bool operator<=(const ParanoidNumber & a) const {return this->operator<(a) || this->operator==(a);}
                        bool operator>(const ParanoidNumber & a) const {return !(this->operator<=(a));}
@@ -82,20 +178,82 @@ namespace IPDF
                        }
                        
                        std::string Str() const;
+
+               
+                       static int64_t Paranoia() {return g_count;}
+                       
+                       std::string PStr() const;
                
                private:
+                       static int64_t g_count;
                        void Simplify();
-                       ParanoidNumber * InsertAfter(ParanoidNumber * insert);
-                       ParanoidNumber * InsertAfter(float value, Optype op);
+                       void SimplifyTerms();
+                       void SimplifyFactors();
                        
-                       float m_value;
+                       
+                       digit_t m_value;
                        Optype m_op;
-                       ParanoidNumber * m_next;
+                       ParanoidNumber * m_next[4]; // Next by Operation
+       };
 
-                       
-                       
+template <class T>
+T ParanoidNumber::AddTerms(T value) const
+{
+       ParanoidNumber * add = m_next[ADD];
+       ParanoidNumber * sub = m_next[SUBTRACT];
+       while (add != NULL && sub != NULL)
+       {
+               value += add->m_value * add->MultiplyFactors<T>();
+               value -= sub->m_value * sub->MultiplyFactors<T>();
+               add = add->m_next[ADD];
+               sub = sub->m_next[SUBTRACT];
+       }
+       while (add != NULL)
+       {
+               value += add->m_value * add->MultiplyFactors<T>();
+               add = add->m_next[ADD];
+       }
+       while (sub != NULL)
+       {
+               value -= sub->m_value * sub->MultiplyFactors<T>();
+               sub = sub->m_next[SUBTRACT];;
+       }
+       return value;
+}
+
+template <class T>
+T ParanoidNumber::MultiplyFactors(T value) const
+{
+       ParanoidNumber * mul = m_next[MULTIPLY];
+       ParanoidNumber * div = m_next[DIVIDE];
+       while (mul != NULL && div != NULL)
+       {
+               value *= (mul->m_value + mul->AddTerms<T>());
+               value /= (div->m_value + div->AddTerms<T>());
+               mul = mul->m_next[MULTIPLY];
+               div = div->m_next[DIVIDE];
+       }
+       while (mul != NULL)
+       {
+               value *= (mul->m_value + mul->AddTerms<T>());
+               mul = mul->m_next[MULTIPLY];
+       }
+       while (div != NULL)
+       {
+               value /= (div->m_value + div->AddTerms<T>());
+               div = div->m_next[DIVIDE];
+       }
+       return value;
+}
+
+
+
+template <class T>
+T ParanoidNumber::Convert() const
+{
+       return MultiplyFactors<T>(m_value) + AddTerms<T>(0);
+}
 
-       };
 
 
 }

UCC git Repository :: git.ucc.asn.au