← Back to branch summary

~ubuntu-branches/ubuntu/maverick/commons-math/maverick

« back to all changes in this revision

Viewing changes to src/test/java/org/apache/commons/math/ode/nonstiff/ThreeEighthesIntegratorTest.java

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Damien Raude-Morvan
  • Date: 2009-08-22 01:13:25 UTC
  • mfrom: (1.1.1 upstream)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20090822011325-hi4peq1ua5weguwn
Tags: 2.0-1
* New upstream release.
* Set Maintainer field to Debian Java Team
* Add myself as Uploaders
* Switch to Quilt patch system:
  - Refresh all patchs
  - Remove B-D on dpatch, Add B-D on quilt
  - Include patchsys-quilt.mk in debian/rules
* Bump Standards-Version to 3.8.3:
  - Add a README.source to describe patch system
* Maven POMs:
  - Add a Build-Depends-Indep dependency on maven-repo-helper
  - Use mh_installpom and mh_installjar to install the POM and the jar to the
    Maven repository
* Use default-jdk/jre:
  - Depends on java5-runtime-headless
  - Build-Depends on default-jdk
  - Use /usr/lib/jvm/default-java as JAVA_HOME
* Move api documentation to /usr/share/doc/libcommons-math-java/api
* Build-Depends on junit4 instead of junit

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/test/java/org/apache/commons/math/ode/nonstiff/ThreeEighthesIntegratorTest.java
 
1
/*
 
2
 * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
 
3
 * contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
 
4
 * this work for additional information regarding copyright ownership.
 
5
 * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
 
6
 * (the "License"); you may not use this file except in compliance with
 
7
 * the License.  You may obtain a copy of the License at
 
8
 *
 
9
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 
10
 *
 
11
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 
12
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 
13
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 
14
 * See the License for the specific language governing permissions and
 
15
 * limitations under the License.
 
16
 */
 
17
 
 
18
package org.apache.commons.math.ode.nonstiff;
 
19
 
 
20
import junit.framework.*;
 
21
 
 
22
import org.apache.commons.math.ode.DerivativeException;
 
23
import org.apache.commons.math.ode.FirstOrderDifferentialEquations;
 
24
import org.apache.commons.math.ode.FirstOrderIntegrator;
 
25
import org.apache.commons.math.ode.IntegratorException;
 
26
import org.apache.commons.math.ode.TestProblem1;
 
27
import org.apache.commons.math.ode.TestProblem3;
 
28
import org.apache.commons.math.ode.TestProblem5;
 
29
import org.apache.commons.math.ode.TestProblemAbstract;
 
30
import org.apache.commons.math.ode.TestProblemFactory;
 
31
import org.apache.commons.math.ode.TestProblemHandler;
 
32
import org.apache.commons.math.ode.events.EventHandler;
 
33
import org.apache.commons.math.ode.nonstiff.ThreeEighthesIntegrator;
 
34
import org.apache.commons.math.ode.sampling.StepHandler;
 
35
import org.apache.commons.math.ode.sampling.StepInterpolator;
 
36
 
 
37
public class ThreeEighthesIntegratorTest
 
38
  extends TestCase {
 
39
 
 
40
  public ThreeEighthesIntegratorTest(String name) {
 
41
    super(name);
 
42
  }
 
43
 
 
44
  public void testDimensionCheck() {
 
45
    try  {
 
46
      TestProblem1 pb = new TestProblem1();
 
47
      new ThreeEighthesIntegrator(0.01).integrate(pb,
 
48
                                                  0.0, new double[pb.getDimension()+10],
 
49
                                                  1.0, new double[pb.getDimension()+10]);
 
50
        fail("an exception should have been thrown");
 
51
    } catch(DerivativeException de) {
 
52
      fail("wrong exception caught");
 
53
    } catch(IntegratorException ie) {
 
54
    }
 
55
  }
 
56
  
 
57
  public void testDecreasingSteps()
 
58
    throws DerivativeException, IntegratorException  {
 
59
      
 
60
    TestProblemAbstract[] problems = TestProblemFactory.getProblems();
 
61
    for (int k = 0; k < problems.length; ++k) {
 
62
    
 
63
      double previousError = Double.NaN;
 
64
      for (int i = 4; i < 10; ++i) {
 
65
 
 
66
        TestProblemAbstract pb = problems[k].copy();
 
67
        double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime())
 
68
          * Math.pow(2.0, -i);
 
69
 
 
70
        FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
71
        TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
 
72
        integ.addStepHandler(handler);
 
73
        EventHandler[] functions = pb.getEventsHandlers();
 
74
        for (int l = 0; l < functions.length; ++l) {
 
75
          integ.addEventHandler(functions[l],
 
76
                                     Double.POSITIVE_INFINITY, 1.0e-6 * step, 1000);
 
77
        }
 
78
        double stopTime = integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
 
79
                                          pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
 
80
        if (functions.length == 0) {
 
81
            assertEquals(pb.getFinalTime(), stopTime, 1.0e-10);
 
82
        }
 
83
 
 
84
        double error = handler.getMaximalValueError();
 
85
        if (i > 4) {
 
86
          assertTrue(error < Math.abs(previousError));
 
87
        }
 
88
        previousError = error;
 
89
        assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
 
90
 
 
91
      }
 
92
 
 
93
    }
 
94
 
 
95
  }
 
96
 
 
97
 public void testSmallStep()
 
98
    throws DerivativeException, IntegratorException {
 
99
 
 
100
    TestProblem1 pb = new TestProblem1();
 
101
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.001;
 
102
 
 
103
    FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
104
    TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
 
105
    integ.addStepHandler(handler);
 
106
    integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
 
107
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
 
108
 
 
109
    assertTrue(handler.getLastError() < 2.0e-13);
 
110
    assertTrue(handler.getMaximalValueError() < 4.0e-12);
 
111
    assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
 
112
    assertEquals("3/8", integ.getName());
 
113
 
 
114
  }
 
115
 
 
116
  public void testBigStep()
 
117
    throws DerivativeException, IntegratorException {
 
118
 
 
119
    TestProblem1 pb = new TestProblem1();
 
120
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.2;
 
121
 
 
122
    FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
123
    TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
 
124
    integ.addStepHandler(handler);
 
125
    integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
 
126
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
 
127
 
 
128
    assertTrue(handler.getLastError() > 0.0004);
 
129
    assertTrue(handler.getMaximalValueError() > 0.005);
 
130
    assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
 
131
 
 
132
  }
 
133
 
 
134
  public void testBackward()
 
135
      throws DerivativeException, IntegratorException {
 
136
 
 
137
      TestProblem5 pb = new TestProblem5();
 
138
      double step = Math.abs(pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.001;
 
139
 
 
140
      FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
141
      TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
 
142
      integ.addStepHandler(handler);
 
143
      integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
 
144
                      pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
 
145
 
 
146
      assertTrue(handler.getLastError() < 5.0e-10);
 
147
      assertTrue(handler.getMaximalValueError() < 7.0e-10);
 
148
      assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
 
149
      assertEquals("3/8", integ.getName());
 
150
  }
 
151
 
 
152
  public void testKepler()
 
153
    throws DerivativeException, IntegratorException {
 
154
 
 
155
    final TestProblem3 pb  = new TestProblem3(0.9);
 
156
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.0003;
 
157
 
 
158
    FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
159
    integ.addStepHandler(new KeplerHandler(pb));
 
160
    integ.integrate(pb,
 
161
                    pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
 
162
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
 
163
  }
 
164
 
 
165
  private static class KeplerHandler implements StepHandler {
 
166
 
 
167
    public KeplerHandler(TestProblem3 pb) {
 
168
      this.pb = pb;
 
169
      maxError = 0;
 
170
    }
 
171
 
 
172
    public boolean requiresDenseOutput() {
 
173
      return false;
 
174
    }
 
175
 
 
176
    public void reset() {
 
177
      maxError = 0;
 
178
    }
 
179
 
 
180
    public void handleStep(StepInterpolator interpolator,
 
181
                           boolean isLast) throws DerivativeException {
 
182
 
 
183
      double[] interpolatedY = interpolator.getInterpolatedState();
 
184
      double[] theoreticalY  = pb.computeTheoreticalState(interpolator.getCurrentTime());
 
185
      double dx = interpolatedY[0] - theoreticalY[0];
 
186
      double dy = interpolatedY[1] - theoreticalY[1];
 
187
      double error = dx * dx + dy * dy;
 
188
      if (error > maxError) {
 
189
        maxError = error;
 
190
      }
 
191
      if (isLast) {
 
192
        // even with more than 1000 evaluations per period,
 
193
        // RK4 is not able to integrate such an eccentric
 
194
        // orbit with a good accuracy
 
195
        assertTrue(maxError > 0.005);
 
196
      }
 
197
    }
 
198
 
 
199
    private TestProblem3 pb;
 
200
    private double maxError = 0;
 
201
 
 
202
  }
 
203
 
 
204
  public void testStepSize()
 
205
    throws DerivativeException, IntegratorException {
 
206
      final double step = 1.23456;
 
207
      FirstOrderIntegrator integ = new ThreeEighthesIntegrator(step);
 
208
      integ.addStepHandler(new StepHandler() {
 
209
          public void handleStep(StepInterpolator interpolator, boolean isLast) {
 
210
              if (! isLast) {
 
211
                  assertEquals(step,
 
212
                               interpolator.getCurrentTime() - interpolator.getPreviousTime(),
 
213
                               1.0e-12);
 
214
              }
 
215
          }
 
216
          public boolean requiresDenseOutput() {
 
217
              return false;
 
218
          }
 
219
          public void reset() {
 
220
          }          
 
221
      });
 
222
      integ.integrate(new FirstOrderDifferentialEquations() {
 
223
          public void computeDerivatives(double t, double[] y, double[] dot) {
 
224
              dot[0] = 1.0;
 
225
          }
 
226
          public int getDimension() {
 
227
              return 1;
 
228
          }
 
229
      }, 0.0, new double[] { 0.0 }, 5.0, new double[1]);
 
230
  }
 
231
 
 
232
  public static Test suite() {
 
233
    return new TestSuite(ThreeEighthesIntegratorTest.class);
 
234
  }
 
235
 
 
236
}