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# NumericalDefiniteIntegral.h

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    00001 // $Id: NumericalDefiniteIntegral.h,v 1.2 2004/03/28 18:50:36 mato Exp $
    00002 // ============================================================================
    00003 #ifndef GAUDIMATH_NUMERICALDEFINITEINTEGRAL_H
    00004 #define GAUDIMATH_NUMERICALDEFINITEINTEGRAL_H 1
    00005 // ============================================================================
    00006 // Include files
    00007 // ============================================================================
    00008 // STD & STL
    00009 // ============================================================================
    00010 #include <string>
    00011 // ============================================================================
    00012 // GaudiKernel
    00013 // ============================================================================
    00014 #include "GaudiKernel/StatusCode.h"
    00015 // ============================================================================
    00016 // GaudiMath
    00017 // ============================================================================
    00018 #include "GaudiMath/Integration.h"
    00019 // ============================================================================
    00020 // CLHEP
    00021 // ============================================================================
    00022 #include "CLHEP/GenericFunctions/AbsFunction.hh"
    00023 // ============================================================================
    00024
    00025 namespace Genfun
    00026 {
    00027   namespace GaudiMathImplementation
    00028   {
    00072     class NumericalDefiniteIntegral : public AbsFunction
    00073     {
    00074     public:
    00075       struct _Workspace ;
    00076       struct _Function  ;
    00077     public:
    00078
    00080       typedef std::vector<double>   Points ;
    00081
    00082     public:
    00083
    00085       FUNCTION_OBJECT_DEF( NumericalDefiniteIntegral ) ;
    00086
    00087     public:
    00088
    00140       NumericalDefiniteIntegral
    00141       ( const AbsFunction&                        function            ,
    00142         const size_t                              index               ,
    00143         const double                              a                   ,
    00144         const double                              b                   ,
    00145         const GaudiMath::Integration::Type        type     =
    00146         GaudiMath::Integration::Adaptive                              ,
    00147         const GaudiMath::Integration::KronrodRule rule     =
    00148         GaudiMath::Integration::Default                               ,
    00149         const double                              epsabs   = 1.e-10   ,
    00150         const double                              epsrel   = 1.e-7    ,
    00151         const size_t                              size     = 1000     );
    00152
    00153
    00182       NumericalDefiniteIntegral
    00183       ( const AbsFunction&                  function           ,
    00184         const size_t                        index              ,
    00185         const double                        a                  ,
    00186         const double                        b                  ,
    00187         const Points&                       points             ,
    00188         const double                        epsabs    = 1e-9   ,
    00189         const double                        epsrel    = 1.e-6  ,
    00190         const size_t                        size      = 1000   ) ;
    00191
    00192
    00218       NumericalDefiniteIntegral
    00219       ( const AbsFunction&                      function           ,
    00220         const size_t                            index              ,
    00221         const double                            a                  ,
    00222         const GaudiMath::Integration::Inf       b         =
    00223         GaudiMath::Integration::Infinity                           ,
    00224         const double                            epsabs    = 1e-9   ,
    00225         const double                            epsrel    = 1.e-6  ,
    00226         const size_t                            size      = 1000   ) ;
    00227
    00253       NumericalDefiniteIntegral
    00254       ( const AbsFunction&                      function           ,
    00255         const size_t                            index              ,
    00256         const GaudiMath::Integration::Inf       a                  ,
    00257         const double                            b                  ,
    00258         const double                            epsabs    = 1e-9   ,
    00259         const double                            epsrel    = 1.e-6  ,
    00260         const size_t                            size      = 1000   ) ;
    00261
    00285       NumericalDefiniteIntegral
    00286       ( const AbsFunction&                      function           ,
    00287         const size_t                            index              ,
    00288         // FIXME: The next two arguments should be "double" but are "float" to resolve the
    00289         // ambiguity with the first constructor when providing
    00290         // '(const Genfun::AbsFunction, const unsigned int, const double, const double)'
    00291         const float                             epsabs    = 1e-9   ,
    00292         const float                             epsrel    = 1.e-6  ,
    00293         const size_t                            size      = 1000   ) ;
    00294
    00296       NumericalDefiniteIntegral ( const NumericalDefiniteIntegral& ) ;
    00297
    00299       virtual ~NumericalDefiniteIntegral() ;
    00300
    00301     public:
    00302
    00304       virtual unsigned int dimensionality() const { return m_DIM ; }
    00305
    00307       virtual double operator() ( double          argument ) const ;
    00309       virtual double operator() ( const Argument& argument ) const ;
    00310
    00312       virtual bool hasAnalyticDerivative() const { return true ;}
    00313
    00315       virtual Genfun::Derivative partial ( unsigned int index ) const;
    00316
    00317     public:
    00318
    00320       const AbsFunction& function () const { return *m_function ; }
    00322       double             a        () const { return         m_a ; }
    00323       double             b        () const { return         m_b ; }
    00325       const Points&      points   () const { return    m_points ; }
    00327       double             epsabs   () const { return    m_epsabs ; }
    00329       double             epsrel   () const { return    m_epsrel ; }
    00330
    00332       double             result   () const { return    m_result ; }
    00334       double             error    () const { return     m_error ; }
    00335
    00336       // maximal number of bisection integvals for adaptive algorithms
    00337       const size_t       size     () const { return      m_size ; }
    00338
    00340       GaudiMath::Integration::Type
    00341       type     () const { return      m_type ; }
    00343       GaudiMath::Integration::Category
    00344       category () const { return  m_category ; }
    00346       GaudiMath::Integration::KronrodRule
    00347       rule     () const { return      m_rule ; }
    00348
    00349     protected:
    00350
    00351       // adaptive integration on infinite intervals
    00352       double                     QAGI ( _Function* fun ) const ;
    00353       // adaptive integration  with known singular points
    00354       double                     QAGP ( _Function* fun ) const ;
    00355       // non-adaptive integration
    00356       double                     QNG  ( _Function* fun ) const ;
    00357       // adaptive integration
    00358       double                     QAG  ( _Function* fun ) const ;
    00359       // adaptive integral with singularities
    00360       double                     QAGS ( _Function* fun ) const ;
    00361
    00362       // allocate the integration workspace
    00363       _Workspace*                allocate                () const ;
    00364       // the integration workspace
    00365       _Workspace*                ws                      () const
    00366       { return m_ws ; };
    00367
    00368       // throw the exception
    00369       StatusCode Exception
    00370       ( const std::string& message ,
    00371         const StatusCode&  sc = StatusCode::FAILURE ) const ;
    00372
    00373     private:
    00374
    00375       // defautl constructor is disabled
    00376       NumericalDefiniteIntegral();
    00377       // assignement is disabled
    00378       NumericalDefiniteIntegral& operator=( const NumericalDefiniteIntegral& );
    00379
    00380     private:
    00381
    00382       const AbsFunction*                  m_function ;
    00383       size_t                              m_DIM      ;
    00384       size_t                              m_index    ;
    00385
    00386       double                              m_a        ;
    00387       double                              m_b        ;
    00388       bool                                m_ia       ;
    00389       bool                                m_ib       ;
    00390
    00391       GaudiMath::Integration::Type        m_type     ;
    00392       GaudiMath::Integration::Category    m_category ;
    00393       GaudiMath::Integration::KronrodRule m_rule     ;
    00394
    00395       Points                              m_points   ;
    00396       double*                             m_pdata    ;
    00397
    00398       double                              m_epsabs   ;
    00399       double                              m_epsrel   ;
    00400
    00401       mutable double                      m_result   ;
    00402       mutable double                      m_error    ;
    00403
    00404       size_t                              m_size     ;
    00405       mutable _Workspace*                 m_ws       ;
    00406
    00407       mutable  Argument                   m_argument ;
    00408       mutable  Argument                   m_argF     ;
    00409
    00410     };
    00411
    00412   };   // end of namespace GaudiMathImplementation
    00413 };   // end of namespace Genfun
    00414
    00415 // ============================================================================
    00416 // The END
    00417 // ============================================================================
    00418 #endif // GAUDIMATH_NUMERICALDEFINITEINTEGRAL_H
    00419 // ============================================================================