1 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
2 | // GMPrat.cc |
---|
3 | // begin of file |
---|
4 | // originally written by Gerd Sussner, sussner@mi.uni-erlangen.de |
---|
5 | // copied by Stephan Endrass, endrass@mathematik.uni-mainz.de |
---|
6 | // 23.7.99 |
---|
7 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
8 | |
---|
9 | #define GMPRAT_CC |
---|
10 | |
---|
11 | #include "mod2.h" |
---|
12 | |
---|
13 | #ifdef HAVE_SPECTRUM |
---|
14 | |
---|
15 | #ifdef GMPRAT_PRINT |
---|
16 | #include <iostream.h> |
---|
17 | #ifndef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
18 | #include <stdio.h> |
---|
19 | #endif |
---|
20 | #endif |
---|
21 | |
---|
22 | #include <stdlib.h> |
---|
23 | #include <float.h> |
---|
24 | #include <math.h> |
---|
25 | #include <ctype.h> |
---|
26 | #include <string.h> |
---|
27 | |
---|
28 | #include "GMPrat.h" |
---|
29 | |
---|
30 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
31 | // Miscellaneous |
---|
32 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
33 | |
---|
34 | Rational Rational::save; // dummy variable |
---|
35 | Rational RAT_EPS("1e-15"); // epsilon used in transcendental functions |
---|
36 | |
---|
37 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
38 | // the number Pi up to 25, 50, 75 and 100 digits |
---|
39 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
40 | |
---|
41 | Rational RAT_PI_25("3.141592653589793238462643"); |
---|
42 | Rational RAT_PI_50("3.1415926535897932384626433832795028841971693993751"); |
---|
43 | Rational RAT_PI_75("3.141592653589793238462643383279502884197169399375105820974944592307816406286"); |
---|
44 | Rational RAT_PI_100("3.141592653589793238462643383279502884197169399375105820974944592307816406286208998628034825342117068"); |
---|
45 | Rational RAT_PI(RAT_PI_25); |
---|
46 | |
---|
47 | |
---|
48 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
49 | // disconnect a rational from its reference |
---|
50 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
51 | |
---|
52 | void Rational::disconnect( ) |
---|
53 | { |
---|
54 | if( p->n>1) |
---|
55 | { |
---|
56 | p->n--; |
---|
57 | p = new rep; |
---|
58 | } |
---|
59 | else |
---|
60 | { |
---|
61 | mpq_clear(p->rat); |
---|
62 | } |
---|
63 | mpq_init(p->rat); |
---|
64 | } |
---|
65 | |
---|
66 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
67 | // Constructors |
---|
68 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
69 | |
---|
70 | Rational::Rational( ) |
---|
71 | { |
---|
72 | p = new rep; |
---|
73 | mpq_init( p->rat ); |
---|
74 | } |
---|
75 | |
---|
76 | Rational::Rational( long int a ) |
---|
77 | { |
---|
78 | p = new rep; |
---|
79 | mpq_init( p->rat ); |
---|
80 | mpq_set_si( p->rat,a,1 ); |
---|
81 | } |
---|
82 | |
---|
83 | Rational::Rational( unsigned long int a ) |
---|
84 | { |
---|
85 | p = new rep; |
---|
86 | mpq_init( p->rat ); |
---|
87 | mpq_set_ui( p->rat,a,1 ); |
---|
88 | } |
---|
89 | |
---|
90 | Rational::Rational( int a ) |
---|
91 | { |
---|
92 | p = new rep; |
---|
93 | mpq_init( p->rat ); |
---|
94 | mpq_set_si( p->rat,(long int)a,1 ); |
---|
95 | } |
---|
96 | |
---|
97 | Rational::Rational( unsigned int a ) |
---|
98 | { |
---|
99 | p = new rep; |
---|
100 | mpq_init( p->rat ); |
---|
101 | mpq_set_ui( p->rat,(unsigned long)a,1 ); |
---|
102 | } |
---|
103 | |
---|
104 | Rational::Rational( short int a ) |
---|
105 | { |
---|
106 | p = new rep; |
---|
107 | mpq_init( p->rat ); |
---|
108 | mpq_set_si( p->rat,(long int)a,1 ); |
---|
109 | } |
---|
110 | |
---|
111 | Rational::Rational( unsigned short int a ) |
---|
112 | { |
---|
113 | p = new rep; |
---|
114 | mpq_init( p->rat ); |
---|
115 | mpq_set_ui( p->rat,(unsigned long int)a,1 ); |
---|
116 | } |
---|
117 | |
---|
118 | Rational::Rational( char a ) |
---|
119 | { |
---|
120 | p = new rep; |
---|
121 | mpq_init( p->rat ); |
---|
122 | mpq_set_si( p->rat,(long int)a,1 ); |
---|
123 | } |
---|
124 | |
---|
125 | Rational::Rational( unsigned char a ) |
---|
126 | { |
---|
127 | p = new rep; |
---|
128 | mpq_init( p->rat ); |
---|
129 | mpq_set_ui( p->rat,(unsigned long int)a,1 ); |
---|
130 | } |
---|
131 | |
---|
132 | Rational::Rational( const Rational& a ) |
---|
133 | { |
---|
134 | a.p->n++; |
---|
135 | p=a.p; |
---|
136 | } |
---|
137 | |
---|
138 | Rational::Rational( double a ) |
---|
139 | { |
---|
140 | mpz_t h1,h2; |
---|
141 | int i=0; |
---|
142 | double aa=a; |
---|
143 | |
---|
144 | p = new rep; |
---|
145 | mpq_init( p->rat ); |
---|
146 | mpz_init_set_ui( h1,1 ); |
---|
147 | |
---|
148 | while( fabs( 10.0*aa ) < DBL_MAX && i<DBL_DIG ) |
---|
149 | { |
---|
150 | aa *= 10.; |
---|
151 | mpz_mul_ui( h1,h1,10 ); |
---|
152 | i++; |
---|
153 | } |
---|
154 | mpz_init_set_d( h2,aa ); |
---|
155 | mpq_set_num( p->rat,h2 ); |
---|
156 | mpq_set_den( p->rat,h1 ); |
---|
157 | mpq_canonicalize( p->rat ); |
---|
158 | mpz_clear( h1 ); |
---|
159 | mpz_clear( h2 ); |
---|
160 | } |
---|
161 | |
---|
162 | Rational::Rational(float a) |
---|
163 | { |
---|
164 | mpz_t h1,h2; |
---|
165 | int i=0; |
---|
166 | double aa=a; |
---|
167 | |
---|
168 | p=new rep; |
---|
169 | mpq_init(p->rat); |
---|
170 | mpz_init_set_ui(h1,1); |
---|
171 | while(fabs(10.*aa) < FLT_MAX && i<FLT_DIG){ |
---|
172 | aa*=10.; |
---|
173 | mpz_mul_ui(h1,h1,10); |
---|
174 | i++; |
---|
175 | } |
---|
176 | mpz_init_set_d(h2,aa); |
---|
177 | mpq_set_num(p->rat,h2); |
---|
178 | mpq_set_den(p->rat,h1); |
---|
179 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
180 | mpz_clear(h1); |
---|
181 | mpz_clear(h2); |
---|
182 | } |
---|
183 | |
---|
184 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
185 | // Create a Rational from a string like "+1234.5678e-1234" |
---|
186 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
187 | |
---|
188 | Rational::Rational( char *s ) |
---|
189 | { |
---|
190 | mpz_t h1; |
---|
191 | int exp=0,i=0; |
---|
192 | char *s1,*s2,*ss; |
---|
193 | |
---|
194 | ss = new char[strlen(s)+1]; |
---|
195 | strcpy( ss,s ); |
---|
196 | s1 = ss; |
---|
197 | p = new rep; |
---|
198 | mpq_init( p->rat ); |
---|
199 | if( isdigit(s1[0]) || s1[0]=='-' || s1[0]=='+' ) |
---|
200 | { |
---|
201 | if (s1[0]=='+') ++s1; |
---|
202 | if (s1[0]=='-') ++i; |
---|
203 | |
---|
204 | while( isdigit( s1[i] ) ) |
---|
205 | { |
---|
206 | ++i; |
---|
207 | } |
---|
208 | if (s1[i]=='.') |
---|
209 | { |
---|
210 | ++i; |
---|
211 | while( isdigit( s1[i] ) ) |
---|
212 | { |
---|
213 | s1[i-1]=s1[i]; |
---|
214 | ++i; |
---|
215 | --exp; |
---|
216 | } |
---|
217 | s1[i-1]='\0'; |
---|
218 | } |
---|
219 | if (s1[i]=='e' || s1[i]=='E') |
---|
220 | { |
---|
221 | s2=s1+i+1; |
---|
222 | } |
---|
223 | else |
---|
224 | s2=""; |
---|
225 | |
---|
226 | s1[i]='\0'; |
---|
227 | i=exp+atoi(s2); |
---|
228 | mpz_init_set_str(h1,s1,10); |
---|
229 | delete[] ss; |
---|
230 | mpq_set_z(p->rat,h1); |
---|
231 | mpq_set_ui(save.p->rat,10,1); |
---|
232 | if (i>0) |
---|
233 | { |
---|
234 | for(int j=0;j<i;j++) |
---|
235 | mpq_mul(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
236 | } |
---|
237 | else if (i<0) |
---|
238 | { |
---|
239 | for(int j=0;j>i;j--) |
---|
240 | mpq_div(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
241 | } |
---|
242 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
243 | mpz_clear(h1); |
---|
244 | } |
---|
245 | } |
---|
246 | |
---|
247 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
248 | // Constructors with two arguments: numerator and denominator |
---|
249 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
250 | |
---|
251 | Rational::Rational(long int a, unsigned long int b) |
---|
252 | { |
---|
253 | p = new rep; |
---|
254 | mpq_init( p->rat ); |
---|
255 | mpq_set_si( p->rat,a,b ); |
---|
256 | mpq_canonicalize( p->rat ); |
---|
257 | } |
---|
258 | |
---|
259 | Rational::Rational(unsigned long int a, unsigned long int b) |
---|
260 | { |
---|
261 | p=new rep; |
---|
262 | mpq_init(p->rat); |
---|
263 | mpq_set_ui(p->rat,a,b); |
---|
264 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
265 | } |
---|
266 | |
---|
267 | Rational::Rational(int a, unsigned int b) |
---|
268 | { |
---|
269 | p=new rep; |
---|
270 | mpq_init(p->rat); |
---|
271 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) b); |
---|
272 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
273 | } |
---|
274 | |
---|
275 | Rational::Rational(unsigned int a, unsigned int b) |
---|
276 | { |
---|
277 | p=new rep; |
---|
278 | mpq_init(p->rat); |
---|
279 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long) a,(unsigned long int) b); |
---|
280 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
281 | } |
---|
282 | |
---|
283 | Rational::Rational(short int a, unsigned short int b) |
---|
284 | { |
---|
285 | p=new rep; |
---|
286 | mpq_init(p->rat); |
---|
287 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) b); |
---|
288 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
289 | } |
---|
290 | |
---|
291 | Rational::Rational(unsigned short int a, unsigned short int b) |
---|
292 | { |
---|
293 | p=new rep; |
---|
294 | mpq_init(p->rat); |
---|
295 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long int) a,(unsigned long int) b); |
---|
296 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
297 | } |
---|
298 | |
---|
299 | Rational::Rational(char a, unsigned char b) |
---|
300 | { |
---|
301 | p=new rep; |
---|
302 | mpq_init(p->rat); |
---|
303 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) b); |
---|
304 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
305 | } |
---|
306 | |
---|
307 | Rational::Rational(unsigned char a, unsigned char b) |
---|
308 | { |
---|
309 | p=new rep; |
---|
310 | mpq_init(p->rat); |
---|
311 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long int) a,(unsigned long int) b); |
---|
312 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
313 | } |
---|
314 | |
---|
315 | Rational::Rational(const Rational& a, const Rational& b) |
---|
316 | { |
---|
317 | p=new rep; |
---|
318 | mpq_init(p->rat); |
---|
319 | mpq_div(p->rat, a.p->rat, b.p->rat); |
---|
320 | } |
---|
321 | |
---|
322 | Rational::Rational(long int a, long int b) |
---|
323 | { |
---|
324 | if (b<0) a=-a; |
---|
325 | p=new rep; |
---|
326 | mpq_init(p->rat); |
---|
327 | mpq_set_si(p->rat,a,abs(b)); |
---|
328 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
329 | } |
---|
330 | |
---|
331 | Rational::Rational(int a, int b) |
---|
332 | { |
---|
333 | if (b<0) a=-a; |
---|
334 | p=new rep; |
---|
335 | mpq_init(p->rat); |
---|
336 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) abs(b)); |
---|
337 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
338 | } |
---|
339 | |
---|
340 | Rational::Rational(short int a, short int b) |
---|
341 | { |
---|
342 | if (b<0) a=-a; |
---|
343 | p=new rep; |
---|
344 | mpq_init(p->rat); |
---|
345 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) abs(b)); |
---|
346 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
347 | } |
---|
348 | |
---|
349 | Rational::Rational(char a, char b) |
---|
350 | { |
---|
351 | if (b<0) a=-a; |
---|
352 | p=new rep; |
---|
353 | mpq_init(p->rat); |
---|
354 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,(unsigned long int) abs(b)); |
---|
355 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
356 | } |
---|
357 | |
---|
358 | Rational::Rational(char *sn, char *sd) |
---|
359 | { |
---|
360 | Rational |
---|
361 | h=sd; |
---|
362 | |
---|
363 | p=new rep; |
---|
364 | mpq_init(p->rat); |
---|
365 | *this=sn; |
---|
366 | mpq_div(p->rat,p->rat,h.p->rat); |
---|
367 | } |
---|
368 | |
---|
369 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
370 | // Destructor |
---|
371 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
372 | |
---|
373 | Rational::~Rational() |
---|
374 | { |
---|
375 | if (--p->n==0){ |
---|
376 | mpq_clear(p->rat); |
---|
377 | delete p; |
---|
378 | } |
---|
379 | } |
---|
380 | |
---|
381 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
382 | // Assignment operators |
---|
383 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
384 | |
---|
385 | Rational& Rational::operator=(long int a) |
---|
386 | { |
---|
387 | disconnect(); |
---|
388 | mpq_set_si(p->rat,a,1); |
---|
389 | return *this; |
---|
390 | } |
---|
391 | |
---|
392 | Rational& Rational::operator=(unsigned long int a) |
---|
393 | { |
---|
394 | disconnect(); |
---|
395 | mpq_set_ui(p->rat,a,1); |
---|
396 | return *this; |
---|
397 | } |
---|
398 | |
---|
399 | Rational& Rational::operator=(int a) |
---|
400 | { |
---|
401 | disconnect(); |
---|
402 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,1); |
---|
403 | return *this; |
---|
404 | } |
---|
405 | |
---|
406 | Rational& Rational::operator=(unsigned int a) |
---|
407 | { |
---|
408 | disconnect(); |
---|
409 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long int) a,1); |
---|
410 | return *this; |
---|
411 | } |
---|
412 | |
---|
413 | Rational& Rational::operator=(short int a) |
---|
414 | { |
---|
415 | disconnect(); |
---|
416 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,1); |
---|
417 | return *this; |
---|
418 | } |
---|
419 | |
---|
420 | Rational& Rational::operator=(unsigned short int a) |
---|
421 | { |
---|
422 | disconnect(); |
---|
423 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long int) a,1); |
---|
424 | return *this; |
---|
425 | } |
---|
426 | |
---|
427 | Rational& Rational::operator=(char a) |
---|
428 | { |
---|
429 | disconnect(); |
---|
430 | mpq_set_si(p->rat,(long int) a,1); |
---|
431 | return *this; |
---|
432 | } |
---|
433 | |
---|
434 | Rational& Rational::operator=(unsigned char a) |
---|
435 | { |
---|
436 | disconnect(); |
---|
437 | mpq_set_ui(p->rat,(unsigned long int) a,1); |
---|
438 | return *this; |
---|
439 | } |
---|
440 | |
---|
441 | Rational& Rational::operator=(double a) |
---|
442 | { |
---|
443 | mpz_t |
---|
444 | h1, |
---|
445 | h2; |
---|
446 | int |
---|
447 | i=0; |
---|
448 | double |
---|
449 | aa=a; |
---|
450 | |
---|
451 | disconnect(); |
---|
452 | mpz_init_set_ui(h1,1); |
---|
453 | while(fabs(10.*aa) < DBL_MAX && i<DBL_DIG){ |
---|
454 | aa*=10.; |
---|
455 | mpz_mul_ui(h1,h1,10); |
---|
456 | i++; |
---|
457 | } |
---|
458 | mpz_init_set_d(h2,aa); |
---|
459 | mpq_set_num(p->rat,h2); |
---|
460 | mpq_set_den(p->rat,h1); |
---|
461 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
462 | mpz_clear(h1); |
---|
463 | mpz_clear(h2); |
---|
464 | return *this; |
---|
465 | } |
---|
466 | |
---|
467 | Rational& Rational::operator=(float a) |
---|
468 | { |
---|
469 | mpz_t |
---|
470 | h1, |
---|
471 | h2; |
---|
472 | int |
---|
473 | i=0; |
---|
474 | double |
---|
475 | aa=a; |
---|
476 | |
---|
477 | disconnect(); |
---|
478 | mpz_init_set_ui(h1,1); |
---|
479 | while(fabs(10.*aa) < FLT_MAX && i<FLT_DIG){ |
---|
480 | aa*=10.; |
---|
481 | mpz_mul_ui(h1,h1,10); |
---|
482 | i++; |
---|
483 | } |
---|
484 | mpz_init_set_d(h2,aa); |
---|
485 | mpq_set_num(p->rat,h2); |
---|
486 | mpq_set_den(p->rat,h1); |
---|
487 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
488 | mpz_clear(h1); |
---|
489 | mpz_clear(h2); |
---|
490 | return *this; |
---|
491 | } |
---|
492 | |
---|
493 | Rational& Rational::operator=(char *s) |
---|
494 | { |
---|
495 | mpz_t |
---|
496 | h1; |
---|
497 | int |
---|
498 | exp=0, |
---|
499 | i=0; |
---|
500 | char |
---|
501 | *s1=s, |
---|
502 | *s2, |
---|
503 | *ss; |
---|
504 | |
---|
505 | ss=new char[strlen(s)+1]; |
---|
506 | strcpy(ss,s); |
---|
507 | s1=ss; |
---|
508 | disconnect(); |
---|
509 | if (isdigit(s1[0]) || s1[0]=='-' || s1[0]=='+'){ |
---|
510 | if (s1[0]=='+') ++s1; |
---|
511 | if (s1[0]=='-') ++i; |
---|
512 | while(isdigit(s1[i])) |
---|
513 | ++i; |
---|
514 | if (s1[i]=='.'){ |
---|
515 | ++i; |
---|
516 | while(isdigit(s1[i])){ |
---|
517 | s1[i-1]=s1[i]; |
---|
518 | ++i; |
---|
519 | --exp; |
---|
520 | } |
---|
521 | s1[i-1]='\0'; |
---|
522 | } |
---|
523 | if (s1[i]=='e' || s1[i]=='E'){ |
---|
524 | s2=s1+i+1; |
---|
525 | } |
---|
526 | else |
---|
527 | s2=""; |
---|
528 | s1[i]='\0'; |
---|
529 | i=exp+atoi(s2); |
---|
530 | mpz_init_set_str(h1,s1,10); |
---|
531 | delete[] ss; |
---|
532 | mpq_set_z(p->rat,h1); |
---|
533 | mpq_set_ui(save.p->rat,10,1); |
---|
534 | if (i>0){ |
---|
535 | for(int j=0;j<i;j++) |
---|
536 | mpq_mul(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
537 | } |
---|
538 | else if (i<0){ |
---|
539 | for(int j=0;j>i;j--) |
---|
540 | mpq_div(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
541 | } |
---|
542 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
543 | mpz_clear(h1); |
---|
544 | } |
---|
545 | else |
---|
546 | mpq_set_ui(p->rat,0,1); |
---|
547 | return *this; |
---|
548 | } |
---|
549 | |
---|
550 | Rational& Rational::operator=(const Rational& a) |
---|
551 | { |
---|
552 | a.p->n++; |
---|
553 | if (--p->n==0){ |
---|
554 | mpq_clear(p->rat); |
---|
555 | delete p; |
---|
556 | } |
---|
557 | p=a.p; |
---|
558 | return *this; |
---|
559 | } |
---|
560 | |
---|
561 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
562 | // Numerator and denominator |
---|
563 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
564 | |
---|
565 | Rational Rational::get_num( ) |
---|
566 | { |
---|
567 | Rational erg; |
---|
568 | |
---|
569 | mpq_set_num( erg.p->rat,mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
570 | |
---|
571 | return erg; |
---|
572 | } |
---|
573 | |
---|
574 | int Rational::get_num_si( ) |
---|
575 | { |
---|
576 | return mpz_get_si( mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
577 | } |
---|
578 | |
---|
579 | Rational Rational::get_den( ) |
---|
580 | { |
---|
581 | Rational erg; |
---|
582 | |
---|
583 | mpq_set_num( erg.p->rat,mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
584 | |
---|
585 | return erg; |
---|
586 | } |
---|
587 | |
---|
588 | int Rational::get_den_si( ) |
---|
589 | { |
---|
590 | return mpz_get_si( mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
591 | } |
---|
592 | |
---|
593 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
594 | // Casting |
---|
595 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
596 | |
---|
597 | Rational::operator bool() |
---|
598 | { |
---|
599 | if (mpq_sgn(p->rat)) return true; |
---|
600 | return false; |
---|
601 | } |
---|
602 | |
---|
603 | Rational::operator long int() |
---|
604 | { |
---|
605 | mpz_t |
---|
606 | h; |
---|
607 | long int |
---|
608 | ret_val; |
---|
609 | |
---|
610 | mpz_init(h); |
---|
611 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
612 | ret_val=mpz_get_si(h); |
---|
613 | mpz_clear(h); |
---|
614 | |
---|
615 | return ret_val; |
---|
616 | } |
---|
617 | |
---|
618 | Rational::operator unsigned long int() |
---|
619 | { |
---|
620 | mpz_t |
---|
621 | h; |
---|
622 | unsigned long int |
---|
623 | ret_val; |
---|
624 | |
---|
625 | mpz_init(h); |
---|
626 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
627 | ret_val=mpz_get_ui(h); |
---|
628 | mpz_clear(h); |
---|
629 | return ret_val; |
---|
630 | } |
---|
631 | |
---|
632 | Rational::operator int() |
---|
633 | { |
---|
634 | mpz_t |
---|
635 | h; |
---|
636 | long int |
---|
637 | ret_val; |
---|
638 | |
---|
639 | mpz_init(h); |
---|
640 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
641 | ret_val=mpz_get_si(h); |
---|
642 | mpz_clear(h); |
---|
643 | |
---|
644 | return ret_val; |
---|
645 | } |
---|
646 | |
---|
647 | Rational::operator unsigned int() |
---|
648 | { |
---|
649 | mpz_t |
---|
650 | h; |
---|
651 | unsigned long int |
---|
652 | ret_val; |
---|
653 | |
---|
654 | mpz_init(h); |
---|
655 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
656 | ret_val=mpz_get_ui(h); |
---|
657 | mpz_clear(h); |
---|
658 | return ret_val; |
---|
659 | } |
---|
660 | |
---|
661 | Rational::operator short int() |
---|
662 | { |
---|
663 | mpz_t |
---|
664 | h; |
---|
665 | short int |
---|
666 | ret_val; |
---|
667 | |
---|
668 | mpz_init(h); |
---|
669 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
670 | ret_val=mpz_get_si(h); |
---|
671 | mpz_clear(h); |
---|
672 | return ret_val; |
---|
673 | } |
---|
674 | |
---|
675 | Rational::operator unsigned short int() |
---|
676 | { |
---|
677 | mpz_t |
---|
678 | h; |
---|
679 | unsigned short int |
---|
680 | ret_val; |
---|
681 | |
---|
682 | mpz_init(h); |
---|
683 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
684 | ret_val=mpz_get_ui(h); |
---|
685 | mpz_clear(h); |
---|
686 | return ret_val; |
---|
687 | } |
---|
688 | |
---|
689 | Rational::operator char() |
---|
690 | { |
---|
691 | mpz_t |
---|
692 | h; |
---|
693 | char |
---|
694 | ret_val; |
---|
695 | |
---|
696 | mpz_init(h); |
---|
697 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
698 | ret_val=mpz_get_si(h); |
---|
699 | mpz_clear(h); |
---|
700 | return ret_val; |
---|
701 | } |
---|
702 | |
---|
703 | Rational::operator unsigned char() |
---|
704 | { |
---|
705 | mpz_t |
---|
706 | h; |
---|
707 | unsigned char |
---|
708 | ret_val; |
---|
709 | |
---|
710 | mpz_init(h); |
---|
711 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
712 | ret_val=mpz_get_ui(h); |
---|
713 | mpz_clear(h); |
---|
714 | return ret_val; |
---|
715 | } |
---|
716 | |
---|
717 | Rational::operator double() |
---|
718 | { |
---|
719 | return mpq_get_d(p->rat); |
---|
720 | } |
---|
721 | |
---|
722 | Rational::operator float() |
---|
723 | { |
---|
724 | return mpq_get_d(p->rat); |
---|
725 | } |
---|
726 | |
---|
727 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
728 | // Unary minus |
---|
729 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
730 | |
---|
731 | Rational |
---|
732 | Rational::operator-() |
---|
733 | { |
---|
734 | Rational |
---|
735 | erg; |
---|
736 | |
---|
737 | mpq_neg(erg.p->rat,p->rat); |
---|
738 | return erg; |
---|
739 | } |
---|
740 | |
---|
741 | Rational operator - ( const Rational &r ) |
---|
742 | { |
---|
743 | Rational |
---|
744 | erg; |
---|
745 | |
---|
746 | mpq_neg(erg.p->rat,r.p->rat); |
---|
747 | return erg; |
---|
748 | } |
---|
749 | |
---|
750 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
751 | // Inverse |
---|
752 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
753 | |
---|
754 | Rational |
---|
755 | Rational::operator~() |
---|
756 | { |
---|
757 | Rational |
---|
758 | erg; |
---|
759 | |
---|
760 | mpq_inv(erg.p->rat,p->rat); |
---|
761 | return erg; |
---|
762 | } |
---|
763 | |
---|
764 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
765 | // +=, -= ... |
---|
766 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
767 | |
---|
768 | Rational& |
---|
769 | Rational::operator+=(const Rational &a) |
---|
770 | { |
---|
771 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
772 | disconnect(); |
---|
773 | mpq_add(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
774 | return *this; |
---|
775 | } |
---|
776 | |
---|
777 | Rational& |
---|
778 | Rational::operator-=(const Rational &a) |
---|
779 | { |
---|
780 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
781 | disconnect(); |
---|
782 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
783 | return *this; |
---|
784 | } |
---|
785 | |
---|
786 | Rational& |
---|
787 | Rational::operator*=(const Rational &a) |
---|
788 | { |
---|
789 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
790 | disconnect(); |
---|
791 | mpq_mul(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
792 | return *this; |
---|
793 | } |
---|
794 | |
---|
795 | Rational& |
---|
796 | Rational::operator/=(const Rational &a) |
---|
797 | { |
---|
798 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
799 | disconnect(); |
---|
800 | mpq_div(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
801 | return *this; |
---|
802 | } |
---|
803 | |
---|
804 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
805 | // Increment and decrement |
---|
806 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
807 | |
---|
808 | Rational& |
---|
809 | Rational::operator++() |
---|
810 | { |
---|
811 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
812 | *this=1; |
---|
813 | mpq_add(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
814 | return *this; |
---|
815 | } |
---|
816 | |
---|
817 | Rational |
---|
818 | Rational::operator++(int) |
---|
819 | { |
---|
820 | Rational |
---|
821 | erg(*this); |
---|
822 | |
---|
823 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
824 | *this=1; |
---|
825 | mpq_add(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
826 | return erg; |
---|
827 | } |
---|
828 | |
---|
829 | Rational& |
---|
830 | Rational::operator--() |
---|
831 | { |
---|
832 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
833 | *this=1; |
---|
834 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,p->rat); |
---|
835 | return *this; |
---|
836 | } |
---|
837 | |
---|
838 | Rational |
---|
839 | Rational::operator--(int) |
---|
840 | { |
---|
841 | Rational |
---|
842 | erg(*this); |
---|
843 | |
---|
844 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
845 | *this=1; |
---|
846 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,p->rat); |
---|
847 | return erg; |
---|
848 | } |
---|
849 | |
---|
850 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
851 | // Relational operators |
---|
852 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
853 | |
---|
854 | bool operator<(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
855 | { |
---|
856 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)<0) return true; |
---|
857 | return false; |
---|
858 | } |
---|
859 | |
---|
860 | bool operator<=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
861 | { |
---|
862 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)>0) return false; |
---|
863 | return true; |
---|
864 | } |
---|
865 | |
---|
866 | bool operator>(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
867 | { |
---|
868 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)>0) return true; |
---|
869 | return false; |
---|
870 | } |
---|
871 | |
---|
872 | bool operator>=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
873 | { |
---|
874 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)<0) return false; |
---|
875 | return true; |
---|
876 | } |
---|
877 | |
---|
878 | bool operator==(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
879 | { |
---|
880 | if (mpq_equal(a.p->rat,b.p->rat)) return true; |
---|
881 | return false; |
---|
882 | } |
---|
883 | |
---|
884 | bool operator!=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
885 | { |
---|
886 | if (mpq_equal(a.p->rat,b.p->rat)) return false; |
---|
887 | return true; |
---|
888 | } |
---|
889 | |
---|
890 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
891 | // Ostream |
---|
892 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
893 | |
---|
894 | #ifdef GMPRAT_PRINT |
---|
895 | ostream& operator<< (ostream& s,const Rational& a) |
---|
896 | { |
---|
897 | char *snum,*sdenom; |
---|
898 | |
---|
899 | snum = mpz_get_str( NULL,10,mpq_numref(a.p->rat) ); |
---|
900 | sdenom = mpz_get_str( NULL,10,mpq_denref(a.p->rat) ); |
---|
901 | |
---|
902 | if( sdenom[0] == '1' && sdenom[1] == '\0' ) |
---|
903 | { |
---|
904 | #ifdef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
905 | s << snum; |
---|
906 | #else |
---|
907 | fprintf( stdout,snum ); |
---|
908 | #endif |
---|
909 | } |
---|
910 | else |
---|
911 | { |
---|
912 | #ifdef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
913 | s << snum << "/" << sdenom; |
---|
914 | #else |
---|
915 | fprintf( stdout,snum ); |
---|
916 | fprintf( stdout,"/" ); |
---|
917 | fprintf( stdout,sdenom ); |
---|
918 | #endif |
---|
919 | } |
---|
920 | |
---|
921 | //free( snum ); |
---|
922 | //free( sdenom ); |
---|
923 | |
---|
924 | return s; |
---|
925 | } |
---|
926 | #endif |
---|
927 | |
---|
928 | unsigned int Rational::length( ) const |
---|
929 | { |
---|
930 | char *snum = (char*)NULL; |
---|
931 | char *sden = (char*)NULL; |
---|
932 | |
---|
933 | snum = mpz_get_str( snum,10,mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
934 | sden = mpz_get_str( sden,10,mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
935 | |
---|
936 | int length = strlen( snum ); |
---|
937 | |
---|
938 | if( sden[0] != '1' || sden[1] != '\0' ) length += strlen( sden ) + 1; |
---|
939 | |
---|
940 | free( snum ); |
---|
941 | free( sden ); |
---|
942 | |
---|
943 | return length; |
---|
944 | } |
---|
945 | |
---|
946 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
947 | // Operators |
---|
948 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
949 | |
---|
950 | Rational |
---|
951 | operator+(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
952 | { |
---|
953 | Rational |
---|
954 | erg(a); |
---|
955 | |
---|
956 | return erg+=b; |
---|
957 | } |
---|
958 | |
---|
959 | Rational |
---|
960 | operator-(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
961 | { |
---|
962 | Rational |
---|
963 | erg(a); |
---|
964 | |
---|
965 | return erg-=b; |
---|
966 | } |
---|
967 | |
---|
968 | Rational |
---|
969 | operator*(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
970 | { |
---|
971 | Rational |
---|
972 | erg(a); |
---|
973 | |
---|
974 | return erg*=b; |
---|
975 | } |
---|
976 | |
---|
977 | Rational pow( const Rational& a,int e ) |
---|
978 | { |
---|
979 | Rational erg(1); |
---|
980 | |
---|
981 | for( int i=0; i<e; i++ ) |
---|
982 | { |
---|
983 | erg *= a; |
---|
984 | } |
---|
985 | return erg; |
---|
986 | } |
---|
987 | |
---|
988 | Rational operator/(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
989 | { |
---|
990 | Rational |
---|
991 | erg(a); |
---|
992 | |
---|
993 | return erg/=b; |
---|
994 | } |
---|
995 | |
---|
996 | int sgn(const Rational& a) |
---|
997 | { |
---|
998 | return mpq_sgn(a.p->rat); |
---|
999 | } |
---|
1000 | |
---|
1001 | Rational |
---|
1002 | abs(const Rational& a) |
---|
1003 | { |
---|
1004 | Rational |
---|
1005 | erg; |
---|
1006 | |
---|
1007 | if (mpq_sgn(a.p->rat)<0) |
---|
1008 | mpq_neg(erg.p->rat,a.p->rat); |
---|
1009 | else |
---|
1010 | mpq_set(erg.p->rat,a.p->rat); |
---|
1011 | return erg; |
---|
1012 | } |
---|
1013 | |
---|
1014 | Rational |
---|
1015 | sqrt(const Rational& a) |
---|
1016 | { |
---|
1017 | Rational |
---|
1018 | erg; |
---|
1019 | mpz_t |
---|
1020 | h1, |
---|
1021 | h2; |
---|
1022 | |
---|
1023 | mpz_init_set(h1,mpq_numref(a.p->rat)); |
---|
1024 | mpz_init(h2); |
---|
1025 | mpz_set_ui(h2,1); |
---|
1026 | mpz_mul(h1,h1,mpq_denref(a.p->rat)); |
---|
1027 | mpz_mul(h1,h1,mpq_denref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1028 | mpz_mul(h1,h1,mpq_denref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1029 | mpz_div(h1,h1,mpq_numref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1030 | mpz_div(h1,h1,mpq_numref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1031 | mpz_sqrt(h1,h1); |
---|
1032 | mpz_mul(h2,mpq_denref(a.p->rat),mpq_denref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1033 | mpz_div(h2,h2,mpq_numref(RAT_EPS.p->rat)); |
---|
1034 | mpq_set_num(erg.p->rat,h1); |
---|
1035 | mpq_set_den(erg.p->rat,h2); |
---|
1036 | mpq_canonicalize(erg.p->rat); |
---|
1037 | mpz_clear(h1); |
---|
1038 | mpz_clear(h2); |
---|
1039 | return erg; |
---|
1040 | } |
---|
1041 | |
---|
1042 | Rational |
---|
1043 | exp(const Rational& a) |
---|
1044 | { |
---|
1045 | Rational |
---|
1046 | erg(1), |
---|
1047 | pow(a), |
---|
1048 | fak(1), |
---|
1049 | rem, |
---|
1050 | i(2); |
---|
1051 | |
---|
1052 | do{ |
---|
1053 | erg+=pow/fak; |
---|
1054 | fak*=i++; |
---|
1055 | pow*=a; |
---|
1056 | rem=(((Rational)2)*abs(pow))/fak; |
---|
1057 | if (rem<RAT_EPS) break; |
---|
1058 | } while (true); |
---|
1059 | return erg; |
---|
1060 | } |
---|
1061 | |
---|
1062 | Rational |
---|
1063 | sin(const Rational& a) |
---|
1064 | { |
---|
1065 | Rational |
---|
1066 | erg(a), |
---|
1067 | pow(a), |
---|
1068 | fak(6), |
---|
1069 | rem, |
---|
1070 | i(4), |
---|
1071 | aq(a); |
---|
1072 | |
---|
1073 | aq*=a; |
---|
1074 | do { |
---|
1075 | pow*=-aq; |
---|
1076 | erg+=pow/fak; |
---|
1077 | fak*=i++; |
---|
1078 | fak*=i++; |
---|
1079 | rem=(abs(pow*aq))/fak; |
---|
1080 | if (rem<RAT_EPS) break; |
---|
1081 | } while(true); |
---|
1082 | return erg; |
---|
1083 | } |
---|
1084 | |
---|
1085 | Rational |
---|
1086 | cos(const Rational& a) |
---|
1087 | { |
---|
1088 | Rational |
---|
1089 | erg(1), |
---|
1090 | pow(1), |
---|
1091 | fak(2), |
---|
1092 | rem, |
---|
1093 | i(3), |
---|
1094 | aq(a); |
---|
1095 | |
---|
1096 | aq*=a; |
---|
1097 | do { |
---|
1098 | pow*=-aq; |
---|
1099 | erg+=pow/fak; |
---|
1100 | fak*=i++; |
---|
1101 | fak*=i++; |
---|
1102 | rem=(abs(pow*aq))/fak; |
---|
1103 | if (rem<RAT_EPS) break; |
---|
1104 | } while(true); |
---|
1105 | return erg; |
---|
1106 | } |
---|
1107 | |
---|
1108 | Rational |
---|
1109 | tan(const Rational& a) |
---|
1110 | { |
---|
1111 | Rational |
---|
1112 | ergsin(a), |
---|
1113 | ergcos(1), |
---|
1114 | pow(a), |
---|
1115 | fak(2), |
---|
1116 | i(3), |
---|
1117 | rem, |
---|
1118 | eps2(((Rational)2)*RAT_EPS); |
---|
1119 | |
---|
1120 | do{ |
---|
1121 | pow*=a*(-1); |
---|
1122 | ergcos+=pow/fak; |
---|
1123 | pow*=a; |
---|
1124 | fak*=i++; |
---|
1125 | ergsin+=pow/fak; |
---|
1126 | fak*=i++; |
---|
1127 | rem=(abs(pow*a*a))/fak; |
---|
1128 | if (rem<eps2) break; |
---|
1129 | } while(true); |
---|
1130 | return ergsin/ergcos; |
---|
1131 | } |
---|
1132 | |
---|
1133 | Rational gcd( const Rational &a,const Rational &b ) |
---|
1134 | { |
---|
1135 | if( a == 0 ) |
---|
1136 | { |
---|
1137 | if( b == 0 ) |
---|
1138 | { |
---|
1139 | return (Rational)1; |
---|
1140 | } |
---|
1141 | else |
---|
1142 | { |
---|
1143 | return abs( b ); |
---|
1144 | } |
---|
1145 | } |
---|
1146 | else if( b == 0 ) |
---|
1147 | { |
---|
1148 | return abs( a ); |
---|
1149 | } |
---|
1150 | |
---|
1151 | Rational erg; |
---|
1152 | |
---|
1153 | mpz_gcd( mpq_numref( erg.p->rat ), |
---|
1154 | mpq_numref( a.p->rat ),mpq_numref( b.p->rat ) ); |
---|
1155 | mpz_gcd( mpq_denref( erg.p->rat ), |
---|
1156 | mpq_denref( a.p->rat ),mpq_denref( b.p->rat ) ); |
---|
1157 | |
---|
1158 | //mpq_canonicalize( erg.p->rat ); |
---|
1159 | |
---|
1160 | return abs( erg ); |
---|
1161 | } |
---|
1162 | |
---|
1163 | Rational gcd( Rational *a,int n ) |
---|
1164 | { |
---|
1165 | if( n == 1 ) |
---|
1166 | { |
---|
1167 | return a[0]; |
---|
1168 | } |
---|
1169 | |
---|
1170 | Rational g = gcd( a[0],a[1] ); |
---|
1171 | |
---|
1172 | for( int i=2; i<n; i++ ) |
---|
1173 | { |
---|
1174 | g = gcd( g,a[i] ); |
---|
1175 | } |
---|
1176 | |
---|
1177 | return g; |
---|
1178 | } |
---|
1179 | |
---|
1180 | Rational lcm( const Rational &a,const Rational &b ) |
---|
1181 | { |
---|
1182 | if( a == 0 ) |
---|
1183 | { |
---|
1184 | return b; |
---|
1185 | } |
---|
1186 | else if( b == 0 ) |
---|
1187 | { |
---|
1188 | return a; |
---|
1189 | } |
---|
1190 | |
---|
1191 | return a*b/gcd(a,b); |
---|
1192 | } |
---|
1193 | |
---|
1194 | Rational lcm( Rational *a,int n ) |
---|
1195 | { |
---|
1196 | if( n == 1 ) |
---|
1197 | { |
---|
1198 | return a[0]; |
---|
1199 | } |
---|
1200 | |
---|
1201 | Rational g = lcm( a[0],a[1] ); |
---|
1202 | |
---|
1203 | for( int i=2; i<n; i++ ) |
---|
1204 | { |
---|
1205 | g = lcm( g,a[i] ); |
---|
1206 | } |
---|
1207 | |
---|
1208 | return g; |
---|
1209 | } |
---|
1210 | |
---|
1211 | double Rational::complexity( ) const |
---|
1212 | { |
---|
1213 | double num = mpz_get_d( mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
1214 | double den = mpz_get_d( mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
1215 | |
---|
1216 | if( num < 0 ) num = -num; |
---|
1217 | if( den < 0 ) den = -den; |
---|
1218 | |
---|
1219 | return ( num > den ? num : den ); |
---|
1220 | } |
---|
1221 | |
---|
1222 | #endif /* HAVE_SPECTRUM */ |
---|
1223 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
1224 | // GMPrat.cc |
---|
1225 | // end of file |
---|
1226 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|