]> gitweb.michael.orlitzky.com - spline3.git/blobdiff - src/Tetrahedron.hs
src/Tetrahedron.hs: use explicit FunctionValues(..) imports.
[spline3.git] / src / Tetrahedron.hs
index 75957291c4d37ce005448de53fb159785a73361a..87bfd5e8a65b8621179d480bd636a1feeed6854b 100644 (file)
@@ -1,4 +1,9 @@
+-- The local "coefficient" function defined within the "c" function
+-- pattern matches on a bunch of integers, but doesn't handle the
+-- "otherwise" case for performance reasons.
+{-# OPTIONS_GHC -Wno-incomplete-patterns #-}
 {-# LANGUAGE BangPatterns #-}
+
 module Tetrahedron (
   Tetrahedron(..),
   b0, -- Cube test
@@ -7,31 +12,34 @@ module Tetrahedron (
   b3, -- Cube test
   barycenter,
   c,
-  contains_point,
   polynomial,
   tetrahedron_properties,
   tetrahedron_tests,
-  volume -- Cube test
-  )
+  volume ) -- Cube test
 where
 
-import qualified Data.Vector as V (
-  singleton,
-  snoc,
-  sum
-  )
-
-import Test.Framework (Test, testGroup)
-import Test.Framework.Providers.HUnit (testCase)
-import Test.Framework.Providers.QuickCheck2 (testProperty)
-import Test.HUnit (Assertion, assertEqual)
-import Test.QuickCheck (Arbitrary(..), Gen, Property, (==>))
-
-import Comparisons ((~=), nearly_ge)
-import FunctionValues (FunctionValues(..), empty_values)
-import Misc (factorial)
-import Point (Point(..), scale)
-import RealFunction (RealFunction, cmult, fexp)
+import Data.Vector ( singleton, snoc )
+import qualified Data.Vector as V ( sum )
+import Test.Tasty ( TestTree, testGroup )
+import Test.Tasty.HUnit ( Assertion, assertEqual, testCase )
+import Test.Tasty.QuickCheck (
+  Arbitrary( arbitrary ),
+  Gen,
+  Property,
+  (==>),
+  testProperty )
+
+import Comparisons ( (~=) )
+import FunctionValues (
+  FunctionValues( front, back, left, right, top, down, front_left,
+                  front_right, front_down, front_top, back_left, back_right,
+                  back_down, back_top, left_down, left_top, right_down,
+                  right_top, front_left_down, front_left_top,
+                  front_right_down, front_right_top, interior ),
+  empty_values )
+import Misc ( factorial )
+import Point ( Point(Point), scale )
+import RealFunction ( RealFunction, cmult, fexp )
 
 data Tetrahedron =
   Tetrahedron { function_values :: FunctionValues,
@@ -74,57 +82,30 @@ barycenter :: Tetrahedron -> Point
 barycenter (Tetrahedron _ v0' v1' v2' v3' _) =
   (v0' + v1' + v2' + v3') `scale` (1/4)
 
--- | A point is internal to a tetrahedron if all of its barycentric
---   coordinates with respect to that tetrahedron are non-negative.
-contains_point :: Tetrahedron -> Point -> Bool
-contains_point t p0 =
-  b0_unscaled `nearly_ge` 0 &&
-  b1_unscaled `nearly_ge` 0 &&
-  b2_unscaled `nearly_ge` 0 &&
-  b3_unscaled `nearly_ge` 0
-  where
-    -- Drop the useless division and volume calculation that we
-    -- would do if we used the regular b0,..b3 functions.
-    b0_unscaled :: Double
-    b0_unscaled = volume inner_tetrahedron
-      where
-        inner_tetrahedron = t { v0 = p0 }
-
-    b1_unscaled :: Double
-    b1_unscaled = volume inner_tetrahedron
-      where inner_tetrahedron = t { v1 = p0 }
-
-    b2_unscaled :: Double
-    b2_unscaled = volume inner_tetrahedron
-      where inner_tetrahedron = t { v2 = p0 }
-
-    b3_unscaled :: Double
-    b3_unscaled = volume inner_tetrahedron
-      where inner_tetrahedron = t { v3 = p0 }
 
 
 {-# INLINE polynomial #-}
 polynomial :: Tetrahedron -> (RealFunction Point)
 polynomial t =
-    V.sum $ V.singleton ((c t 0 0 0 3) `cmult` (beta t 0 0 0 3)) `V.snoc`
-            ((c t 0 0 1 2) `cmult` (beta t 0 0 1 2)) `V.snoc`
-            ((c t 0 0 2 1) `cmult` (beta t 0 0 2 1)) `V.snoc`
-            ((c t 0 0 3 0) `cmult` (beta t 0 0 3 0)) `V.snoc`
-            ((c t 0 1 0 2) `cmult` (beta t 0 1 0 2)) `V.snoc`
-            ((c t 0 1 1 1) `cmult` (beta t 0 1 1 1)) `V.snoc`
-            ((c t 0 1 2 0) `cmult` (beta t 0 1 2 0)) `V.snoc`
-            ((c t 0 2 0 1) `cmult` (beta t 0 2 0 1)) `V.snoc`
-            ((c t 0 2 1 0) `cmult` (beta t 0 2 1 0)) `V.snoc`
-            ((c t 0 3 0 0) `cmult` (beta t 0 3 0 0)) `V.snoc`
-            ((c t 1 0 0 2) `cmult` (beta t 1 0 0 2)) `V.snoc`
-            ((c t 1 0 1 1) `cmult` (beta t 1 0 1 1)) `V.snoc`
-            ((c t 1 0 2 0) `cmult` (beta t 1 0 2 0)) `V.snoc`
-            ((c t 1 1 0 1) `cmult` (beta t 1 1 0 1)) `V.snoc`
-            ((c t 1 1 1 0) `cmult` (beta t 1 1 1 0)) `V.snoc`
-            ((c t 1 2 0 0) `cmult` (beta t 1 2 0 0)) `V.snoc`
-            ((c t 2 0 0 1) `cmult` (beta t 2 0 0 1)) `V.snoc`
-            ((c t 2 0 1 0) `cmult` (beta t 2 0 1 0)) `V.snoc`
-            ((c t 2 1 0 0) `cmult` (beta t 2 1 0 0)) `V.snoc`
+    V.sum $ singleton ((c t 0 0 0 3) `cmult` (beta t 0 0 0 3)) `snoc`
+            ((c t 0 0 1 2) `cmult` (beta t 0 0 1 2)) `snoc`
+            ((c t 0 0 2 1) `cmult` (beta t 0 0 2 1)) `snoc`
+            ((c t 0 0 3 0) `cmult` (beta t 0 0 3 0)) `snoc`
+            ((c t 0 1 0 2) `cmult` (beta t 0 1 0 2)) `snoc`
+            ((c t 0 1 1 1) `cmult` (beta t 0 1 1 1)) `snoc`
+            ((c t 0 1 2 0) `cmult` (beta t 0 1 2 0)) `snoc`
+            ((c t 0 2 0 1) `cmult` (beta t 0 2 0 1)) `snoc`
+            ((c t 0 2 1 0) `cmult` (beta t 0 2 1 0)) `snoc`
+            ((c t 0 3 0 0) `cmult` (beta t 0 3 0 0)) `snoc`
+            ((c t 1 0 0 2) `cmult` (beta t 1 0 0 2)) `snoc`
+            ((c t 1 0 1 1) `cmult` (beta t 1 0 1 1)) `snoc`
+            ((c t 1 0 2 0) `cmult` (beta t 1 0 2 0)) `snoc`
+            ((c t 1 1 0 1) `cmult` (beta t 1 1 0 1)) `snoc`
+            ((c t 1 1 1 0) `cmult` (beta t 1 1 1 0)) `snoc`
+            ((c t 1 2 0 0) `cmult` (beta t 1 2 0 0)) `snoc`
+            ((c t 2 0 0 1) `cmult` (beta t 2 0 0 1)) `snoc`
+            ((c t 2 0 1 0) `cmult` (beta t 2 0 1 0)) `snoc`
+            ((c t 2 1 0 0) `cmult` (beta t 2 1 0 0)) `snoc`
             ((c t 3 0 0 0) `cmult` (beta t 3 0 0 0))
 
 
@@ -136,7 +117,7 @@ beta t i j k l =
   coefficient `cmult` (b0_term * b1_term * b2_term * b3_term)
   where
     denominator = (factorial i)*(factorial j)*(factorial k)*(factorial l)
-    coefficient = 6 / (fromIntegral denominator)
+    coefficient = (6 / (fromIntegral denominator)) :: Double
     b0_term = (b0 t) `fexp` i
     b1_term = (b1 t) `fexp` j
     b2_term = (b2 t) `fexp` k
@@ -313,20 +294,8 @@ det p0 p1 p2 p3 =
 --   page 436.
 {-# INLINE volume #-}
 volume :: Tetrahedron -> Double
-volume t
-       | v0' == v1' = 0
-       | v0' == v2' = 0
-       | v0' == v3' = 0
-       | v1' == v2' = 0
-       | v1' == v3' = 0
-       | v2' == v3' = 0
-       | otherwise = (1/6)*(det v0' v1' v2' v3')
-  where
-    v0' = v0 t
-    v1' = v1 t
-    v2' = v2 t
-    v3' = v3 t
-
+volume (Tetrahedron _ v0' v1' v2' v3' _) =
+  (1/6)*(det v0' v1' v2' v3')
 
 -- | The barycentric coordinates of a point with respect to v0.
 {-# INLINE b0 #-}
@@ -362,18 +331,13 @@ b3 t point = (volume inner_tetrahedron) / (precomputed_volume t)
 
 
 
--- Tests
-
-
 -- | Check the volume of a particular tetrahedron (computed by hand)
---   and whether or not it contains a specific point chosen to be
---   outside of it. Its vertices are in clockwise order, so the volume
---   should be negative.
-tetrahedron1_geometry_tests :: Test.Framework.Test
+--   Its vertices are in clockwise order, so the volume should be
+--   negative.
+tetrahedron1_geometry_tests :: TestTree
 tetrahedron1_geometry_tests =
   testGroup "tetrahedron1 geometry"
-              [ testCase "volume1" volume1,
-                testCase "doesn't contain point1" doesnt_contain_point1]
+              [ testCase "volume1" volume1 ]
   where
     p0 = Point 0 (-0.5) 0
     p1 = Point 0 0.5 0
@@ -392,23 +356,14 @@ tetrahedron1_geometry_tests =
       where
         vol = volume t
 
-    doesnt_contain_point1 :: Assertion
-    doesnt_contain_point1 =
-      assertEqual "doesn't contain an exterior point" False contained
-      where
-        exterior_point = Point 5 2 (-9.0212)
-        contained = contains_point t exterior_point
-
 
 -- | Check the volume of a particular tetrahedron (computed by hand)
---   and whether or not it contains a specific point chosen to be
---   inside of it. Its vertices are in counter-clockwise order, so the
---   volume should be positive.
-tetrahedron2_geometry_tests :: Test.Framework.Test
+--   Its vertices are in counter-clockwise order, so the volume should
+--   be positive.
+tetrahedron2_geometry_tests :: TestTree
 tetrahedron2_geometry_tests =
   testGroup "tetrahedron2 geometry"
-              [ testCase "volume1" volume1,
-                testCase "contains point1" contains_point1]
+              [ testCase "volume1" volume1 ]
   where
     p0 = Point 0 (-0.5) 0
     p1 = Point 2 0 0
@@ -426,85 +381,6 @@ tetrahedron2_geometry_tests =
       where
         vol = volume t
 
-    contains_point1 :: Assertion
-    contains_point1 = assertEqual "contains an inner point" True contained
-        where
-          inner_point = Point 1 0 0.5
-          contained = contains_point t inner_point
-
-
--- | Ensure that tetrahedra do not contain a particular point chosen to
---   be outside of them.
-containment_tests :: Test.Framework.Test
-containment_tests =
-  testGroup "containment tests"
-              [ testCase "doesn't contain point2" doesnt_contain_point2,
-                testCase "doesn't contain point3" doesnt_contain_point3,
-                testCase "doesn't contain point4" doesnt_contain_point4,
-                testCase "doesn't contain point5" doesnt_contain_point5]
-  where
-    p2 = Point 0.5 0.5 1
-    p3 = Point 0.5 0.5 0.5
-    exterior_point = Point 0 0 0
-
-    doesnt_contain_point2 :: Assertion
-    doesnt_contain_point2 =
-      assertEqual "doesn't contain an exterior point" False contained
-      where
-        p0 = Point 0 1 1
-        p1 = Point 1 1 1
-        t = Tetrahedron { v0 = p0,
-                          v1 = p1,
-                          v2 = p2,
-                          v3 = p3,
-                          function_values = empty_values,
-                          precomputed_volume = 0 }
-        contained = contains_point t exterior_point
-
-
-    doesnt_contain_point3 :: Assertion
-    doesnt_contain_point3 =
-      assertEqual "doesn't contain an exterior point" False contained
-      where
-        p0 = Point 1 1 1
-        p1 = Point 1 0 1
-        t = Tetrahedron { v0 = p0,
-                          v1 = p1,
-                          v2 = p2,
-                          v3 = p3,
-                          function_values = empty_values,
-                          precomputed_volume = 0 }
-        contained = contains_point t exterior_point
-
-
-    doesnt_contain_point4 :: Assertion
-    doesnt_contain_point4 =
-      assertEqual "doesn't contain an exterior point" False contained
-      where
-        p0 = Point 1 0 1
-        p1 = Point 0 0 1
-        t = Tetrahedron { v0 = p0,
-                          v1 = p1,
-                          v2 = p2,
-                          v3 = p3,
-                          function_values = empty_values,
-                          precomputed_volume = 0 }
-        contained = contains_point t exterior_point
-
-
-    doesnt_contain_point5 :: Assertion
-    doesnt_contain_point5 =
-      assertEqual "doesn't contain an exterior point" False contained
-      where
-        p0 = Point 0 0 1
-        p1 = Point 0 1 1
-        t = Tetrahedron { v0 = p0,
-                          v1 = p1,
-                          v2 = p2,
-                          v3 = p3,
-                          function_values = empty_values,
-                          precomputed_volume = 0 }
-        contained = contains_point t exterior_point
 
 
 -- | The barycentric coordinate of v0 with respect to itself should
@@ -631,18 +507,17 @@ prop_swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients4 t =
 
 
 
-tetrahedron_tests :: Test.Framework.Test
+tetrahedron_tests :: TestTree
 tetrahedron_tests =
-    testGroup "Tetrahedron Tests" [
+    testGroup "Tetrahedron tests" [
       tetrahedron1_geometry_tests,
-      tetrahedron2_geometry_tests,
-      containment_tests ]
+      tetrahedron2_geometry_tests ]
 
 
 
-p78_24_properties :: Test.Framework.Test
+p78_24_properties :: TestTree
 p78_24_properties =
-  testGroup "p. 78, Section (2.4) Properties" [
+  testGroup "p. 78, Section (2.4) properties" [
     testProperty "c3000 identity" prop_c3000_identity,
     testProperty "c2100 identity" prop_c2100_identity,
     testProperty "c1110 identity" prop_c1110_identity]
@@ -694,9 +569,9 @@ p78_24_properties =
 
 
 
-tetrahedron_properties :: Test.Framework.Test
+tetrahedron_properties :: TestTree
 tetrahedron_properties =
-  testGroup "Tetrahedron Properties" [
+  testGroup "Tetrahedron properties" [
     p78_24_properties,
     testProperty "b0_v0_always_unity" prop_b0_v0_always_unity,
     testProperty "b0_v1_always_zero" prop_b0_v1_always_zero,
@@ -714,11 +589,11 @@ tetrahedron_properties =
     testProperty "b3_v0_always_zero" prop_b3_v0_always_zero,
     testProperty "b3_v1_always_zero" prop_b3_v1_always_zero,
     testProperty "b3_v2_always_zero" prop_b3_v2_always_zero,
-    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients1" $
+    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients1"
       prop_swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients1,
-    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients2" $
+    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients2"
       prop_swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients2,
-    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients3" $
+    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients3"
       prop_swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients3,
-    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients4" $
+    testProperty "swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients4"
       prop_swapping_vertices_doesnt_affect_coefficients4 ]