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00038
00039
00040
00041
00042 #ifndef SUNDANCE_EVALUATABLEEXPR_H
00043 #define SUNDANCE_EVALUATABLEEXPR_H
00044
00045
00046
00047 #include "SundanceDefs.hpp"
00048 #include "SundanceScalarExpr.hpp"
00049 #include "SundanceEvaluatorFactory.hpp"
00050 #include "SundanceFuncSetAccumulator.hpp"
00051 #include "SundanceMap.hpp"
00052 #include "SundanceDerivSet.hpp"
00053 #include "SundanceEvalContext.hpp"
00054 #include "SundanceEvalVector.hpp"
00055 #include "SundanceSparsitySuperset.hpp"
00056 #include "SundanceObjectWithVerbosity.hpp"
00057 #include "Teuchos_TimeMonitor.hpp"
00058
00059 namespace Sundance
00060 {
00061 using namespace Sundance;
00062 using namespace Teuchos;
00063 using namespace Sundance;
00064
00065
00066
00067 class Expr;
00068 class MultipleDeriv;
00069
00070 class EvalManager;
00071 class Evaluator;
00072 class EvaluatorFactory;
00073
00074
00075
00076
00077 enum DerivSubsetSpecifier {AllNonzeros,
00078 RequiredNonzeros,
00079 VariableNonzeros,
00080 ConstantNonzeros};
00081
00082
00083
00084
00085
00086 class EvaluatableExpr : public virtual ScalarExpr,
00087 public virtual EvaluatorFactory,
00088 public virtual FuncSetAccumulator,
00089 public ObjectWithClassVerbosity<EvaluatableExpr>
00090 {
00091 typedef OrderedQuartet<EvalContext,
00092 Set<MultiIndex>,
00093 Set<MultiSet<int> >,
00094 bool> NonzeroSpecifier ;
00095
00096
00097 public:
00098
00099
00100 EvaluatableExpr();
00101
00102
00103 virtual ~EvaluatableExpr(){;}
00104
00105
00106
00107
00108
00109
00110
00111
00112 void evaluate(const EvalManager& mgr,
00113 Array<double>& constantResults,
00114 Array<RCP<EvalVector> >& vectorResults) const ;
00115
00116
00117
00118
00119
00120
00121
00122 virtual void setupEval(const EvalContext& context) const ;
00123
00124
00125
00126
00127
00128
00129 RCP<SparsitySuperset> sparsitySuperset(const EvalContext& context) const ;
00130
00131
00132
00133
00134
00135
00136
00137
00138 static const EvaluatableExpr* getEvalExpr(const Expr& expr);
00139
00140
00141 const RCP<Evaluator>& evaluator(const EvalContext& context) const;
00142
00143
00144 virtual void showSparsity(std::ostream& os,
00145 const EvalContext& context) const ;
00146
00147
00148
00149 virtual int countNodes() const ;
00150
00151
00152
00153
00154
00155
00156
00157
00158
00159 virtual int maxDiffOrderOnDiscreteFunctions() const {return 0;}
00160
00161
00162
00163
00164 virtual bool hasDiscreteFunctions() const {return false;}
00165
00166
00167 virtual bool nodesHaveBeenCounted() const {return nodesHaveBeenCounted_;}
00168
00169
00170 static int maxFuncDiffOrder() {static int rtn=3; return rtn;}
00171
00172
00173
00174 virtual Set<MultipleDeriv>
00175 internalFindW(int order, const EvalContext& context) const = 0 ;
00176
00177
00178
00179 virtual Set<MultipleDeriv>
00180 internalFindV(int order, const EvalContext& context) const
00181 {return findR(order, context);}
00182
00183
00184
00185 virtual Set<MultipleDeriv>
00186 internalFindC(int order, const EvalContext& context) const
00187 {Set<MultipleDeriv> rtn; return rtn;}
00188
00189
00190
00191
00192 const Set<MultipleDeriv>&
00193 findDerivSubset(int order,
00194 const DerivSubsetSpecifier& dss,
00195 const EvalContext& context) const ;
00196
00197 const Set<MultipleDeriv>&
00198 findDerivSubset(const DerivSubsetSpecifier& dss,
00199 const EvalContext& context) const ;
00200
00201
00202 const Set<MultipleDeriv>& findW(int order,
00203 const EvalContext& context) const ;
00204
00205
00206 const Set<MultipleDeriv>& findR(int order,
00207 const EvalContext& context) const ;
00208
00209 const Set<MultipleDeriv>& findV(int order,
00210 const EvalContext& context) const ;
00211
00212 const Set<MultipleDeriv>& findC(int order,
00213 const EvalContext& context) const ;
00214
00215
00216
00217 const Set<MultipleDeriv>& findW(const EvalContext& context) const ;
00218
00219
00220 const Set<MultipleDeriv>& findR(const EvalContext& context) const ;
00221
00222 const Set<MultipleDeriv>& findV(const EvalContext& context) const ;
00223
00224 const Set<MultipleDeriv>& findC(const EvalContext& context) const ;
00225
00226
00227 virtual void displayNonzeros(std::ostream& os,
00228 const EvalContext& context) const ;
00229
00230
00231
00232 Set<MultipleDeriv> setProduct(const Set<MultipleDeriv>& a,
00233 const Set<MultipleDeriv>& b) const ;
00234
00235 Set<MultipleDeriv> setDivision(const Set<MultipleDeriv>& a,
00236 const Set<MultipleDeriv>& b) const ;
00237
00238 Set<MultiSet<int> > setDivision(const Set<MultiSet<int> >& s,
00239 int index) const ;
00240
00241
00242 void determineR(const EvalContext& context,
00243 const Array<Set<MultipleDeriv> >& RInput) const ;
00244
00245
00246 virtual RCP<Array<Set<MultipleDeriv> > >
00247 internalDetermineR(const EvalContext& context,
00248 const Array<Set<MultipleDeriv> >& RInput) const ;
00249
00250
00251 const Set<MultipleDeriv>& getR(int order, const EvalContext& context) const ;
00252
00253
00254
00255 Array<Set<MultipleDeriv> >
00256 computeInputR(const EvalContext& context,
00257 const Array<Set<MultiSet<int> > >& funcIDCombinations,
00258 const Array<Set<MultiIndex> >& spatialDerivs) const ;
00259
00260
00261
00262 virtual void registerSpatialDerivs(const EvalContext& context,
00263 const Set<MultiIndex>& miSet) const ;
00264
00265
00266 static Time& evaluationTimer() ;
00267
00268 protected:
00269
00270
00271 void registerEvaluator(const EvalContext& context,
00272 const RCP<Evaluator>& evaluator) const
00273 {return evaluators_.put(context, evaluator);}
00274
00275
00276 static bool isEvaluatable(const ExprBase* expr);
00277
00278
00279 Map<EvalContext, RCP<Evaluator> >& evaluators() const
00280 {return evaluators_;}
00281
00282
00283
00284 int maxOrder(const Set<MultiIndex>& m) const ;
00285
00286
00287 const Set<MultiIndex>& activeSpatialDerivs(const EvalContext& context) const ;
00288
00289
00290 std::string derivType(const DerivSubsetSpecifier& dss) const;
00291
00292
00293 void printR(int verb, const RCP<Array<Set<MultipleDeriv> > >& R) const ;
00294
00295 private:
00296
00297
00298 static int numDerivSubsetTypes() {static int rtn=4; return rtn;}
00299
00300
00301
00302
00303 mutable Map<EvalContext, RCP<Evaluator> > evaluators_;
00304
00305
00306
00307
00308
00309 mutable Map<EvalContext, RCP<SparsitySuperset> > sparsity_;
00310
00311
00312 Array<int> orderOfDependency_;
00313
00314
00315 Set<MultiSet<int> > funcIDSet_;
00316
00317
00318 Set<int> funcDependencies_;
00319
00320 mutable Set<NonzeroSpecifier> knownNonzeros_;
00321
00322 mutable bool nodesHaveBeenCounted_;
00323
00324 typedef Array<Map<EvalContext, Set<MultipleDeriv> > > contextToDSSMap_ele_t;
00325 mutable Array<contextToDSSMap_ele_t> contextToDSSMap_;
00326
00327 mutable bool rIsReady_;
00328
00329 mutable Array<Map<EvalContext, Set<MultipleDeriv> > > allOrdersMap_;
00330
00331 mutable Map<EvalContext, Set<MultiIndex> > activeSpatialDerivMap_;
00332 };
00333 }
00334
00335 #endif