libs/math/test/test_zeta.hpp

   1 // Copyright John Maddock 2006.
   2 // Copyright Paul A. Bristow 2007, 2009
   3 //  Use, modification and distribution are subject to the
   4 //  Boost Software License, Version 1.0. (See accompanying file
   5 //  LICENSE_1_0.txt or copy at http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt)
   6
   7 #include <boost/math/concepts/real_concept.hpp>
   8 #include <boost/math/special_functions/math_fwd.hpp>
   9 #include <boost/test/test_exec_monitor.hpp>
  10 #include <boost/test/floating_point_comparison.hpp>
  11 #include <boost/math/tools/stats.hpp>
  12 #include <boost/math/tools/test.hpp>
  13 #include <boost/math/constants/constants.hpp>
  14 #include <boost/type_traits/is_floating_point.hpp>
  15 #include <boost/array.hpp>
  16 #include "functor.hpp"
  17
  18 #include "handle_test_result.hpp"
  19 #include "test_zeta_hooks.hpp"
  20 #include "table_type.hpp"
  21
  22 #ifndef SC_
  23 #define SC_(x) static_cast<typename table_type<T>::type>(BOOST_JOIN(x, L))
  24 #endif
  25
  26 template <class Real, class T>
  27 void do_test_zeta(const T& data, const char* type_name, const char* test_name)
  28 {
  29    //
  30    // test zeta(T) against data:
  31    //
  32    using namespace std;
  33    typedef typename T::value_type row_type;
  34    typedef Real                   value_type;
  35
  36    std::cout << test_name << " with type " << type_name << std::endl;
  37
  38    typedef value_type (*pg)(value_type);
  39 #if defined(BOOST_MATH_NO_DEDUCED_FUNCTION_POINTERS)
  40    pg funcp = boost::math::zeta<value_type>;
  41 #else
  42    pg funcp = boost::math::zeta;
  43 #endif
  44
  45    boost::math::tools::test_result<value_type> result;
  46    //
  47    // test zeta against data:
  48    //
  49    result = boost::math::tools::test_hetero<Real>(
  50       data,
  51       bind_func<Real>(funcp, 0),
  52       extract_result<Real>(1));
  53    handle_test_result(result, data[result.worst()], result.worst(), type_name, "boost::math::zeta", test_name);
  54 #ifdef TEST_OTHER
  55    if(boost::is_floating_point<value_type>::value)
  56    {
  57       funcp = other::zeta;
  58
  59       result = boost::math::tools::test_hetero<Real>(
  60          data,
  61          bind_func<Real>(funcp, 0),
  62          extract_result<Real>(1));
  63       handle_test_result(result, data[result.worst()], result.worst(), type_name, "other::zeta", test_name);
  64    }
  65 #endif
  66    std::cout << std::endl;
  67 }
  68 template <class T>
  69 void test_zeta(T, const char* name)
  70 {
  71    //
  72    // The actual test data is rather verbose, so it's in a separate file
  73    //
  74 #include "zeta_data.ipp"
  75    do_test_zeta<T>(zeta_data, name, "Zeta: Random values greater than 1");
  76 #include "zeta_neg_data.ipp"
  77    do_test_zeta<T>(zeta_neg_data, name, "Zeta: Random values less than 1");
  78 #include "zeta_1_up_data.ipp"
  79    do_test_zeta<T>(zeta_1_up_data, name, "Zeta: Values close to and greater than 1");
  80 #include "zeta_1_below_data.ipp"
  81    do_test_zeta<T>(zeta_1_below_data, name, "Zeta: Values close to and less than 1");
  82 }
  83
  84 extern "C" double zetac(double);
  85
  86 template <class T>
  87 void test_spots(T, const char* t)
  88 {
  89    std::cout << "Testing basic sanity checks for type " << t << std::endl;
  90    //
  91    // Basic sanity checks, tolerance is either 5 or 10 epsilon
  92    // expressed as a percentage:
  93    //
  94    T tolerance = boost::math::tools::epsilon<T>() * 100 *
  95       (boost::is_floating_point<T>::value ? 5 : 10);
  96    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(0.125)), static_cast<T>(-0.63277562349869525529352526763564627152686379131122L), tolerance);
  97    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(1023) / static_cast<T>(1024)), static_cast<T>(-1023.4228554489429786541032870895167448906103303056L), tolerance);
  98    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(1025) / static_cast<T>(1024)), static_cast<T>(1024.5772867695045940578681624248887776501597556226L), tolerance);
  99    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(0.5)), static_cast<T>(-1.46035450880958681288949915251529801246722933101258149054289L), tolerance);
 100    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(1.125)), static_cast<T>(8.5862412945105752999607544082693023591996301183069L), tolerance);
 101    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(2)), static_cast<T>(1.6449340668482264364724151666460251892189499012068L), tolerance);
 102    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(3.5)), static_cast<T>(1.1267338673170566464278124918549842722219969574036L), tolerance);
 103    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(4)), static_cast<T>(1.08232323371113819151600369654116790277475095191872690768298L), tolerance);
 104    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(4 + static_cast<T>(1) / 1024), static_cast<T>(1.08225596856391369799036835439238249195298434901488518878804L), tolerance);
 105    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(4.5)), static_cast<T>(1.05470751076145426402296728896028011727249383295625173068468L), tolerance);
 106    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(6.5)), static_cast<T>(1.01200589988852479610078491680478352908773213619144808841031L), tolerance);
 107    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(7.5)), static_cast<T>(1.00582672753652280770224164440459408011782510096320822989663L), tolerance);
 108    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(8.125)), static_cast<T>(1.0037305205308161603183307711439385250181080293472L), 2 * tolerance);
 109    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(16.125)), static_cast<T>(1.0000140128224754088474783648500235958510030511915L), tolerance);
 110    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(0)), static_cast<T>(-0.5L), tolerance);
 111    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-0.125)), static_cast<T>(-0.39906966894504503550986928301421235400280637468895L), tolerance);
 112    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-1)), static_cast<T>(-0.083333333333333333333333333333333333333333333333333L), tolerance);
 113    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-2)), static_cast<T>(0L), tolerance);
 114    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-2.5)), static_cast<T>(0.0085169287778503305423585670283444869362759902200745L), tolerance * 3);
 115    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-3)), static_cast<T>(0.0083333333333333333333333333333333333333333333333333L), tolerance);
 116    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-4)), static_cast<T>(0), tolerance);
 117    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-20)), static_cast<T>(0), tolerance * 100);
 118    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-21)), static_cast<T>(-281.46014492753623188405797101449275362318840579710L), tolerance * 100);
 119    BOOST_CHECK_CLOSE(::boost::math::zeta(static_cast<T>(-30.125)), static_cast<T>(2.2762941726834511267740045451463455513839970804578e7L), tolerance * 100);
 120 }
 121