]> gitweb.michael.orlitzky.com - spline3.git/blobdiff - src/FunctionValues.hs
Begin fixing value_at outside of the grid.
[spline3.git] / src / FunctionValues.hs
index 1fbc044909d4ba28de0b74fcc1c494e754a6829d..9d5232334bc5ad805f449faa3d51249644689b4e 100644 (file)
@@ -1,12 +1,28 @@
 -- | The FunctionValues module contains the 'FunctionValues' type and
 --   the functions used to manipulate it.
-module FunctionValues
+module FunctionValues (
+  FunctionValues,
+  empty_values,
+  eval,
+  make_values,
+  rotate,
+  function_values_tests,
+  function_values_properties,
+  value_at
+  )
 where
 
 import Prelude hiding (LT)
+import Test.HUnit
+import Test.Framework (Test, testGroup)
+import Test.Framework.Providers.HUnit (testCase)
+import Test.Framework.Providers.QuickCheck2 (testProperty)
 import Test.QuickCheck (Arbitrary(..), choose)
 
-import Cardinal
+import Assertions (assertTrue)
+import Cardinal ( Cardinal(..), cwx, cwy, cwz )
+import Examples (trilinear)
+import Values (Values3D, dims, idx)
 
 -- | The FunctionValues type represents the value of our function f at
 --   the 27 points surrounding (and including) the center of a
@@ -161,22 +177,85 @@ eval f (Quotient x y) = (eval f x) / (eval f y)
 
 -- | Takes a three-dimensional list of 'Double' and a set of 3D
 --   coordinates (i,j,k), and returns the value at (i,j,k) in the
---   supplied list. If there is no such value, zero is returned.
-value_at :: [[[Double]]] -> Int -> Int -> Int -> Double
-value_at values i j k
-         | i < 0 = 0
-         | j < 0 = 0
-         | k < 0 = 0
-         | length values <= k = 0
-         | length (values !! k) <= j = 0
-         | length ((values !! k) !! j) <= i = 0
-         | otherwise = ((values !! k) !! j) !! i
+--   supplied list. If there is no such value, we calculate one
+--   according to Sorokina and Zeilfelder, remark 7.3, p. 99.
+--
+--   We specifically do not consider values more than one unit away
+--   from our grid.
+--
+--   Examples:
+--
+--   >>> value_at Examples.trilinear 0 0 0
+--   1.0
+--
+--   >>> value_at Examples.trilinear (-1) 0 0
+--   0.0
+--
+--   >>> value_at Examples.trilinear 0 0 4
+--   1.0
+--
+--   >>> value_at Examples.trilinear 1 3 0
+--   4.0
+--
+value_at :: Values3D -> Int -> Int -> Int -> Double
+value_at v3d i j k
+  -- Put the most common case first!
+  | (i >= 0) && (j >= 0) && (k >= 0) =
+      idx v3d i j k
+
+  -- The next three are from the first line in (7.3).
+  | (i == -1) && (j >= 0) && (k >= 0) =
+      2*(value_at v3d 0 j k) - (value_at v3d 1 j k)
+
+  | (i >= 0) && (j == -1) && (k >= 0) =
+      2*(value_at v3d i 0 k) - (value_at v3d i 1 k)
+
+  | (i >= 0) && (j >= 0) && (k == -1) =
+      2*(value_at v3d i j 0) - (value_at v3d i j 1)
+
+  -- The next two are from the second line in (7.3).
+  | (i == -1) && (j == -1) && (k >= 0) =
+      2*(value_at v3d i 0 k) - (value_at v3d i 1 k)
+
+  | (i == -1) && (j == ysize) && (k >= 0) =
+      2*(value_at v3d i (ysize - 1) k) - (value_at v3d i (ysize - 2) k)
+
+  -- The next two are from the third line in (7.3).
+  | (i == -1) && (j >= 0) && (k == -1) =
+      2*(value_at v3d i j 0) - (value_at v3d i j 1)
+
+  | (i == -1) && (j >= 0) && (k == zsize) =
+      2*(value_at v3d i j (zsize - 1)) - (value_at v3d i j (zsize - 2))
+
+  -- Repeat the above (j and k) cases for i >= 0.
+  | (i >= 0) && (j == -1) && (k == -1) =
+      2*(value_at v3d i j 0) - (value_at v3d i j 1)
+
+  | (i == xsize) && (j == -1) && (k >= 0) =
+      2*(value_at v3d (xsize - 1) j k) - (value_at v3d (xsize - 2) j k)
+
+  -- These two cases I made up.
+  | (i == -1) && (j == -1) && (k == -1) =
+      2*(value_at v3d i j 0) - (value_at v3d i j 1)
+
+  | (i == xsize) && (j == ysize) && (k == zsize) =
+      2*(value_at v3d i j (zsize - 1)) - (value_at v3d i j (zsize - 2))
+
+  | otherwise =
+      let istr = show i
+          jstr = show j
+          kstr = show k
+          coordstr = "(" ++ istr ++ "," ++ jstr ++ "," ++ kstr ++ ")"
+      in
+        error $ "value_at called outside of domain: " ++ coordstr
+  where
+    (xsize, ysize, zsize) = dims v3d
 
 
 -- | Given a three-dimensional list of 'Double' and a set of 3D
 --   coordinates (i,j,k), constructs and returns the 'FunctionValues'
 --   object centered at (i,j,k)
-make_values :: [[[Double]]] -> Int -> Int -> Int -> FunctionValues
+make_values :: Values3D -> Int -> Int -> Int -> FunctionValues
 make_values values i j k =
     empty_values { front  = value_at values (i-1) j k,
                    back   = value_at values (i+1) j k,
@@ -239,3 +318,111 @@ rotate rotation fv =
                      back_right_down = eval fv (rotation BRD),
                      back_right_top = eval fv (rotation BRT),
                      interior = interior fv }
+
+
+
+-- | Ensure that the trilinear values wind up where we think they
+--   should.
+test_directions :: Assertion
+test_directions =
+    assertTrue "all direction functions work" (and equalities)
+        where
+          fvs = make_values trilinear 1 1 1
+          equalities = [ interior fvs == 4,
+                         front fvs == 1,
+                         back  fvs == 7,
+                         left  fvs == 2,
+                         right fvs == 6,
+                         down  fvs == 3,
+                         top   fvs == 5,
+                         front_left fvs == 1,
+                         front_right fvs == 1,
+                         front_down fvs == 1,
+                         front_top fvs == 1,
+                         back_left fvs == 3,
+                         back_right fvs == 11,
+                         back_down fvs == 5,
+                         back_top fvs == 9,
+                         left_down fvs == 2,
+                         left_top fvs == 2,
+                         right_down fvs == 4,
+                         right_top fvs == 8,
+                         front_left_down fvs == 1,
+                         front_left_top fvs == 1,
+                         front_right_down fvs == 1,
+                         front_right_top fvs == 1,
+                         back_left_down fvs == 3,
+                         back_left_top fvs == 3,
+                         back_right_down fvs == 7,
+                         back_right_top fvs == 15]
+
+
+function_values_tests :: Test.Framework.Test
+function_values_tests =
+    testGroup "FunctionValues Tests"
+                  [ testCase "test directions" test_directions ]
+
+
+prop_x_rotation_doesnt_affect_front :: FunctionValues -> Bool
+prop_x_rotation_doesnt_affect_front fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwx fv0
+      expr1 = front fv0
+      expr2 = front fv1
+
+prop_x_rotation_doesnt_affect_back :: FunctionValues -> Bool
+prop_x_rotation_doesnt_affect_back fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwx fv0
+      expr1 = back fv0
+      expr2 = back fv1
+
+
+prop_y_rotation_doesnt_affect_left :: FunctionValues -> Bool
+prop_y_rotation_doesnt_affect_left fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwy fv0
+      expr1 = left fv0
+      expr2 = left fv1
+
+prop_y_rotation_doesnt_affect_right :: FunctionValues -> Bool
+prop_y_rotation_doesnt_affect_right fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwy fv0
+      expr1 = right fv0
+      expr2 = right fv1
+
+
+prop_z_rotation_doesnt_affect_down :: FunctionValues -> Bool
+prop_z_rotation_doesnt_affect_down fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwz fv0
+      expr1 = down fv0
+      expr2 = down fv1
+
+
+prop_z_rotation_doesnt_affect_top :: FunctionValues -> Bool
+prop_z_rotation_doesnt_affect_top fv0 =
+    expr1 == expr2
+    where
+      fv1 = rotate cwz fv0
+      expr1 = top fv0
+      expr2 = top fv1
+
+
+function_values_properties :: Test.Framework.Test
+function_values_properties =
+  let tp = testProperty
+  in
+    testGroup "FunctionValues Properties" [
+      tp "x rotation doesn't affect front" prop_x_rotation_doesnt_affect_front,
+      tp "x rotation doesn't affect back" prop_x_rotation_doesnt_affect_back,
+      tp "y rotation doesn't affect left" prop_y_rotation_doesnt_affect_left,
+      tp "y rotation doesn't affect right" prop_y_rotation_doesnt_affect_right,
+      tp "z rotation doesn't affect top" prop_z_rotation_doesnt_affect_top,
+      tp "z rotation doesn't affect down" prop_z_rotation_doesnt_affect_down ]