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Rev 45 Rev 48
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1 
package de.viathinksoft.marschall.raumplan.formula;
 1 
package de.viathinksoft.marschall.raumplan.formula;
2 
 
 2 
 
3 
public class FormulaProbe {
 3 
public class FormulaProbe {
4 
 
 4 
 
5 
        private static final double PRECIOUS = 1000;
 5 
        protected static double round(double value, int decimalPlace) {
- 
 
 6 
                if (value < 0) {
- 
 
 7 
                        // positive value only.
- 
 
 8 
                        return -round(-value, decimalPlace);
- 
 
 9 
                }
6 
 
 10 
 
7 
        /**
 - 
 
8 
         * Kollissionsradius für 2D-Raum
 11 
                double power_of_ten = 1;
9 
         *
 - 
 
10 
         * @param b
 12 
                // floating point arithmetic can be very tricky.
11 
         *            Korridorverkleinerungsfaktor
 13 
                // that's why I introduce a "fudge factor"
12 
         * @param g
 14 
                double fudge_factor = 0.05;
13 
         *            Raumverkleinerungsfaktor
 15 
                while (decimalPlace-- > 0) {
14 
         * @param w
 16 
                        power_of_ten *= 10.0d;
15 
         *            Verhältnis des initialen Korridors mit dem Ursprungsraum
 - 
 
16 
         * @return =0 für Berührung, &lt;0 für Abstand, &gt; für Kollission
 17 
                        fudge_factor /= 10.0d;
17 
         */
 18 
                }
18 
        private static double calc_2d(double b, double g, double w) {
 - 
 
19 
                return (3 - g) / (1 - g) - g + Math.pow(g, 2) - 4 + 2 * w
 19 
                return Math.round((value + fudge_factor) * power_of_ten) / power_of_ten;
20 
                                * (b / (1 - b) - b - Math.pow(b, 2) - 1);
 - 
 
21 
        }
 20 
        }
22 
 
 21 
 
23 
        /**
 - 
 
24 
         * Kollissionsradius für 3D-Raum
 22 
        protected static String roundu(double value) {
25 
         *
 - 
 
26 
         * @param b
 - 
 
27 
         *            Korridorverkleinerungsfaktor
 23 
                if (Math.abs(value) < 0.000000000000001) {
28 
         * @param g
 - 
 
29 
         *            Raumverkleinerungsfaktor
 24 
                        // return "<0.000000000000001";
30 
         * @param w
 25 
                        return "0";
31 
         *            Verhältnis des initialen Korridors mit dem Ursprungsraum
 - 
 
32 
         * @return =0 für Berührung, &lt;0 für Abstand, &gt; für Kollission
 - 
 
33 
         */
 26 
                }
34 
        private static double calc_3d(double b, double g, double w) {
 - 
 
35 
                return w * b * (1 / (1 - b) - 1 - b - Math.pow(b, 2)) + 1 / (1 - g) - 1
 - 
 
36 
                                - g - Math.pow(g, 2) - w;
 27 
                return "" + round(value, 17);
37 
        }
 28 
        }
38 
 
 29 
 
39 
        /**
 - 
 
40 
         * Findet 2D=0 Punkte
 30 
        protected static boolean nearlyEqual(double a, double b) {
- 
 
 31 
                return Math.abs(Math.abs(a) - Math.abs(b)) < 0.0000000000001;
41 
         *
 32 
        }
42 
         * @param args
 - 
 
43 
         */
 33 
 
44 
        public static void main(String[] args) {
 34 
        protected static double pow(double x, double y) {
45 
                for (int bi = 0; bi < PRECIOUS; bi++) {
 - 
 
46 
                        for (int gi = 0; gi < PRECIOUS; gi++) {
 - 
 
47 
                                for (int wi = 0; wi < PRECIOUS; wi++) {
 - 
 
48 
                                        double b = (double) bi / PRECIOUS;
 35 
                return Math.pow(x, y);
- 
 
 36 
        }
- 
 
 37 
 
49 
                                        double g = (double) gi / PRECIOUS;
 38 
        protected static double sqrt(double x) {
50 
                                        double w = (double) wi / PRECIOUS;
 39 
                return Math.pow(x, 1.0 / 2.0);
51 
                                        double r2d = calc_2d(b, g, w);
 - 
 
52 
                                        double r3d = calc_3d(b, g, w);
 - 
 
- 
 
 40 
        }
53 
 
 41 
 
54 
                                        if ((Math.abs(r2d) == 0) /* || (Math.abs(r3d) == 0) */) {
 42 
        protected static double sqrt3(double x) {
- 
 
 43 
                if (x >= 0)
55 
                                                System.out.println("(b=" + b + ", g=" + g + ", w=" + w
 44 
                        return Math.pow(x, 1.0 / 3.0);
- 
 
 45 
                else
56 
                                                                + ") = " + r2d + " (2D), " + r3d + " (3D)");
 46 
                        return -Math.pow(-x, 1.0 / 3.0);
57 
                                        }
 47 
        }
- 
 
 48 
 
- 
 
 49 
        // Seite 1
- 
 
 50 
 
- 
 
 51 
        public static double g_star() {
- 
 
 52 
                return (double) (3 - sqrt(5)) / 2;
- 
 
 53 
        }
- 
 
 54 
 
- 
 
 55 
        public static double b_star() {
- 
 
 56 
                return sqrt3(0.5 + sqrt(31.0 / 108.0))
- 
 
 57 
                                + sqrt3(0.5 - sqrt(31.0 / 108.0));
- 
 
 58 
        }
- 
 
 59 
 
- 
 
 60 
        public static double w2(double b, double g) {
- 
 
 61 
                if (nearlyEqual(b, b_star())) {
- 
 
 62 
                        System.out.println("FATAL: w2(b*) is Lambda!");
- 
 
 63 
                        return Double.NaN;
- 
 
 64 
                }
- 
 
 65 
 
- 
 
 66 
                if (!((g <= g_star()) && (b > b_star()) || (g >= g_star())
- 
 
 67 
                                && (b < b_star()))) {
- 
 
 68 
                        System.out.println("w ist nicht definiert für b=" + b + "; g=" + g);
- 
 
 69 
                        return Double.NaN;
58 
                                }
 70 
                }
- 
 
 71 
 
- 
 
 72 
                return (double) ((1 - b) * (g + 1) * (pow(g, 2) - 3 * g + 1))
- 
 
 73 
                                / (2 * (1 - g) * (pow(b, 3) + b - 1));
- 
 
 74 
        }
- 
 
 75 
 
- 
 
 76 
        public static double K2(double b, double g, double w) {
- 
 
 77 
                // Vor Umstellung
- 
 
 78 
                double res = (double) (3 - g) / (1 - g) - g + pow(g, 2) - 4 + 2 * w
- 
 
 79 
                                * (b / (1 - b) - b - pow(b, 2) - 1);
- 
 
 80 
 
- 
 
 81 
                // Nach Umstellen
- 
 
 82 
                double res2 = (double) (-(1 - b) * (g + 1) * (pow(g, 2) - 3 * g + 1) + 2
- 
 
 83 
                                * w * (1 - g) * (pow(b, 3) + b - 1))
- 
 
 84 
                                / ((1 - b) * (1 - g));
- 
 
 85 
 
- 
 
 86 
                if (!nearlyEqual(res, res2)) {
- 
 
 87 
                        System.out.println("Fatal in K2");
- 
 
 88 
                        System.out.println(res);
- 
 
 89 
                        System.out.println(res2);
- 
 
 90 
                        System.exit(1);
59 
                        }
 91 
                }
- 
 
 92 
 
- 
 
 93 
                return res;
- 
 
 94 
 
60 
                }
 95 
        }
61 
 
 96 
 
- 
 
 97 
        // Seite 2
- 
 
 98 
 
- 
 
 99 
        public static double X(double b, double g) {
- 
 
 100 
                if (nearlyEqual(b, b_star())) {
62 
                System.out.println("Beendet");
 101 
                        System.out.println("FATAL: X(b,g) may not have b*");
- 
 
 102 
                        return Double.NaN;
63 
        }
 103 
                }
- 
 
 104 
 
- 
 
 105 
                return (g + 1) * (pow(g, 2) - 3 * g + 1) * (1 - b + pow(b, 4)) - 2
- 
 
 106 
                                * pow(g, 3) * (pow(b, 3) + b - 1);
- 
 
 107 
        }
- 
 
 108 
 
- 
 
 109 
        public static double X_star(double b, double g) {
- 
 
 110 
                return (g + 1) * (pow(g, 2) - 3 * g + 1) * (1 - b + pow(b, 4))
- 
 
 111 
                                * (pow(b, 3) + b - 1) - 2 * pow(g, 3)
- 
 
 112 
                                * pow((pow(b, 3) + b - 1), 2);
- 
 
 113 
        }
- 
 
 114 
 
- 
 
 115 
        public static double w23(double b, double g) {
- 
 
 116 
                if (nearlyEqual(b, b_star()))
- 
 
 117 
                        return w3(b, g);
- 
 
 118 
 
- 
 
 119 
                boolean dec1 = nearlyEqual(X(b, g), 0.0);
- 
 
 120 
                boolean dec2 = nearlyEqual(w3(b, g), w2(b, g));
- 
 
 121 
 
- 
 
 122 
                if (dec1 != dec2) {
- 
 
 123 
                        System.out.println("FATAL: X(b,g) ist falsch");
- 
 
 124 
                        System.exit(1);
- 
 
 125 
                        return Double.NaN;
- 
 
 126 
                }
- 
 
 127 
 
- 
 
 128 
                if (!dec1) {
- 
 
 129 
                        System.out.println("w23 ist nicht definiert für b=" + b + "; g="
- 
 
 130 
                                        + g);
- 
 
 131 
                        return Double.NaN;
- 
 
 132 
                } else {
- 
 
 133 
                        return w3(b, g); // == w2(b,g)
- 
 
 134 
                }
- 
 
 135 
        }
- 
 
 136 
 
- 
 
 137 
        public static double w3(double b, double g) {
- 
 
 138 
                return (double) (pow(g, 3) * (1 - b)) / ((1 - g) * (1 - b + pow(b, 4)));
- 
 
 139 
        }
- 
 
 140 
 
- 
 
 141 
        public static double K3(double b, double g, double w) {
- 
 
 142 
                // Vor Umstellung
- 
 
 143 
                double res = (1.0 / (1 - g)) - g - pow(g, 2) - 1 - w + b * w
- 
 
 144 
                                * ((1.0 / (1 - b)) - b - pow(b, 2) - 1);
- 
 
 145 
 
- 
 
 146 
                // Nach Umstellen
- 
 
 147 
                double res2 = (double) ((1 - b) * (pow(g, 3)) - w * (1 - b) * (1 - g) + pow(
- 
 
 148 
                                b, 4)
- 
 
 149 
                                * w * (1 - g))
- 
 
 150 
                                / ((1 - b) * (1 - g));
- 
 
 151 
 
- 
 
 152 
                if (!nearlyEqual(res, res2)) {
- 
 
 153 
                        System.out.println("Fatal in K3");
- 
 
 154 
                        System.out.println(res);
- 
 
 155 
                        System.out.println(res2);
- 
 
 156 
                        System.exit(1);
- 
 
 157 
                }
- 
 
 158 
 
- 
 
 159 
                return res;
- 
 
 160 
        }
- 
 
 161 
 
- 
 
 162 
        public static double w_star() {
- 
 
 163 
                double res = (double) (pow(3 - sqrt(5), 3) * (1 - sqrt3(0.5 + sqrt(31.0 / 108.0)) - sqrt3(0.5 - sqrt(31.0 / 108.0))))
- 
 
 164 
                                / (8 * (1 - (double) (3 - sqrt(5)) / 2) * (1
- 
 
 165 
                                                - sqrt3(0.5 + sqrt(31.0 / 108.0))
- 
 
 166 
                                                - sqrt3(0.5 - sqrt(31.0 / 108.0)) + pow(
- 
 
 167 
                                                sqrt3(0.5 + sqrt(31.0 / 108.0))
- 
 
 168 
                                                                + sqrt3(0.5 - sqrt(31.0 / 108.0)), 4)));
- 
 
 169 
 
- 
 
 170 
                if (!nearlyEqual(res, w3(b_star(), g_star()))) {
- 
 
 171 
                        System.out.println("Self test for w_star() failed!");
- 
 
 172 
                        System.exit(1);
- 
 
 173 
                        return Double.NaN;
- 
 
 174 
                }
- 
 
 175 
 
- 
 
 176 
                return res;
- 
 
 177 
        }
- 
 
 178 
 
- 
 
 179 
        /**
- 
 
 180 
         * @param args
- 
 
 181 
         */
- 
 
 182 
        public static void main(String[] args) {
- 
 
 183 
                // vereinfachte K2 prüfen
- 
 
 184 
                // vereinfachte K3 prüfen (???)
- 
 
 185 
                // Die Formel w2 prüfen
- 
 
 186 
                // Die Formel w3 prüfen
- 
 
 187 
                // Die Formeln w2,3 numerisch prüfen: Ist 2D=3D=0?
- 
 
 188 
                // für b=b*
- 
 
 189 
                // für b!=b*
- 
 
 190 
                // b* g* lambda prüfen: Ist 2D=3D=0
- 
 
 191 
                // b* g* [irgendwas] prüfen: ist 2D=0 und 3D!=0?
- 
 
 192 
 
- 
 
 193 
                System.out.println("b* = " + roundu(b_star()));
- 
 
 194 
                System.out.println("g* = " + roundu(g_star()));
- 
 
 195 
                System.out.println("w* = " + roundu(w_star()));
- 
 
 196 
                System.out.println("w23(b*, g*) = " + roundu(w23(b_star(), g_star())));
- 
 
 197 
                System.out.println("w3(b*, g*) = " + roundu(w3(b_star(), g_star())));
- 
 
 198 
                System.out.println("K2(.5 .5 .5) = " + roundu(K2(0.5, 0.5, 0.5)));
- 
 
 199 
                System.out.println("K3(.5 .5 .5) = " + roundu(K3(0.5, 0.5, 0.5)));
- 
 
 200 
                System.out.println("K2(0 .5 .375) = " + roundu(K2(0.0, 0.5, 0.375)));
- 
 
 201 
                System.out.println("K3(0 .5 .375) = " + roundu(K3(0.0, 0.5, 0.375)));
- 
 
 202 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.0) = "
- 
 
 203 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.0)));
- 
 
 204 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.1) = "
- 
 
 205 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.1)));
- 
 
 206 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.3) = "
- 
 
 207 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.3)));
- 
 
 208 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.5) = "
- 
 
 209 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.5)));
- 
 
 210 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.7) = "
- 
 
 211 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.7)));
- 
 
 212 
                System.out.println("K2(b*, g*, 0.99) = "
- 
 
 213 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), 0.99)));
- 
 
 214 
                System.out.println("K2(b*, g*, w*) = "
- 
 
 215 
                                + roundu(K2(b_star(), g_star(), w_star())));
- 
 
 216 
                System.out.println("K3(b*, g*, w*) = "
- 
 
 217 
                                + roundu(K3(b_star(), g_star(), w_star())));
- 
 
 218 
 
- 
 
 219 
                // w23test(0.2, 0.7);
- 
 
 220 
                w23test(b_star(), g_star());
- 
 
 221 
        }
- 
 
 222 
 
- 
 
 223 
        protected static void w23test(double b, double g) {
- 
 
 224 
                double w = w23(b, g);
- 
 
 225 
                System.out.println("w23(" + b + " " + g + ") = " + roundu(w));
- 
 
 226 
                System.out.println("K2(" + b + " " + g + " " + w + ") = "
- 
 
 227 
                                + roundu(K2(b, g, w)));
- 
 
 228 
                System.out.println("K3(" + b + " " + g + " " + w + ") = "
- 
 
 229 
                                + roundu(K3(b, g, w)));
- 
 
 230 
        }
- 
 
 231 
 
64 
}
 232 
}