]> gitweb.michael.orlitzky.com - spline3.git/blobdiff - src/Tests/Grid.hs
Move the Cardinal tests into the Cardinal module.
[spline3.git] / src / Tests / Grid.hs
index 4f0934953560a061a01a2ab48a45d70fdd122d7e..a8bc68543a03b4423884b8abcf9deb95295a6f28 100644 (file)
 module Tests.Grid
 where
 
-import Data.Maybe (fromJust)
+import Test.Framework (Test, testGroup)
+import Test.Framework.Providers.HUnit (testCase)
 import Test.HUnit
 import Test.QuickCheck
 
+
 import Assertions
 import Comparisons
-import Cube
+import Cube hiding (i, j, k)
+import Examples
+import FunctionValues (value_at)
 import Grid
-import Misc
-import Point
+import Point (Point)
 import Tetrahedron
-
-
-instance Arbitrary Grid where
-    arbitrary = do
-      (Positive h') <- arbitrary :: Gen (Positive Double)
-      fv <- arbitrary :: Gen [[[Double]]]
-      return (make_grid h' fv)
-
-
--- | Values of the function f(x,y,z) = 1 + x + xy + xyz taken at nine
---   points (hi, hj, jk) with h = 1. From example one in the paper.
---   Used in the next bunch of tests.
-trilinear :: [[[Double]]]
-trilinear = [ [ [ 1, 2, 3 ],
-                [ 1, 3, 5 ],
-                [ 1, 4, 7 ] ],
-              [ [ 1, 2, 3 ],
-                [ 1, 4, 7 ],
-                [ 1, 6, 11 ] ],
-              [ [ 1, 2, 3 ],
-                [ 1, 5, 9 ],
-                [ 1, 8, 15 ]]]
-
--- | Check the value of c0030 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0030 :: Test
-test_trilinear_c0030 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0030 is correct" (c t 0 0 3 0) (17/8)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0003 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0003 :: Test
-test_trilinear_c0003 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0003 is correct" (c t 0 0 0 3) (27/8)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0021 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0021 :: Test
-test_trilinear_c0021 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0021 is correct" (c t 0 0 2 1) (61/24)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0012 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0012 :: Test
-test_trilinear_c0012 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0012 is correct" (c t 0 0 1 2) (71/24)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0120 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0120 :: Test
-test_trilinear_c0120 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0120 is correct" (c t 0 1 2 0) (55/24)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0102 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0102 :: Test
-test_trilinear_c0102 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0102 is correct" (c t 0 1 0 2) (73/24)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0111 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0111 :: Test
-test_trilinear_c0111 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0111 is correct" (c t 0 1 1 1) (8/3)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0210 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0210 :: Test
-test_trilinear_c0210 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0210 is correct" (c t 0 2 1 0) (29/12)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0201 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0201 :: Test
-test_trilinear_c0201 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0201 is correct" (c t 0 2 0 1) (11/4)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c0300 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c0300 :: Test
-test_trilinear_c0300 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c0300 is correct" (c t 0 3 0 0) (5/2)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1020 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1020 :: Test
-test_trilinear_c1020 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1020 is correct" (c t 1 0 2 0) (8/3)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1002 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1002 :: Test
-test_trilinear_c1002 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1002 is correct" (c t 1 0 0 2) (23/6)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1011 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1011 :: Test
-test_trilinear_c1011 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1011 is correct" (c t 1 0 1 1) (13/4)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1110 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1110 :: Test
-test_trilinear_c1110 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1110 is correct" (c t 1 1 1 0) (23/8)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1101 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1101 :: Test
-test_trilinear_c1101 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1101 is correct" (c t 1 1 0 1) (27/8)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c1200 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c1200 :: Test
-test_trilinear_c1200 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c1200 is correct" (c t 1 2 0 0) 3
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c2010 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c2010 :: Test
-test_trilinear_c2010 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c2010 is correct" (c t 2 0 1 0) (10/3)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c2001 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c2001 :: Test
-test_trilinear_c2001 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c2001 is correct" (c t 2 0 0 1) 4
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c2100 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c2100 :: Test
-test_trilinear_c2100 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c2100 is correct" (c t 2 1 0 0) (7/2)
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | Check the value of c3000 for tetrahedron0 belonging to the
---   cube centered on (1,1,1) with a grid constructed from the
---   trilinear values. See example one in the paper.
-test_trilinear_c3000 :: Test
-test_trilinear_c3000 =
-    TestCase $ assertAlmostEqual "c3000 is correct" (c t 3 0 0 0) 4
-      where
-        g = make_grid 1 trilinear
-        cube = fromJust $ cube_at g 1 1 1
-        t = tetrahedron0 cube
-
-
--- | A list of all HUnit tests defined in this module.
-grid_tests :: [Test]
-grid_tests =
-    [test_trilinear_c0030,
-     test_trilinear_c0003,
-     test_trilinear_c0021,
-     test_trilinear_c0012,
-     test_trilinear_c0120,
-     test_trilinear_c0102,
-     test_trilinear_c0111,
-     test_trilinear_c0210,
-     test_trilinear_c0201,
-     test_trilinear_c0300,
-     test_trilinear_c1020,
-     test_trilinear_c1002,
-     test_trilinear_c1011,
-     test_trilinear_c1110,
-     test_trilinear_c1101,
-     test_trilinear_c1200,
-     test_trilinear_c2010,
-     test_trilinear_c2001,
-     test_trilinear_c2100,
-     test_trilinear_c3000]
+import ThreeDimensional
+import Values (dims)
+
+
+-- | Check all coefficients of tetrahedron0 belonging to the cube
+--   centered on (1,1,1) with a grid constructed from the trilinear
+--   values. See example one in the paper.
+--
+--   We also verify that the four vertices on face0 of the cube are
+--   in the correct location.
+--
+trilinear_c0_t0_tests :: Test.Framework.Test
+trilinear_c0_t0_tests =
+  testGroup "trilinear c0 t0"
+    [testGroup "coefficients"
+      [testCase "c0030 is correct" test_trilinear_c0030,
+       testCase "c0003 is correct" test_trilinear_c0003,
+       testCase "c0021 is correct" test_trilinear_c0021,
+       testCase "c0012 is correct" test_trilinear_c0012,
+       testCase "c0120 is correct" test_trilinear_c0120,
+       testCase "c0102 is correct" test_trilinear_c0102,
+       testCase "c0111 is correct" test_trilinear_c0111,
+       testCase "c0210 is correct" test_trilinear_c0210,
+       testCase "c0201 is correct" test_trilinear_c0201,
+       testCase "c0300 is correct" test_trilinear_c0300,
+       testCase "c1020 is correct" test_trilinear_c1020,
+       testCase "c1002 is correct" test_trilinear_c1002,
+       testCase "c1011 is correct" test_trilinear_c1011,
+       testCase "c1110 is correct" test_trilinear_c1110,
+       testCase "c1101 is correct" test_trilinear_c1101,
+       testCase "c1200 is correct" test_trilinear_c1200,
+       testCase "c2010 is correct" test_trilinear_c2010,
+       testCase "c2001 is correct" test_trilinear_c2001,
+       testCase "c2100 is correct" test_trilinear_c2100,
+       testCase "c3000 is correct" test_trilinear_c3000],
+
+    testGroup "face0 vertices"
+      [testCase "v0 is correct" test_trilinear_f0_t0_v0,
+       testCase "v1 is correct" test_trilinear_f0_t0_v1,
+       testCase "v2 is correct" test_trilinear_f0_t0_v2,
+       testCase "v3 is correct" test_trilinear_f0_t0_v3]
+    ]
+  where
+    g = make_grid 1 trilinear
+    cube = cube_at g 1 1 1
+    t = tetrahedron0 cube
+
+    test_trilinear_c0030 :: Assertion
+    test_trilinear_c0030 =
+      assertAlmostEqual "c0030 is correct" (c t 0 0 3 0) (17/8)
+
+    test_trilinear_c0003 :: Assertion
+    test_trilinear_c0003 =
+      assertAlmostEqual "c0003 is correct" (c t 0 0 0 3) (27/8)
+
+    test_trilinear_c0021 :: Assertion
+    test_trilinear_c0021 =
+      assertAlmostEqual "c0021 is correct" (c t 0 0 2 1) (61/24)
+
+    test_trilinear_c0012 :: Assertion
+    test_trilinear_c0012 =
+      assertAlmostEqual "c0012 is correct" (c t 0 0 1 2) (71/24)
+
+    test_trilinear_c0120 :: Assertion
+    test_trilinear_c0120 =
+      assertAlmostEqual "c0120 is correct" (c t 0 1 2 0) (55/24)
+
+    test_trilinear_c0102 :: Assertion
+    test_trilinear_c0102 =
+      assertAlmostEqual "c0102 is correct" (c t 0 1 0 2) (73/24)
+
+    test_trilinear_c0111 :: Assertion
+    test_trilinear_c0111 =
+      assertAlmostEqual "c0111 is correct" (c t 0 1 1 1) (8/3)
+
+    test_trilinear_c0210 :: Assertion
+    test_trilinear_c0210 =
+      assertAlmostEqual "c0210 is correct" (c t 0 2 1 0) (29/12)
+
+    test_trilinear_c0201 :: Assertion
+    test_trilinear_c0201 =
+      assertAlmostEqual "c0201 is correct" (c t 0 2 0 1) (11/4)
+
+    test_trilinear_c0300 :: Assertion
+    test_trilinear_c0300 =
+      assertAlmostEqual "c0300 is correct" (c t 0 3 0 0) (5/2)
+
+    test_trilinear_c1020 :: Assertion
+    test_trilinear_c1020 =
+      assertAlmostEqual "c1020 is correct" (c t 1 0 2 0) (8/3)
+
+    test_trilinear_c1002 :: Assertion
+    test_trilinear_c1002 =
+      assertAlmostEqual "c1002 is correct" (c t 1 0 0 2) (23/6)
+
+    test_trilinear_c1011 :: Assertion
+    test_trilinear_c1011 =
+      assertAlmostEqual "c1011 is correct" (c t 1 0 1 1) (13/4)
+
+    test_trilinear_c1110 :: Assertion
+    test_trilinear_c1110 =
+      assertAlmostEqual "c1110 is correct" (c t 1 1 1 0) (23/8)
+
+    test_trilinear_c1101 :: Assertion
+    test_trilinear_c1101 =
+      assertAlmostEqual "c1101 is correct" (c t 1 1 0 1) (27/8)
+
+    test_trilinear_c1200 :: Assertion
+    test_trilinear_c1200 =
+      assertAlmostEqual "c1200 is correct" (c t 1 2 0 0) 3
+
+    test_trilinear_c2010 :: Assertion
+    test_trilinear_c2010 =
+      assertAlmostEqual "c2010 is correct" (c t 2 0 1 0) (10/3)
+
+    test_trilinear_c2001 :: Assertion
+    test_trilinear_c2001 =
+      assertAlmostEqual "c2001 is correct" (c t 2 0 0 1) 4
+
+    test_trilinear_c2100 :: Assertion
+    test_trilinear_c2100 =
+      assertAlmostEqual "c2100 is correct" (c t 2 1 0 0) (7/2)
+
+    test_trilinear_c3000 :: Assertion
+    test_trilinear_c3000 =
+      assertAlmostEqual "c3000 is correct" (c t 3 0 0 0) 4
+
+    test_trilinear_f0_t0_v0 :: Assertion
+    test_trilinear_f0_t0_v0 =
+      assertEqual "v0 is correct" (v0 t) (1, 1, 1)
+
+    test_trilinear_f0_t0_v1 :: Assertion
+    test_trilinear_f0_t0_v1 =
+      assertEqual "v1 is correct" (v1 t) (0.5, 1, 1)
+
+    test_trilinear_f0_t0_v2 :: Assertion
+    test_trilinear_f0_t0_v2 =
+      assertEqual "v2 is correct" (v2 t) (0.5, 0.5, 1.5)
+
+    test_trilinear_f0_t0_v3 :: Assertion
+    test_trilinear_f0_t0_v3 =
+      assertClose "v3 is correct" (v3 t) (0.5, 1.5, 1.5)
+
+
+test_trilinear_reproduced :: Assertion
+test_trilinear_reproduced =
+    assertTrue "trilinears are reproduced correctly" $
+             and [p (i', j', k') ~= value_at trilinear i j k
+                    | i <- [0..2],
+                      j <- [0..2],
+                      k <- [0..2],
+                      t <- tetrahedra c0,
+                      let p = polynomial t,
+                      let i' = fromIntegral i,
+                      let j' = fromIntegral j,
+                      let k' = fromIntegral k]
+    where
+      g = make_grid 1 trilinear
+      c0 = cube_at g 1 1 1
+
+
+test_zeros_reproduced :: Assertion
+test_zeros_reproduced =
+    assertTrue "the zero function is reproduced correctly" $
+             and [p (i', j', k') ~= value_at zeros i j k
+                    | i <- [0..2],
+                      j <- [0..2],
+                      k <- [0..2],
+                      let i' = fromIntegral i,
+                      let j' = fromIntegral j,
+                      let k' = fromIntegral k]
+    where
+      g = make_grid 1 zeros
+      c0 = cube_at g 1 1 1
+      t0 = tetrahedron0 c0
+      p = polynomial t0
+
+
+-- | Make sure we can reproduce a 9x9x9 trilinear from the 3x3x3 one.
+test_trilinear9x9x9_reproduced :: Assertion
+test_trilinear9x9x9_reproduced =
+    assertTrue "trilinear 9x9x9 is reproduced correctly" $
+      and [p (i', j', k') ~= value_at trilinear9x9x9 i j k
+            | i <- [0..8],
+              j <- [0..8],
+              k <- [0..8],
+              t <- tetrahedra c0,
+              let p = polynomial t,
+              let i' = (fromIntegral i) * 0.5,
+              let j' = (fromIntegral j) * 0.5,
+              let k' = (fromIntegral k) * 0.5]
+    where
+      g = make_grid 1 trilinear
+      c0 = cube_at g 1 1 1
+
+
+-- | The point 'p' in this test lies on the boundary of tetrahedra 12 and 15.
+--   However, the 'contains_point' test fails due to some numerical innacuracy.
+--   This bug should have been fixed by setting a positive tolerance level.
+--
+--   Example from before the fix:
+--
+--   > b0 (tetrahedron15 c) p
+--   -3.4694469519536365e-18
+--
+test_tetrahedra_collision_sensitivity :: Assertion
+test_tetrahedra_collision_sensitivity =
+  assertTrue "tetrahedron collision tests isn't too sensitive" $
+             contains_point t15 p
+  where
+    g = make_grid 1 naturals_1d
+    c = cube_at g 0 17 1
+    p = (0, 16.75, 0.5) :: Point
+    t15 = tetrahedron15 c
+
+
+prop_cube_indices_never_go_out_of_bounds :: Grid -> Gen Bool
+prop_cube_indices_never_go_out_of_bounds g =
+  do
+    let delta = Grid.h g
+    let coordmin = negate (delta/2)
+
+    let (xsize, ysize, zsize) = dims $ function_values g
+    let xmax = delta*(fromIntegral xsize) - (delta/2)
+    let ymax = delta*(fromIntegral ysize) - (delta/2)
+    let zmax = delta*(fromIntegral zsize) - (delta/2)
+
+    x <- choose (coordmin, xmax)
+    y <- choose (coordmin, ymax)
+    z <- choose (coordmin, zmax)
+
+    let p = (x,y,z) :: Point
+    let idx_x = calculate_containing_cube_coordinate g x
+    let idx_y = calculate_containing_cube_coordinate g y
+    let idx_z = calculate_containing_cube_coordinate g z
+
+    return $
+      idx_x >= 0 &&
+      idx_x <= xsize - 1 &&
+      idx_y >= 0 &&
+      idx_y <= ysize - 1 &&
+      idx_z >= 0 &&
+      idx_z <= zsize - 1