source: git/Singular/fglmhom.cc @ 327475

spielwiese
Last change on this file since 327475 was 327475, checked in by Tim Wichmann <wichmann@…>, 24 years ago
* Added Support for HAVE_EXPLICIT_CONSTR git-svn-id: file:///usr/local/Singular/svn/trunk@3276 2c84dea3-7e68-4137-9b89-c4e89433aadc
  • Property mode set to 100644
File size: 13.2 KB
Line 
1// emacs edit mode for this file is -*- C++ -*-
2// $Id: fglmhom.cc,v 1.13 1999-07-15 13:37:33 wichmann Exp $
3
4/****************************************
5*  Computer Algebra System SINGULAR     *
6****************************************/
7/*
8* ABSTRACT - The FGLM-Algorithm extended for homogeneous ideals.
9*   Calculates via the hilbert-function a groebner basis.
10*/
11
12
13#include "mod2.h"
14#ifdef HAVE_FGLM_HOM
15#ifndef NOSTREAMIO
16#include <iostream.h>
17#endif
18#include "tok.h"
19#include "structs.h"
20#include "subexpr.h"
21#include "polys.h"
22#include "ideals.h"
23#include "ring.h"
24#include "ipid.h"
25#include "ipshell.h"
26#include "febase.h"
27#include "maps.h"
28#include "mmemory.h"
29#include "fglm.h"
30#include "fglmvec.h"
31#include "fglmgauss.h"
32#include "intvec.h"
33#include "kstd1.h"
34#include "stairc.h"  // -> hHStdSeries, hFirstSeries usw.
35#include <templates/ftmpl_list.h>
36
37// obachman: Got rid off those "redefiende messages by includeing fglm.h
38#include "fglm.h"
39#if 0
40#define PROT(msg) if (BTEST1(OPT_PROT)) Print(msg)
41#define STICKYPROT(msg) if (BTEST1(OPT_PROT)) Print(msg)
42#define PROT2(msg,arg) if (BTEST1(OPT_PROT)) Print(msg,arg)
43#define STICKYPROT2(msg,arg) if (BTEST1(OPT_PROT)) Print(msg,arg)
44#define fglmASSERT(ignore1,ignore2)
45#endif
46
47struct doublepoly
48{
49    poly sm;
50    poly dm;
51};
52
53class homogElem
54{
55public:
56    doublepoly mon;
57    fglmVector v;
58    fglmVector dv;
59    int basis;
60    int destbasis;
61    BOOLEAN inDest;
62    homogElem() : v(), dv(), basis(0), destbasis(0), inDest(FALSE) {}
63    homogElem( poly m, int b, BOOLEAN ind ) :
64        basis(b), inDest(ind)
65    {
66        mon.dm= m;
67        mon.sm= NULL;
68    }
69#ifndef HAVE_EXPLICIT_CONSTR
70    void initialize( poly m, int b, BOOLEAN ind ) 
71    {
72        basis = b;
73        inDest = ind;
74        mon.dm = m;
75        mon.sm = NULL;
76    }
77    void initialize( const homogElem h ) 
78    {
79        basis = h.basis;
80        inDest = h.inDest;
81        mon.dm = h.mon.dm;
82        mon.sm = h.mon.sm;
83    }
84#endif
85};
86
87struct homogData
88{
89    ideal sourceIdeal;
90    doublepoly * sourceHeads;
91    int numSourceHeads;
92    ideal destIdeal;
93    int numDestPolys;
94    homogElem * monlist;
95    int monlistmax;
96    int monlistblock;
97    int numMonoms;
98    int basisSize;
99    int overall;  // nur zum testen.
100    int numberofdestbasismonoms;
101//     homogData() : sourceHeads(NULL), numSourceHeads(0), monlist(NULL),
102//         numMonoms(0), basisSize(0) {}
103};
104
105int
106hfglmNextdegree( intvec * source, ideal current, int & deg )
107{
108    int numelems;
109    intvec * newhilb = hHstdSeries( current, NULL, currQuotient );
110
111    loop
112    {
113        if ( deg < newhilb->length() )
114        {
115            if ( deg < source->length() )
116                numelems= (*newhilb)[deg]-(*source)[deg];
117            else
118                numelems= (*newhilb)[deg];
119        }
120        else
121        {
122            if (deg < source->length())
123                numelems= -(*source)[deg];
124            else
125            {
126                deg= 0;
127                return 0;
128            }
129        }
130        if (numelems != 0)
131            return numelems;
132        deg++;
133    }
134    delete newhilb;
135}
136
137void
138generateMonoms( poly m, int var, int deg, homogData * dat )
139{
140    if ( var == pVariables ) {
141        BOOLEAN inSource = FALSE;
142        BOOLEAN inDest = FALSE;
143        poly mon = pCopy( m );
144        pSetExp( mon, var, deg );
145        pSetm( mon );
146        ++dat->overall;
147        int i;
148        for ( i= dat->numSourceHeads - 1; (i >= 0) && (inSource==FALSE); i-- ) {
149            if ( pDivisibleBy( dat->sourceHeads[i].dm, mon ) ) {
150                inSource= TRUE;
151            }
152        }
153        for ( i= dat->numDestPolys - 1; (i >= 0) && (inDest==FALSE); i-- ) {
154            if ( pDivisibleBy( (dat->destIdeal->m)[i], mon ) ) {
155                inDest= TRUE;
156            }
157        }
158        if ( (!inSource) || (!inDest) ) {
159            int basis = 0;
160            if ( !inSource )
161                basis= ++(dat->basisSize);
162            if ( !inDest )
163                ++dat->numberofdestbasismonoms;
164            if ( dat->numMonoms == dat->monlistmax ) {
165                int k;
166#ifdef HAVE_EXPLICIT_CONSTR
167                // Expand array using Singulars ReAlloc function
168                dat->monlist= 
169                    (homogElem * )ReAlloc( dat->monlist, 
170                                           (dat->monlistmax)*sizeof( homogElem ), 
171                                           (dat->monlistmax+dat->monlistblock) * sizeof( homogElem ) );
172                for ( k= dat->monlistmax; k < (dat->monlistmax+dat->monlistblock); k++ )
173                    dat->monlist[k].homogElem();
174#else
175                // Expand array by generating new one and copying
176                int newsize = dat->monlistmax  + dat->monlistblock;
177                homogElem * tempelem = new homogElem[ newsize ];
178                // Copy old elements
179                for ( k= dat->monlistmax - 1; k >= 0; k-- ) 
180                    tempelem[k].initialize( dat->monlist[k] );
181                delete [] homogElem;
182                homogElem = tempelem;
183#endif
184                dat->monlistmax+= dat->monlistblock;
185            }
186#ifdef HAVE_EXPLICIT_CONSTR
187            dat->monlist[dat->numMonoms]= homogElem( mon, basis, inDest );
188#else
189            dat->monlist[dat->numMonoms].initialize( mon, basis, inDest );
190#endif
191            dat->numMonoms++;
192            if ( inSource && ! inDest ) PROT( "\\" );
193            if ( ! inSource && inDest ) PROT( "/" );
194            if ( ! inSource && ! inDest ) PROT( "." );
195        }
196        else {
197            pDelete( & mon );
198        }
199        return;
200    }
201    else {
202        poly newm = pCopy( m );
203        while ( deg >= 0 ) {
204            generateMonoms( newm, var+1, deg, dat );
205            pIncrExp( newm, var );
206            pSetm( newm );
207            deg--;
208        }
209        pDelete( & newm );
210    }
211    return;
212}
213
214void
215mapMonoms( ring oldRing, homogData & dat )
216{
217    int * vperm = (int *)Alloc( (currRing->N + 1)*sizeof(int) );
218    maFindPerm( oldRing->names, oldRing->N, NULL, 0, currRing->names, currRing->N, NULL, 0, vperm, NULL );
219    nSetMap( oldRing->ch, oldRing->parameter, oldRing->P, oldRing->minpoly );
220    int s;
221    for ( s= dat.numMonoms - 1; s >= 0; s-- ) {
222//        dat.monlist[s].mon.sm= pPermPoly( dat.monlist[s].mon.dm, vperm, currRing->N, NULL, 0 );
223      // obachman: changed the folowing to reflect the new calling interface of
224      // pPermPoly -- Tim please check whether this is correct!
225        dat.monlist[s].mon.sm= pPermPoly( dat.monlist[s].mon.dm, vperm, oldRing, NULL, 0 );
226    }
227}
228
229void
230getVectorRep( homogData & dat )
231{
232    // Calculate the NormalForms
233    int s;
234    for ( s= 0;  s < dat.numMonoms; s++ ) {
235        if ( dat.monlist[s].inDest == FALSE ) {
236            fglmVector v;
237            if ( dat.monlist[s].basis == 0 ) {
238                v= fglmVector( dat.basisSize );
239                // now the monom is in L(source)
240                PROT( "(" );
241                poly nf = kNF( dat.sourceIdeal, NULL, dat.monlist[s].mon.sm );
242                PROT( ")" );
243                poly temp = nf;
244                while (temp != NULL ) {
245                    int t;
246                    for ( t= dat.numMonoms - 1; t >= 0; t-- ) {
247                        if ( dat.monlist[t].basis > 0 ) {
248                            if ( pEqual( dat.monlist[t].mon.sm, temp ) ) {
249                                number coeff= nCopy( pGetCoeff( temp ) );
250                                v.setelem( dat.monlist[t].basis, coeff );
251                            }
252                        }
253                    }
254                    pIter(temp);
255                }
256                pDelete( & nf );
257            }
258            else {
259                PROT( "." );
260                v= fglmVector( dat.basisSize, dat.monlist[s].basis );
261            }
262            dat.monlist[s].v= v;
263        }
264    }
265}
266
267void
268remapVectors( ring oldring, homogData & dat )
269{
270    nSetMap( oldring->ch, oldring->parameter, oldring->P, oldring->minpoly );
271    int s;
272    for ( s= dat.numMonoms - 1; s >= 0; s-- ) {
273        if ( dat.monlist[s].inDest == FALSE ) {
274            int k;
275            fglmVector newv( dat.basisSize );
276            for ( k= dat.basisSize; k > 0; k-- ){
277                number newnum= nMap( dat.monlist[s].v.getelem( k ) );
278                newv.setelem( k, newnum );
279            }
280            dat.monlist[s].dv= newv;
281        }
282    }
283}
284
285void
286gaussreduce( homogData & dat, int maxnum, int BS )
287{
288    int s;
289    int found= 0;
290
291    int destbasisSize = 0;
292    gaussReducer gauss( dat.basisSize );
293
294    for ( s= 0; (s < dat.numMonoms) && (found < maxnum); s++ ) {
295        if ( dat.monlist[s].inDest == FALSE ) {
296            if ( gauss.reduce( dat.monlist[s].dv ) == FALSE ) {
297                destbasisSize++;
298                dat.monlist[s].destbasis= destbasisSize;
299                gauss.store();
300                PROT( "." );
301            }
302            else {
303                fglmVector p= gauss.getDependence();
304                poly result = pCopy( dat.monlist[s].mon.dm );
305                pSetCoeff( result, nCopy( p.getconstelem( p.size() ) ) );
306                int l = 0;
307                int k;
308                for ( k= 1; k < p.size(); k++ ) {
309                    if ( ! p.elemIsZero( k ) ) {
310                        while ( dat.monlist[l].destbasis != k )
311                            l++;
312                        poly temp = pCopy( dat.monlist[l].mon.dm );
313                        pSetCoeff( temp, nCopy( p.getconstelem( k ) ) );
314                        result= pAdd( result, temp );
315                    }
316                }
317                if ( ! nGreaterZero( pGetCoeff( result ) ) ) result= pNeg( result );
318//                PROT2( "(%s)", pString( result ) );
319                PROT( "+" );
320                found++;
321                (dat.destIdeal->m)[dat.numDestPolys]= result;
322                dat.numDestPolys++;
323                if ( IDELEMS(dat.destIdeal) == dat.numDestPolys ) {
324                    pEnlargeSet( & dat.destIdeal->m, IDELEMS( dat.destIdeal ), BS );
325                    IDELEMS( dat.destIdeal )+= BS;
326                }
327
328            }
329
330        }
331    }
332    PROT2( "(%i", s );
333    PROT2( "/%i)", dat.numberofdestbasismonoms );
334}
335
336
337BOOLEAN
338fglmhomog( idhdl sourceRingHdl, ideal sourceIdeal, idhdl destRingHdl, ideal & destIdeal )
339{
340#define groebnerBS 16
341    int numGBelems;
342    int deg = 0;
343
344    homogData dat;
345
346    // get the hilbert series and the leading monomials of the sourceIdeal:
347    rSetHdl( sourceRingHdl, TRUE );
348    ring sourceRing = currRing;
349
350    intvec * hilb = hHstdSeries( sourceIdeal, NULL, currQuotient );
351    int s;
352    dat.sourceIdeal= sourceIdeal;
353    dat.sourceHeads= (doublepoly *)Alloc( IDELEMS( sourceIdeal ) * sizeof( doublepoly ) );
354    for ( s= IDELEMS( sourceIdeal ) - 1; s >= 0; s-- ) {
355        dat.sourceHeads[s].sm= pHead( (sourceIdeal->m)[s] );
356    }
357    dat.numSourceHeads= IDELEMS( sourceIdeal );
358    rSetHdl( destRingHdl, TRUE );
359    ring destRing = currRing;
360
361    // Map the sourceHeads to the destRing
362    int * vperm = (int *)Alloc( (sourceRing->N + 1)*sizeof(int) );
363    maFindPerm( sourceRing->names, sourceRing->N, NULL, 0, currRing->names, 
364                currRing->N, NULL, 0, vperm, NULL, currRing->ch);
365    nSetMap( sourceRing->ch, sourceRing->parameter, sourceRing->P, sourceRing->minpoly );
366    for ( s= IDELEMS( sourceIdeal ) - 1; s >= 0; s-- ) {
367        dat.sourceHeads[s].dm= pPermPoly( dat.sourceHeads[s].sm, vperm, sourceRing, NULL, 0 );
368    }
369
370    dat.destIdeal= idInit( groebnerBS, 1 );
371    dat.numDestPolys= 0;
372
373    while ( (numGBelems= hfglmNextdegree( hilb, dat.destIdeal, deg )) != 0 ) {
374        int num = 0;  // the number of monoms of degree deg
375        PROT2( "deg= %i ", deg );
376        PROT2( "num= %i\ngen>", numGBelems );
377        dat.monlistblock= 512;
378        dat.monlistmax= dat.monlistblock;
379#ifdef HAVE_EXPLICIT_CONSTR
380        dat.monlist= (homogElem *)Alloc( dat.monlistmax*sizeof( homogElem ) );
381        int j;
382        for ( j= dat.monlistmax - 1; j >= 0; j-- ) dat.monlist[j].homogElem();
383#else
384        dat.monlist = new homogElem[ dat.monlistmax ];
385#endif
386        dat.numMonoms= 0;
387        dat.basisSize= 0;
388        dat.overall= 0;
389        dat.numberofdestbasismonoms= 0;
390
391        poly start= pOne();
392        generateMonoms( start, 1, deg, &dat );
393        pDelete( & start );
394
395        PROT2( "(%i/", dat.basisSize );
396        PROT2( "%i)\nvec>", dat.overall );
397        // switch to sourceRing and map monoms
398        rSetHdl( sourceRingHdl, TRUE );
399        mapMonoms( destRing, dat );
400        getVectorRep( dat );
401
402        // switch to destination Ring and remap the vectors
403        rSetHdl( destRingHdl, TRUE );
404        remapVectors( sourceRing, dat );
405
406        PROT( "<\nred>" );
407        // now do gaussian reduction
408        gaussreduce( dat, numGBelems, groebnerBS );
409
410#ifdef HAVE_EXPLICIT_CONSTR
411        Free( (ADDRESS)dat.monlist, dat.monlistmax*sizeof( homogElem ) );
412#else
413        delete [] dat.monlist;
414#endif
415        PROT( "<\n" );
416    }
417    PROT( "\n" );
418    destIdeal= dat.destIdeal;
419    idSkipZeroes( destIdeal );
420    return TRUE;
421}
422
423ideal
424fglmhomProc(leftv first, leftv second)
425{
426    idhdl dest= currRingHdl;
427    ideal result;
428    // in den durch das erste Argument angegeben Ring schalten:
429    rSetHdl( (idhdl)first->data, TRUE );
430    idhdl ih= currRing->idroot->get( second->name, myynest );
431    ASSERT( ih!=NULL, "Error: Can't find ideal in ring");
432    rSetHdl( dest, TRUE );
433
434    ideal i= IDIDEAL(ih);
435    fglmhomog( (idhdl)first->data, i, dest, result );
436
437    return( result );
438}
439
440#endif
441
442// Questions:
443// Muss ich einen intvec freigeben?
444// ----------------------------------------------------------------------------
445// Local Variables: ***
446// compile-command: "make Singular" ***
447// page-delimiter: "^\\(\\|//!\\)" ***
448// fold-internal-margins: nil ***
449// End: ***
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.