NumericalDerivative.cpp

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// Include files
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// GaudiKernel
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#include "GaudiKernel/GaudiException.h"
// ============================================================================
// local
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#include "GaudiMath/Constant.h"
#include "GaudiMath/NumericalDerivative.h"
// ============================================================================
// GSL
// ============================================================================
#include "gsl/gsl_diff.h"
#include "gsl/gsl_errno.h"
#include "gsl/gsl_math.h"
// ============================================================================
// local
// ============================================================================
#include "Helpers.h"
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namespace Genfun
{
  namespace GaudiMathImplementation
  {
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    // ========================================================================
    // ========================================================================
    NumericalDerivative::NumericalDerivative( const AbsFunction& function, const size_t index,
                                              const NumericalDerivative::Type& type )
        : AbsFunction()
        , m_function( function.clone() )
        , m_index( index )
        , m_DIM( function.dimensionality() )
        , m_type( type )
        , m_argument( function.dimensionality() )
        , m_result( GSL_NEGINF )
        , m_error( GSL_POSINF )
    {
      if ( m_index >= m_DIM ) {
        Exception( "::constructor invalid variable index " );
      };
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    NumericalDerivative::NumericalDerivative( const NumericalDerivative& right )
        : AbsFunction()
        , m_function( right.m_function->clone() )
        , m_index( right.m_index )
        , m_DIM( right.m_DIM )
        , m_type( right.m_type )
        , m_argument( right.m_DIM )
        , m_result( GSL_NEGINF )
        , m_error( GSL_POSINF )
    {
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    const NumericalDerivative::Type& NumericalDerivative::setType( const NumericalDerivative::Type& value )
    {
      m_type = value;
      return type();
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    Genfun::Derivative NumericalDerivative::partial( unsigned int idx ) const
    {
      if ( idx >= m_DIM ) {
        Exception( "::partial(i): invalid variable index" );
      }
      const AbsFunction& aux = NumericalDerivative( *this, idx, type() );
      return FunctionNoop( &aux );
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    double NumericalDerivative::operator()( const Argument& argument ) const
    {
      // reset the result and the error
      m_result = GSL_NEGINF;
      m_error  = GSL_POSINF;

      // check the argument
      if ( argument.dimension() != m_DIM ) {
        Exception( "::operator():invalid argument size" );
      };

      {
        for ( size_t i = 0; i < m_DIM; ++i ) {
          m_argument[i] = argument[i];
        }
      }

      // create the helper object
      GSL_Helper helper( *m_function, m_argument, m_index );

      gsl_function F;
      F.function = &GSL_Adaptor;
      F.params   = &helper;

      double x   = argument[m_index];
      int ierrno = 0;
      switch ( type() ) {
      case Central:
        ierrno = gsl_diff_central( &F, x, &m_result, &m_error );
        break;
      case Forward:
        ierrno = gsl_diff_forward( &F, x, &m_result, &m_error );
        break;
      case Backward:
        ierrno = gsl_diff_backward( &F, x, &m_result, &m_error );
        break;
      default:
        Exception( "::operator(): invalid diffrentiation type " );
      }

      if ( ierrno ) {
        gsl_error( " NumericalDerivative:: the error from gsl_diff_XXXX", __FILE__, __LINE__, ierrno );
      }

      return result();
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    double NumericalDerivative::operator()( const double argument ) const
    {
      // reset the result and the error
      m_result = GSL_NEGINF;
      m_error  = GSL_POSINF;

      // check the argument
      if ( 1 != m_DIM ) {
        Exception( "operator(): invalid argument size " );
      }

      Argument arg( 1 );
      arg[0] = argument;
      return ( *this )( arg );
    }
    // ========================================================================

    // ========================================================================
    // ========================================================================
    StatusCode NumericalDerivative::Exception( const std::string& message, const StatusCode& sc ) const
    {
      throw GaudiException( "NumericalDerivative" + message, "*GaudiMath*", sc );
      return sc;
    }
    // ========================================================================

  } // end of namespace GaudiMathImplementation

} // end of namespace Genfun (due to GSL)

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// The END
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