← Back to branch summary

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

« back to all changes in this revision

Viewing changes to src/test/org/apache/commons/math/ode/ClassicalRungeKuttaIntegratorTest.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/org/apache/commons/math/ode/ClassicalRungeKuttaIntegratorTest.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;
19
 
 
20
 
import junit.framework.*;
21
 
 
22
 
import org.apache.commons.math.ode.ClassicalRungeKuttaIntegrator;
23
 
import org.apache.commons.math.ode.DerivativeException;
24
 
import org.apache.commons.math.ode.FirstOrderIntegrator;
25
 
import org.apache.commons.math.ode.IntegratorException;
26
 
import org.apache.commons.math.ode.StepHandler;
27
 
import org.apache.commons.math.ode.StepInterpolator;
28
 
import org.apache.commons.math.ode.SwitchingFunction;
29
 
 
30
 
public class ClassicalRungeKuttaIntegratorTest
31
 
  extends TestCase {
32
 
 
33
 
  public ClassicalRungeKuttaIntegratorTest(String name) {
34
 
    super(name);
35
 
  }
36
 
 
37
 
  public void testSanityChecks() {
38
 
    try  {
39
 
      TestProblem1 pb = new TestProblem1();
40
 
      new ClassicalRungeKuttaIntegrator(0.01).integrate(pb,
41
 
                                                        0.0, new double[pb.getDimension()+10],
42
 
                                                        1.0, new double[pb.getDimension()]);
43
 
        fail("an exception should have been thrown");
44
 
    } catch(DerivativeException de) {
45
 
      fail("wrong exception caught");
46
 
    } catch(IntegratorException ie) {
47
 
    }
48
 
    try  {
49
 
        TestProblem1 pb = new TestProblem1();
50
 
        new ClassicalRungeKuttaIntegrator(0.01).integrate(pb,
51
 
                                                          0.0, new double[pb.getDimension()],
52
 
                                                          1.0, new double[pb.getDimension()+10]);
53
 
          fail("an exception should have been thrown");
54
 
      } catch(DerivativeException de) {
55
 
        fail("wrong exception caught");
56
 
      } catch(IntegratorException ie) {
57
 
      }
58
 
    try  {
59
 
      TestProblem1 pb = new TestProblem1();
60
 
      new ClassicalRungeKuttaIntegrator(0.01).integrate(pb,
61
 
                                                        0.0, new double[pb.getDimension()],
62
 
                                                        0.0, new double[pb.getDimension()]);
63
 
        fail("an exception should have been thrown");
64
 
    } catch(DerivativeException de) {
65
 
      fail("wrong exception caught");
66
 
    } catch(IntegratorException ie) {
67
 
    }
68
 
  }
69
 
  
70
 
  public void testDecreasingSteps()
71
 
    throws DerivativeException, IntegratorException  {
72
 
      
73
 
    TestProblemAbstract[] problems = TestProblemFactory.getProblems();
74
 
    for (int k = 0; k < problems.length; ++k) {
75
 
 
76
 
      double previousError = Double.NaN;
77
 
      for (int i = 4; i < 10; ++i) {
78
 
 
79
 
        TestProblemAbstract pb = (TestProblemAbstract) problems[k].clone();
80
 
        double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime())
81
 
          * Math.pow(2.0, -i);
82
 
 
83
 
        FirstOrderIntegrator integ = new ClassicalRungeKuttaIntegrator(step);
84
 
        TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
85
 
        integ.setStepHandler(handler);
86
 
        SwitchingFunction[] functions = pb.getSwitchingFunctions();
87
 
        for (int l = 0; l < functions.length; ++l) {
88
 
          integ.addSwitchingFunction(functions[l],
89
 
                                     Double.POSITIVE_INFINITY, 1.0e-6 * step, 1000);
90
 
        }
91
 
        integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
92
 
                        pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
93
 
 
94
 
        double error = handler.getMaximalValueError();
95
 
        if (i > 4) {
96
 
          assertTrue(error < Math.abs(previousError));
97
 
        }
98
 
        previousError = error;
99
 
        assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
100
 
      }
101
 
 
102
 
    }
103
 
 
104
 
  }
105
 
 
106
 
  public void testSmallStep()
107
 
    throws DerivativeException, IntegratorException {
108
 
 
109
 
    TestProblem1 pb = new TestProblem1();
110
 
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.001;
111
 
 
112
 
    FirstOrderIntegrator integ = new ClassicalRungeKuttaIntegrator(step);
113
 
    TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
114
 
    integ.setStepHandler(handler);
115
 
    integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
116
 
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
117
 
 
118
 
    assertTrue(handler.getLastError() < 2.0e-13);
119
 
    assertTrue(handler.getMaximalValueError() < 4.0e-12);
120
 
    assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
121
 
    assertEquals("classical Runge-Kutta", integ.getName());
122
 
  }
123
 
 
124
 
  public void testBigStep()
125
 
    throws DerivativeException, IntegratorException {
126
 
 
127
 
    TestProblem1 pb = new TestProblem1();
128
 
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.2;
129
 
 
130
 
    FirstOrderIntegrator integ = new ClassicalRungeKuttaIntegrator(step);
131
 
    TestProblemHandler handler = new TestProblemHandler(pb, integ);
132
 
    integ.setStepHandler(handler);
133
 
    integ.integrate(pb, pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
134
 
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
135
 
 
136
 
    assertTrue(handler.getLastError() > 0.0004);
137
 
    assertTrue(handler.getMaximalValueError() > 0.005);
138
 
    assertEquals(0, handler.getMaximalTimeError(), 1.0e-12);
139
 
 
140
 
  }
141
 
 
142
 
  public void testKepler()
143
 
    throws DerivativeException, IntegratorException {
144
 
 
145
 
    final TestProblem3 pb  = new TestProblem3(0.9);
146
 
    double step = (pb.getFinalTime() - pb.getInitialTime()) * 0.0003;
147
 
 
148
 
    FirstOrderIntegrator integ = new ClassicalRungeKuttaIntegrator(step);
149
 
    integ.setStepHandler(new KeplerHandler(pb));
150
 
    integ.integrate(pb,
151
 
                    pb.getInitialTime(), pb.getInitialState(),
152
 
                    pb.getFinalTime(), new double[pb.getDimension()]);
153
 
  }
154
 
 
155
 
  private static class KeplerHandler implements StepHandler {
156
 
    public KeplerHandler(TestProblem3 pb) {
157
 
      this.pb = pb;
158
 
      reset();
159
 
    }
160
 
    public boolean requiresDenseOutput() {
161
 
      return false;
162
 
    }
163
 
    public void reset() {
164
 
      maxError = 0;
165
 
    }
166
 
    public void handleStep(StepInterpolator interpolator,
167
 
                           boolean isLast) {
168
 
 
169
 
      double[] interpolatedY = interpolator.getInterpolatedState ();
170
 
      double[] theoreticalY  = pb.computeTheoreticalState(interpolator.getCurrentTime());
171
 
      double dx = interpolatedY[0] - theoreticalY[0];
172
 
      double dy = interpolatedY[1] - theoreticalY[1];
173
 
      double error = dx * dx + dy * dy;
174
 
      if (error > maxError) {
175
 
        maxError = error;
176
 
      }
177
 
      if (isLast) {
178
 
        // even with more than 1000 evaluations per period,
179
 
        // RK4 is not able to integrate such an eccentric
180
 
        // orbit with a good accuracy
181
 
        assertTrue(maxError > 0.005);
182
 
      }
183
 
    }
184
 
    private double maxError = 0;
185
 
    private TestProblem3 pb;
186
 
  }
187
 
 
188
 
  public static Test suite() {
189
 
    return new TestSuite(ClassicalRungeKuttaIntegratorTest.class);
190
 
  }
191
 
 
192
 
}