source: git/Singular/mpr_base.cc @ c232af

spielwiese
Last change on this file since c232af was c232af, checked in by Olaf Bachmann <obachman@…>, 24 years ago
* omalloc stuff git-svn-id: file:///usr/local/Singular/svn/trunk@4524 2c84dea3-7e68-4137-9b89-c4e89433aadc
  • Property mode set to 100644
File size: 73.8 KB
Line 
1/****************************************
2*  Computer Algebra System SINGULAR     *
3****************************************/
4/* $Id: mpr_base.cc,v 1.21 2000-08-14 12:56:39 obachman Exp $ */
5
6/*
7 * ABSTRACT - multipolynomial resultants - resultant matrices
8 *            ( sparse, dense, u-resultant solver )
9 */
10
11#include <math.h>
12#include <limits.h>
13
14#include "mod2.h"
15
16#include <omalloc.h>
17
18//-> includes
19#include "structs.h"
20#include "polys.h"
21#include "ideals.h"
22#include "ipid.h"
23#include "ipshell.h"
24#include "febase.h"
25#include "intvec.h"
26#include "matpol.h"
27#include "numbers.h"
28#include "longalg.h"
29#ifdef HAVE_FACTORY
30#include "clapsing.h"
31#endif
32#include "sparsmat.h"
33
34#include "mpr_global.h"
35#include "mpr_base.h"
36#include "mpr_numeric.h"
37//<-
38
39extern void nPrint(number n);  // for debugging output
40
41//%s
42//-----------------------------------------------------------------------------
43//-------------- sparse resultant matrix --------------------------------------
44//-----------------------------------------------------------------------------
45
46//-> definitions
47
48//#define mprTEST
49//#define mprMINKSUM
50
51#define MAXPOINTS      10000
52#define MAXINITELEMS   256
53#define LIFT_COOR      50000   // siRand() % LIFT_COOR gives random lift value
54#define SCALEDOWN      100.0  // lift value scale down for linear program
55#define MINVDIST       0.0
56#define RVMULT         0.0001 // multiplicator for random shift vector
57#define MAXRVVAL       50000
58#define MAXVARS        100
59//<-
60
61//-> sparse resultant matrix
62
63/* set of points */
64class pointSet;
65
66
67
68/* sparse resultant matrix class */
69class resMatrixSparse : virtual public resMatrixBase
70{
71public:
72  resMatrixSparse( const ideal _gls, const int special = SNONE );
73  ~resMatrixSparse();
74
75  // public interface according to base class resMatrixBase
76  const ideal getMatrix();
77
78  /** Fills in resMat[][] with evpoint[] and gets determinant
79   * uRPos[i][1]: row of matrix
80   * uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
81   *  uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
82   *  i= 1 .. numSet0
83   */
84  const number getDetAt( const number* evpoint );
85
86  const poly getUDet( const number* evpoint );
87
88private:
89  resMatrixSparse( const resMatrixSparse & );
90
91  void randomVector( const int dim, mprfloat shift[] );
92
93  /** Row Content Function
94   * Finds the largest i such that F[i] is a point, F[i]= a[ij] in A[i] for some j.
95   * Returns -1 iff the point vert does not lie in a cell
96   */
97  int RC( pointSet **pQ, pointSet *E, int vert, mprfloat shift[] );
98
99  /* Remaps a result of LP to the according point set Qi.
100   * Returns false iff remaping was not possible, otherwise true.
101   */
102  bool remapXiToPoint( const int indx, pointSet **pQ, int *set, int *vtx );
103
104  /** create coeff matrix
105   * uRPos[i][1]: row of matrix
106   * uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
107   *  uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
108   *  i= 1 .. numSet0
109   * Returns the dimension of the matrix or -1 in case of an error
110   */
111  int createMatrix( pointSet *E );
112
113  pointSet * minkSumAll( pointSet **pQ, int numq, int dim );
114  pointSet * minkSumTwo( pointSet *Q1, pointSet *Q2, int dim );
115
116private:
117  ideal gls;
118
119  int n, idelem;     // number of variables, polynoms
120  int numSet0;       // number of elements in S0
121  int msize;         // size of matrix
122
123  intvec *uRPos;
124
125  ideal rmat;        // sparse matrix representation
126
127  simplex * LP;      // linear programming stuff
128};
129//<-
130
131//-> typedefs and structs
132poly monomAt( poly p, int i );
133
134typedef unsigned int Coord_t;
135
136struct setID
137{
138  int set;
139  int pnt;
140};
141
142struct onePoint
143{
144  Coord_t * point;             // point[0] is unused, maxial dimension is MAXVARS+1
145  setID rc;                    // filled in by Row Content Function
146  struct onePoint * rcPnt;     // filled in by Row Content Function
147};
148
149typedef struct onePoint * onePointP;
150
151/* sparse matrix entry */
152struct _entry
153{
154  number num;
155  int col;
156  struct _entry * next;
157};
158
159typedef struct _entry * entry;
160//<-
161
162//-> class pointSet
163class pointSet
164{
165private:
166  onePointP *points;     // set of onePoint's, index [1..num], supports of monoms
167  bool lifted;
168
169public:
170  int num;               // number of elements in points
171  int max;               // maximal entries in points, i.e. allocated mem
172  int dim;               // dimension, i.e. valid coord entries in point
173  int index;             // should hold unique identifier of point set
174
175  pointSet( const int _dim, const int _index= 0, const int count= MAXINITELEMS );
176   ~pointSet();
177
178  // pointSet.points[i] equals pointSet[i]
179  inline const onePointP operator[] ( const int index );
180
181  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
182   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
183   * else returns true
184   */
185  bool addPoint( const onePointP vert );
186
187  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
188   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
189   * else returns true
190   */
191  bool addPoint( const Exponent_t * vert );
192
193  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
194   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
195   * else returns true
196   */
197  bool addPoint( const Coord_t * vert );
198
199  /* Removes the point at intex indx */
200  bool removePoint( const int indx );
201
202  /** Adds point to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset.
203   * Returns true, iff added, else false.
204   */
205  bool mergeWithExp( const onePointP vert );
206
207  /** Adds point to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset.
208   * Returns true, iff added, else false.
209   */
210  bool mergeWithExp( const Exponent_t * vert );
211
212  /* Adds support of poly p to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset. */
213  void mergeWithPoly( const poly p );
214
215  /* Returns the row polynom multiplicator in vert[] */
216  void getRowMP( const int indx, Exponent_t * vert );
217
218  /* Returns index of supp(LT(p)) in pointSet. */
219  int getExpPos( const poly p );
220
221  /** sort lex
222   */
223  void sort();
224
225  /** Lifts the point set using sufficiently generic linear lifting
226   * homogeneous forms l[1]..l[dim] in Z. Every l[i] is of the form
227   * L1x1+...+Lnxn, for generic L1..Ln in Z.
228   *
229   * Lifting raises dimension by one!
230   */
231  void lift( int *l= NULL );     // !! increments dim by 1
232  void unlift() { dim--; lifted= false; }
233
234private:
235  pointSet( const pointSet & );
236
237  /** points[a] < points[b] ? */
238  inline bool smaller( int, int );
239
240  /** points[a] > points[b] ? */
241  inline bool larger( int, int );
242
243  /** Checks, if more mem is needed ( i.e. num >= max ),
244   * returns false, if more mem was allocated, else true
245   */
246  inline bool checkMem();
247};
248//<-
249
250//-> class convexHull
251/* Compute convex hull of given exponent set */
252class convexHull
253{
254public:
255  convexHull( simplex * _pLP ) : pLP(_pLP) {}
256  ~convexHull() {}
257
258  /** Computes the point sets of the convex hulls of the supports given
259   * by the polynoms in gls.
260   * Returns Q[].
261   */
262  pointSet ** newtonPolytopesP( const ideal gls );
263  ideal newtonPolytopesI( const ideal gls );
264
265private:
266  /** Returns true iff the support of poly pointPoly is inside the
267   * convex hull of all points given by the  support of poly p.
268   */
269  bool inHull(poly p, poly pointPoly, int m, int site);
270
271private:
272  pointSet **Q;
273  int n;
274  simplex * pLP;
275};
276//<-
277
278//-> class mayanPyramidAlg
279/* Compute all lattice points in a given convex hull */
280class mayanPyramidAlg
281{
282public:
283  mayanPyramidAlg( simplex * _pLP ) : n(pVariables), pLP(_pLP) {}
284  ~mayanPyramidAlg() {}
285
286  /** Drive Mayan Pyramid Algorithm.
287   * The Alg computes conv(Qi[]+shift[]).
288   */
289  pointSet * getInnerPoints( pointSet **_Qi, mprfloat _shift[] );
290
291private:
292
293  /** Recursive Mayan Pyramid algorithm for directly computing MinkowskiSum
294   * lattice points for (n+1)-fold MinkowskiSum of given point sets Qi[].
295   * Recursively for range of dim: dim in [0..n); acoords[0..var) fixed.
296   * Stores only MinkowskiSum points of udist > 0: done by storeMinkowskiSumPoints.
297   */
298  void runMayanPyramid( int dim );
299
300  /**  Compute v-distance via Linear Programing
301   * Linear Program finds the v-distance of the point in accords[].
302   * The v-distance is the distance along the direction v to boundary of
303   * Minkowski Sum of Qi (here vector v is represented by shift[]).
304   * Returns the v-distance or -1.0 if an error occured.
305   */
306  mprfloat vDistance( Coord_t * acoords, int dim );
307
308  /** LP for finding min/max coord in MinkowskiSum, given previous coors.
309   * Assume MinkowskiSum in non-negative quadrants
310   * coor in [0,n); fixed coords in acoords[0..coor)
311   */
312  void mn_mx_MinkowskiSum( int dim, Coord_t *minR, Coord_t *maxR );
313
314  /**  Stores point in E->points[pt], iff v-distance != 0
315   * Returns true iff point was stored, else flase
316   */
317  bool storeMinkowskiSumPoint();
318
319private:
320  pointSet **Qi;
321  pointSet *E;
322  mprfloat *shift;
323
324  int n,idelem;
325
326  Coord_t acoords[MAXVARS+2];
327
328  simplex * pLP;
329};
330//<-
331
332//-> debug output stuff
333#if defined(mprDEBUG_PROT) || defined(mprDEBUG_ALL)
334void print_mat(mprfloat **a, int maxrow, int maxcol)
335{
336  int i, j;
337
338  for (i = 1; i <= maxrow; i++)
339  {
340    Print("[");
341    for (j = 1; j <= maxcol; j++) Print("% 7.2f, ", a[i][j]);
342    Print("],\n");
343  }
344}
345void print_bmat(mprfloat **a, int nrows, int ncols, int N, int *iposv)
346{
347  int i, j;
348
349  printf("Output matrix from LinProg");
350  for (i = 1; i <= nrows; i++)
351  {
352    printf("\n[ ");
353    if (i == 1) printf("  ");
354    else if (iposv[i-1] <= N) printf("X%d", iposv[i-1]);
355    else printf("Y%d", iposv[i-1]-N+1);
356    for (j = 1; j <= ncols; j++) printf(" %7.2f ",(double)a[i][j]);
357    printf(" ]");
358  } printf("\n");
359  fflush(stdout);
360}
361
362void print_exp( const onePointP vert, int n )
363{
364  int i;
365  for ( i= 1; i <= n; i++ )
366  {
367    Print(" %d",vert->point[i] );
368#ifdef LONG_OUTPUT
369    if ( i < n ) Print(", ");
370#endif
371  }
372}
373void print_matrix( matrix omat )
374{
375  int i,j;
376  int val;
377  Print(" matrix m[%d][%d]=(\n",MATROWS( omat ),MATCOLS( omat ));
378  for ( i= 1; i <= MATROWS( omat ); i++ )
379  {
380    for ( j= 1; j <= MATCOLS( omat ); j++ )
381    {
382      if ( (MATELEM( omat, i, j)!=NULL)
383      && (!nIsZero(pGetCoeff( MATELEM( omat, i, j)))))
384      {
385        val= nInt(pGetCoeff( MATELEM( omat, i, j) ));
386        if ( i==MATROWS(omat) && j==MATCOLS(omat) )
387        {
388          Print("%d ",val);
389        }
390        else
391        {
392          Print("%d, ",val);
393        }
394      }
395      else
396      {
397        if ( i==MATROWS(omat) && j==MATCOLS(omat) )
398        {
399          PrintS("  0");
400        }
401        else
402        {
403          PrintS("  0, ");
404        }
405      }
406    }
407    PrintLn();
408  }
409  PrintS(");\n");
410}
411#endif
412//<-
413
414//-> pointSet::*
415pointSet::pointSet( const int _dim, const int _index, const int count )
416  : num(0), max(count), dim(_dim), index(_index)
417{
418  int i;
419  points = (onePointP *)omAlloc( (count+1) * sizeof(onePointP) );
420  for ( i= 0; i <= max; i++ )
421  {
422    points[i]= (onePointP)omAlloc( sizeof(onePoint) );
423    points[i]->point= (Coord_t *)omAlloc0( (dim+2) * sizeof(Coord_t) );
424  }
425  lifted= false;
426}
427
428pointSet::~pointSet()
429{
430  int i;
431  int fdim= lifted ? dim+1 : dim+2;
432  for ( i= 0; i <= max; i++ )
433  {
434    omFreeSize( (ADDRESS) points[i]->point, fdim * sizeof(Coord_t) );
435    omFreeSize( (ADDRESS) points[i], sizeof(onePoint) );
436  }
437  omFreeSize( (ADDRESS) points, (max+1) * sizeof(onePointP) );
438}
439
440inline const onePointP pointSet::operator[] ( const int index )
441{
442  assume( index > 0 && index <= num );
443  return points[index];
444}
445
446inline bool pointSet::checkMem()
447{
448  if ( num >= max )
449  {
450    int i;
451    int fdim= lifted ? dim+1 : dim+2;
452    points= (onePointP*)omReallocSize( points,
453                                 (max+1) * sizeof(onePointP),
454                                 (2*max + 1) * sizeof(onePointP) );
455    for ( i= max+1; i <= max*2; i++ )
456    {
457      points[i]= (onePointP)omAlloc( sizeof(struct onePoint) );
458      points[i]->point= (Coord_t *)omAlloc0( fdim * sizeof(Coord_t) );
459    }
460    max*= 2;
461    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MEM);
462    return false;
463  }
464  return true;
465}
466
467bool pointSet::addPoint( const onePointP vert )
468{
469  int i;
470  bool ret;
471  num++;
472  ret= checkMem();
473  points[num]->rcPnt= NULL;
474  for ( i= 1; i <= dim; i++ ) points[num]->point[i]= vert->point[i];
475  return ret;
476}
477
478bool pointSet::addPoint( const Exponent_t * vert )
479{
480  int i;
481  bool ret;
482  num++;
483  ret= checkMem();
484  points[num]->rcPnt= NULL;
485  for ( i= 1; i <= dim; i++ ) points[num]->point[i]= (Coord_t) vert[i];
486  return ret;
487}
488
489bool pointSet::addPoint( const Coord_t * vert )
490{
491  int i;
492  bool ret;
493  num++;
494  ret= checkMem();
495  points[num]->rcPnt= NULL;
496  for ( i= 0; i < dim; i++ ) points[num]->point[i+1]= vert[i];
497  return ret;
498}
499
500bool pointSet::removePoint( const int indx )
501{
502  assume( indx > 0 && indx <= num );
503  if ( indx != num )
504  {
505    onePointP tmp;
506    tmp= points[indx];
507    points[indx]= points[num];
508    points[num]= tmp;
509  }
510  num--;
511
512  return true;
513}
514
515bool pointSet::mergeWithExp( const onePointP vert )
516{
517  int i,j;
518
519  for ( i= 1; i <= num; i++ )
520  {
521    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
522      if ( points[i]->point[j] != vert->point[j] ) break;
523    if ( j > dim ) break;
524  }
525
526  if ( i > num )
527  {
528    addPoint( vert );
529    return true;
530  }
531  return false;
532}
533
534bool pointSet::mergeWithExp( const Exponent_t * vert )
535{
536  int i,j;
537
538  for ( i= 1; i <= num; i++ )
539  {
540    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
541      if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
542    if ( j > dim ) break;
543  }
544
545  if ( i > num )
546  {
547    addPoint( vert );
548    return true;
549  }
550  return false;
551}
552
553void pointSet::mergeWithPoly( const poly p )
554{
555  int i,j;
556  poly piter= p;
557  Exponent_t * vert;
558  vert= (Exponent_t *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(Exponent_t) );
559
560  while ( piter )
561  {
562    pGetExpV( piter, vert );
563
564    for ( i= 1; i <= num; i++ )
565    {
566      for ( j= 1; j <= dim; j++ )
567        if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
568      if ( j > dim ) break;
569    }
570
571    if ( i > num )
572    {
573      addPoint( vert );
574    }
575
576    pIter( piter );
577  }
578  omFreeSize( (ADDRESS) vert, (dim+1) * sizeof(Exponent_t) );
579}
580
581int pointSet::getExpPos( const poly p )
582{
583  Exponent_t * vert;
584  int i,j;
585
586  // hier unschoen...
587  vert= (Exponent_t *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(Exponent_t) );
588
589  pGetExpV( p, vert );
590  for ( i= 1; i <= num; i++ )
591  {
592    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
593      if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
594    if ( j > dim ) break;
595  }
596  omFreeSize( (ADDRESS) vert, (dim+1) * sizeof(Exponent_t) );
597
598  if ( i > num ) return 0;
599  else return i;
600}
601
602void pointSet::getRowMP( const int indx, Exponent_t * vert )
603{
604  assume( indx > 0 && indx <= num && points[indx]->rcPnt );
605  int i;
606
607  vert[0]= 0;
608  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
609    vert[i]= (Exponent_t)(points[indx]->point[i] - points[indx]->rcPnt->point[i]);
610}
611
612inline bool pointSet::smaller( int a, int b )
613{
614  int i;
615
616  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
617  {
618    if ( points[a]->point[i] > points[b]->point[i] )
619    {
620      return false;
621    }
622    if ( points[a]->point[i] < points[b]->point[i] )
623    {
624      return true;
625    }
626  }
627
628 return false; // they are equal
629}
630
631inline bool pointSet::larger( int a, int b )
632{
633  int i;
634
635  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
636  {
637    if ( points[a]->point[i] < points[b]->point[i] )
638    {
639      return false;
640    }
641    if ( points[a]->point[i] > points[b]->point[i] )
642    {
643      return true;
644    }
645  }
646
647 return false; // they are equal
648}
649
650void pointSet::sort()
651{
652  int i,j;
653  bool found= true;
654  onePointP tmp;
655
656  while ( found )
657  {
658    found= false;
659    for ( i= 1; i < num; i++ )
660    {
661      if ( larger( i, i+1 ) )
662      {
663        tmp= points[i];
664        points[i]= points[i+1];
665        points[i+1]= tmp;
666
667        found= true;
668      }
669    }
670  }
671}
672
673void pointSet::lift( int l[] )
674{
675  bool outerL= true;
676  int i, j;
677  int sum;
678
679  dim++;
680
681  if ( l==NULL )
682  {
683    outerL= false;
684    l= (int *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(int) ); // [1..dim-1]
685
686    for(i = 1; i < dim; i++)
687    {
688      l[i]= 1 + siRand() % LIFT_COOR;
689    }
690  }
691  for ( j=1; j <= num; j++ )
692  {
693    sum= 0;
694    for ( i=1; i < dim; i++ )
695    {
696      sum += (int)points[j]->point[i] * l[i];
697    }
698    points[j]->point[dim]= sum;
699  }
700
701#ifdef mprDEBUG_ALL
702  Print(" lift vector: ");
703  for ( j=1; j < dim; j++ ) Print(" %d ",l[j] );
704  PrintLn();
705#ifdef mprDEBUG_ALL
706  Print(" lifted points: \n");
707  for ( j=1; j <= num; j++ )
708  {
709    Print("%d: <",j);print_exp(points[j],dim);Print(">\n");
710  }
711  PrintLn();
712#endif
713#endif
714
715  lifted= true;
716
717  if ( !outerL ) omFreeSize( (ADDRESS) l, (dim+1) * sizeof(int) );
718}
719//<-
720
721//-> global functions
722// Returns the monom at pos i in poly p
723poly monomAt( poly p, int i )
724{
725  assume( i > 0 );
726  poly iter= p;
727  for ( int j= 1; (j < i) && iter; j++ ) iter= pIter(iter);
728  return iter;
729}
730//<-
731
732//-> convexHull::*
733bool convexHull::inHull(poly p, poly pointPoly, int m, int site)
734{
735  int i, j, col;
736
737  pLP->m = n+1;
738  pLP->n = m;                // this includes col of cts
739
740  pLP->LiPM[1][1] = +0.0;
741  pLP->LiPM[1][2] = +1.0;        // optimize (arbitrary) var
742  pLP->LiPM[2][1] = +1.0;
743  pLP->LiPM[2][2] = -1.0;         // lambda vars sum up to 1
744
745  for ( j=3; j <= pLP->n; j++)
746  {
747    pLP->LiPM[1][j] = +0.0;
748    pLP->LiPM[2][j] = -1.0;
749  }
750
751  for( i= 1; i <= n; i++) {        // each row constraints one coor
752    pLP->LiPM[i+2][1] = (mprfloat)pGetExp(pointPoly,i);
753    col = 2;
754    for( j= 1; j <= m; j++ )
755    {
756      if( j != site )
757      {
758        pLP->LiPM[i+2][col] = -(mprfloat)pGetExp( monomAt(p,j), i );
759        col++;
760      }
761    }
762  }
763
764#ifdef mprDEBUG_ALL
765  PrintS("Matrix of Linear Programming\n");
766  print_mat( pLP->LiPM, pLP->m+1,pLP->n);
767#endif
768
769  pLP->m3= pLP->m;
770
771  pLP->compute();
772
773  return (pLP->icase == 0);
774}
775
776// mprSTICKYPROT:
777// ST_SPARSE_VADD: new vertex of convex hull added
778// ST_SPARSE_VREJ: point rejected (-> inside hull)
779pointSet ** convexHull::newtonPolytopesP( const ideal gls )
780{
781  int i, j, k;
782  int m;  // Anzahl der Exponentvektoren im i-ten Polynom (gls->m)[i] des Ideals gls
783  int idelem= IDELEMS(gls);
784  Exponent_t * vert;
785
786  n= pVariables;
787  vert= (Exponent_t *)omAlloc( (idelem+1) * sizeof(Exponent_t) );
788
789  Q = (pointSet **)omAlloc( idelem * sizeof(pointSet*) );        // support hulls
790  for ( i= 0; i < idelem; i++ )
791    Q[i] = new pointSet( pVariables, i+1, pLength((gls->m)[i])+1 );
792
793  for( i= 0; i < idelem; i++ )
794  {
795    k=1;
796    m = pLength( (gls->m)[i] );
797
798    poly p= (gls->m)[i];
799    for( j= 1; j <= m; j++) {  // für jeden Exponentvektor
800      if( !inHull( (gls->m)[i], p, m, j ) )
801      {
802        pGetExpV( p, vert );
803        Q[i]->addPoint( vert );
804        k++;
805        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
806      }
807      else
808      {
809        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
810      }
811      pIter( p );
812    } // j
813    mprSTICKYPROT("\n");
814  } // i
815
816  omFreeSize( (ADDRESS) vert, (idelem+1) * sizeof(Exponent_t) );
817
818#ifdef mprDEBUG_PROT
819  PrintLn();
820  for( i= 0; i < idelem; i++ )
821  {
822    Print(" \\Conv(Qi[%d]): #%d\n", i,Q[i]->num );
823    for ( j=1; j <= Q[i]->num; j++ )
824    {
825      Print("%d: <",j);print_exp( (*Q[i])[j] , pVariables );PrintS(">\n");
826    }
827    PrintLn();
828  }
829#endif
830
831  return Q;
832}
833
834// mprSTICKYPROT:
835// ST_SPARSE_VADD: new vertex of convex hull added
836// ST_SPARSE_VREJ: point rejected (-> inside hull)
837ideal convexHull::newtonPolytopesI( const ideal gls )
838{
839  int i, j;
840  int m;  // Anzahl der Exponentvektoren im i-ten Polynom (gls->m)[i] des Ideals gls
841  int idelem= IDELEMS(gls);
842  ideal id;
843  poly p,pid,pd;
844  Exponent_t * vert;
845
846  n= pVariables;
847  vert= (Exponent_t *)omAlloc( (idelem+1) * sizeof(Exponent_t) );
848  id= idInit( idelem, 1 );
849
850  for( i= 0; i < idelem; i++ )
851  {
852    m = pLength( (gls->m)[i] );
853
854    p= (gls->m)[i];
855    for( j= 1; j <= m; j++) {  // für jeden Exponentvektor
856      if( !inHull( (gls->m)[i], p, m, j ) )
857      {
858        if ( (id->m)[i] == NULL )
859        {
860          (id->m)[i]= pHead(p);
861          pid=(id->m)[i];
862        }
863        else
864        {
865          pNext(pid)= pHead(p);
866          pIter(pid);
867          pNext(pid)= NULL;
868        }
869        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
870      }
871      else
872      {
873        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
874      }
875      pIter( p );
876    } // j
877    mprSTICKYPROT("\n");
878  } // i
879
880  omFreeSize( (ADDRESS) vert, (idelem+1) * sizeof(Exponent_t) );
881
882#ifdef mprDEBUG_PROT
883  PrintLn();
884  for( i= 0; i < idelem; i++ )
885  {
886  }
887#endif
888
889  return id;
890}
891//<-
892
893//-> mayanPyramidAlg::*
894pointSet * mayanPyramidAlg::getInnerPoints( pointSet **_Qi, mprfloat _shift[] )
895{
896  int i;
897
898  Qi= _Qi;
899  shift= _shift;
900
901  E= new pointSet( Qi[0]->dim ); // E has same dim as Qi[...]
902
903  for ( i= 0; i < MAXVARS+2; i++ ) acoords[i]= 0;
904
905  runMayanPyramid(0);
906
907  mprSTICKYPROT("\n");
908
909  return E;
910}
911
912mprfloat mayanPyramidAlg::vDistance( Coord_t * acoords, int dim )
913{
914  int i, ii, j, k, col, r;
915  int numverts, cols;
916
917  numverts = 0;
918  for( i=0; i<=n; i++)
919  {
920    numverts += Qi[i]->num;
921  }
922  cols = numverts + 2;
923
924  //if( dim < 1 || dim > n )
925  //  WerrorS("mayanPyramidAlg::vDistance: Known coords dim off range");
926
927  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
928  pLP->LiPM[1][2] = 1.0;        // maximize
929  for( j=3; j<=cols; j++) pLP->LiPM[1][j] = 0.0;
930
931  for( i=0; i <= n; i++ )
932  {
933    pLP->LiPM[i+2][1] = 1.0;
934    pLP->LiPM[i+2][2] = 0.0;
935  }
936  for( i=1; i<=dim; i++)
937  {
938    pLP->LiPM[n+2+i][1] = (mprfloat)(acoords[i-1]);
939    pLP->LiPM[n+2+i][2] = -shift[i];
940  }
941
942  ii = -1;
943  col = 2;
944  for ( i= 0; i <= n; i++ )
945  {
946    ii++;
947    for( k= 1; k <= Qi[ii]->num; k++ )
948    {
949      col++;
950      for ( r= 0; r <= n; r++ )
951      {
952        if ( r == i ) pLP->LiPM[r+2][col] = -1.0;
953        else pLP->LiPM[r+2][col] = 0.0;
954      }
955      for( r= 1; r <= dim; r++ )
956        pLP->LiPM[r+n+2][col] = -(mprfloat)((*Qi[ii])[k]->point[r]);
957    }
958  }
959
960  if( col != cols)
961    Werror("mayanPyramidAlg::vDistance:"
962           "setting up matrix for udist: col %d != cols %d",col,cols);
963
964  pLP->m = n+dim+1;
965  pLP->m3= pLP->m;
966  pLP->n=cols-1;
967
968#ifdef mprDEBUG_ALL
969  Print("vDistance LP, known koords dim=%d, constr %d, cols %d, acoords= ",
970        dim,pLP->m,cols);
971  for( i= 0; i < dim; i++ )
972    Print(" %d",acoords[i]);
973  PrintLn();
974  print_mat( pLP->LiPM, pLP->m+1, cols);
975#endif
976
977  pLP->compute();
978
979#ifdef mprDEBUG_ALL
980  Print("LP returns matrix\n");
981  print_bmat( pLP->LiPM, pLP->m+1, cols+1-pLP->m, cols, pLP->iposv);
982#endif
983
984  if( pLP->icase != 0 )
985  {  // check for errors
986    WerrorS("mayanPyramidAlg::vDistance:");
987    if( pLP->icase == 1 )
988      WerrorS(" Unbounded v-distance: probably 1st v-coor=0");
989    else if( pLP->icase == -1 )
990      WerrorS(" Infeasible v-distance");
991    else
992      WerrorS(" Unknown error");
993    return -1.0;
994  }
995
996  return pLP->LiPM[1][1];
997}
998
999void  mayanPyramidAlg::mn_mx_MinkowskiSum( int dim, Coord_t *minR, Coord_t *maxR )
1000{
1001  int i, j, k, cols, cons;
1002  int la_cons_row;
1003
1004  cons = n+dim+2;
1005
1006  // first, compute minimum
1007  //
1008
1009  // common part of the matrix
1010  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
1011  for( i=2; i<=n+2; i++)
1012  {
1013    pLP->LiPM[i][1] = 1.0;        // 1st col
1014    pLP->LiPM[i][2] = 0.0;        // 2nd col
1015  }
1016
1017  la_cons_row = 1;
1018  cols = 2;
1019  for( i=0; i<=n; i++)
1020  {
1021    la_cons_row++;
1022    for( j=1; j<= Qi[i]->num; j++)
1023    {
1024      cols++;
1025      pLP->LiPM[1][cols] = 0.0;        // set 1st row 0
1026      for( k=2; k<=n+2; k++)
1027      {  // lambdas sum up to 1
1028        if( k != la_cons_row) pLP->LiPM[k][cols] = 0.0;
1029        else pLP->LiPM[k][cols] = -1.0;
1030      }
1031      for( k=1; k<=n; k++)
1032        pLP->LiPM[k+n+2][cols] = -(mprfloat)((*Qi[i])[j]->point[k]);
1033    } // j
1034  } // i
1035
1036  for( i= 0; i < dim; i++ )
1037  {                // fixed coords
1038    pLP->LiPM[i+n+3][1] = acoords[i];
1039    pLP->LiPM[i+n+3][2] = 0.0;
1040  }
1041  pLP->LiPM[dim+n+3][1] = 0.0;
1042
1043
1044  pLP->LiPM[1][2] = -1.0;                        // minimize
1045  pLP->LiPM[dim+n+3][2] = 1.0;
1046
1047#ifdef mprDEBUG_ALL
1048  Print("\nThats the matrix for minR, dim= %d, acoords= ",dim);
1049  for( i= 0; i < dim; i++ )
1050    Print(" %d",acoords[i]);
1051  PrintLn();
1052  print_mat( pLP->LiPM, cons+1, cols);
1053#endif
1054
1055  // simplx finds MIN for obj.fnc, puts it in [1,1]
1056  pLP->m= cons;
1057  pLP->n= cols-1;
1058  pLP->m3= cons;
1059
1060  pLP->compute();
1061
1062  if ( pLP->icase != 0 )
1063  { // check for errors
1064    if( pLP->icase < 0)
1065      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: minR: infeasible");
1066    else if( pLP->icase > 0)
1067      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: minR: unbounded");
1068  }
1069
1070  *minR = (Coord_t)( -pLP->LiPM[1][1] + 1.0 - SIMPLEX_EPS );
1071
1072  // now compute maximum
1073  //
1074
1075  // common part of the matrix again
1076  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
1077  for( i=2; i<=n+2; i++)
1078  {
1079    pLP->LiPM[i][1] = 1.0;
1080    pLP->LiPM[i][2] = 0.0;
1081  }
1082  la_cons_row = 1;
1083  cols = 2;
1084  for( i=0; i<=n; i++)
1085  {
1086    la_cons_row++;
1087    for( j=1; j<=Qi[i]->num; j++)
1088    {
1089      cols++;
1090      pLP->LiPM[1][cols] = 0.0;
1091      for( k=2; k<=n+2; k++)
1092      {
1093        if( k != la_cons_row) pLP->LiPM[k][cols] = 0.0;
1094        else pLP->LiPM[k][cols] = -1.0;
1095      }
1096      for( k=1; k<=n; k++)
1097        pLP->LiPM[k+n+2][cols] = -(mprfloat)((*Qi[i])[j]->point[k]);
1098    } // j
1099  }  // i
1100
1101  for( i= 0; i < dim; i++ )
1102  {                // fixed coords
1103    pLP->LiPM[i+n+3][1] = acoords[i];
1104    pLP->LiPM[i+n+3][2] = 0.0;
1105  }
1106  pLP->LiPM[dim+n+3][1] = 0.0;
1107
1108  pLP->LiPM[1][2] = 1.0;                      // maximize
1109  pLP->LiPM[dim+n+3][2] = 1.0;                // var = sum of pnt coords
1110
1111#ifdef mprDEBUG_ALL
1112  Print("\nThats the matrix for maxR, dim= %d\n",dim);
1113  print_mat( pLP->LiPM, cons+1, cols);
1114#endif
1115
1116  pLP->m= cons;
1117  pLP->n= cols-1;
1118  pLP->m3= cons;
1119
1120  // simplx finds MAX for obj.fnc, puts it in [1,1]
1121  pLP->compute();
1122
1123  if ( pLP->icase != 0 )
1124  {
1125    if( pLP->icase < 0)
1126      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: maxR: infeasible");
1127    else if( pLP->icase > 0)
1128      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: maxR: unbounded");
1129  }
1130
1131  *maxR = (Coord_t)( pLP->LiPM[1][1] + SIMPLEX_EPS );
1132
1133#ifdef mprDEBUG_ALL
1134  Print("  Range for dim=%d: [%d,%d]\n", dim, *minR, *maxR);
1135#endif
1136}
1137
1138// mprSTICKYPROT:
1139// ST_SPARSE_VREJ: rejected point
1140// ST_SPARSE_VADD: added point to set
1141bool mayanPyramidAlg::storeMinkowskiSumPoint()
1142{
1143  mprfloat dist;
1144
1145  // determine v-distance of point pt
1146  dist= vDistance( &(acoords[0]), n );
1147
1148  // store only points with v-distance > minVdist
1149  if( dist <= MINVDIST + SIMPLEX_EPS )
1150  {
1151    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
1152    return false;
1153  }
1154
1155  E->addPoint( &(acoords[0]) );
1156  mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
1157
1158  return true;
1159}
1160
1161// mprSTICKYPROT:
1162// ST_SPARSE_MREC1: recurse
1163// ST_SPARSE_MREC2: recurse with extra points
1164// ST_SPARSE_MPEND: end
1165void mayanPyramidAlg::runMayanPyramid( int dim )
1166{
1167  Coord_t minR, maxR;
1168  mprfloat dist;
1169
1170  // step 3
1171  mn_mx_MinkowskiSum( dim, &minR, &maxR );
1172
1173#ifdef mprDEBUG_ALL
1174  int i;
1175  for( i=0; i <= dim; i++) Print("acoords[%d]=%d ",i,(int)acoords[i]);
1176  Print(":: [%d,%d]\n", minR, maxR);
1177#endif
1178
1179  // step 5 -> terminate
1180  if( dim == n-1 )
1181  {
1182    int lastKilled = 0;
1183    // insert points
1184    acoords[dim] = minR;
1185    while( acoords[dim] <= maxR )
1186    {
1187      if( !storeMinkowskiSumPoint() )
1188        lastKilled++;
1189      acoords[dim]++;
1190    }
1191    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MPEND);
1192    return;
1193  }
1194
1195  // step 4 -> recurse at step 3
1196  acoords[dim] = minR;
1197  while ( acoords[dim] <= maxR )
1198  {
1199    if ( (acoords[dim] > minR) && (acoords[dim] <= maxR) )
1200    {     // acoords[dim] >= minR  ??
1201      mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MREC1);
1202      runMayanPyramid( dim + 1 );         // recurse with higer dimension
1203    }
1204    else
1205    {
1206      // get v-distance of pt
1207      dist= vDistance( &(acoords[0]), dim + 1 );// dim+1 == known coordinates
1208
1209      if( dist >= SIMPLEX_EPS )
1210      {
1211        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MREC2);
1212        runMayanPyramid( dim + 1 );       // recurse with higer dimension
1213      }
1214    }
1215    acoords[dim]++;
1216  } // while
1217}
1218//<-
1219
1220//-> resMatrixSparse::*
1221bool resMatrixSparse::remapXiToPoint( const int indx, pointSet **pQ, int *set, int *pnt )
1222{
1223  int i,n= pVariables;
1224  int loffset= 0;
1225  for ( i= 0; i <= n; i++ )
1226  {
1227    if ( (loffset < indx) && (indx <= pQ[i]->num + loffset) )
1228    {
1229      *set= i;
1230      *pnt= indx-loffset;
1231      return true;
1232    }
1233    else loffset+= pQ[i]->num;
1234  }
1235  return false;
1236}
1237
1238// mprSTICKYPROT
1239// ST_SPARSE_RC: point added
1240int resMatrixSparse::RC( pointSet **pQ, pointSet *E, int vert, mprfloat shift[] )
1241{
1242  int i, j, k,c ;
1243  int size;
1244  bool found= true;
1245  mprfloat cd;
1246  int set,pnt,onum;
1247  int bucket[MAXVARS+2];
1248  setID *optSum;
1249
1250  LP->n = 1;
1251  LP->m = n + n + 1;   // number of constrains
1252
1253  // fill in LP matrix
1254  for ( i= 0; i <= n; i++ )
1255  {
1256    size= pQ[i]->num;
1257    for ( k= 1; k <= size; k++ )
1258    {
1259      LP->n++;
1260
1261      // objective funtion, minimize
1262      LP->LiPM[1][LP->n] = - ( (mprfloat) (*pQ[i])[k]->point[pQ[i]->dim] / SCALEDOWN );
1263
1264      // lambdas sum up to 1
1265      for ( j = 0; j <= n; j++ )
1266      {
1267        if ( i==j )
1268          LP->LiPM[j+2][LP->n] = -1.0;
1269        else
1270          LP->LiPM[j+2][LP->n] = 0.0;
1271      }
1272
1273      // the points
1274      for ( j = 1; j <= n; j++ )
1275      {
1276        LP->LiPM[j+n+2][LP->n] =  - ( (mprfloat) (*pQ[i])[k]->point[j] );
1277      }
1278    }
1279  }
1280
1281  for ( j = 0; j <= n; j++ ) LP->LiPM[j+2][1] = 1.0;
1282  for ( j= 1; j <= n; j++ )
1283  {
1284    LP->LiPM[j+n+2][1]= (mprfloat)(*E)[vert]->point[j] - shift[j];
1285  }
1286  LP->n--;
1287
1288  LP->LiPM[1][1] = 0.0;
1289
1290#ifdef mprDEBUG_ALL
1291  PrintLn();
1292  Print(" n= %d, LP->m=M= %d, LP->n=N= %d\n",n,LP->m,LP->n);
1293  print_mat(LP->LiPM, LP->m+1, LP->n+1);
1294#endif
1295
1296  LP->m3= LP->m;
1297
1298  LP->compute();
1299
1300  if ( LP->icase < 0 )
1301  {
1302    // infeasibility: the point does not lie in a cell -> remove it
1303    return -1;
1304  }
1305
1306  // store result
1307  (*E)[vert]->point[E->dim]= (int)(-LP->LiPM[1][1] * SCALEDOWN);
1308
1309#ifdef mprDEBUG_ALL
1310  Print(" simplx returned %d, Objective value = %f\n", LP->icase, LP->LiPM[1][1]);
1311  //print_bmat(LP->LiPM, NumCons + 1, LP->n+1-NumCons, LP->n+1, LP->iposv); // ( rows= M+1, cols= N+1-m3 )
1312  //print_mat(LP->LiPM, NumCons+1, LP->n);
1313#endif
1314
1315#if 1
1316  // sort LP results
1317  while (found)
1318  {
1319    found=false;
1320    for ( i= 1; i < LP->m; i++ )
1321    {
1322      if ( LP->iposv[i] > LP->iposv[i+1] )
1323      {
1324
1325        c= LP->iposv[i];
1326        LP->iposv[i]=LP->iposv[i+1];
1327        LP->iposv[i+1]=c;
1328
1329        cd=LP->LiPM[i+1][1];
1330        LP->LiPM[i+1][1]=LP->LiPM[i+2][1];
1331        LP->LiPM[i+2][1]=cd;
1332
1333        found= true;
1334      }
1335    }
1336  }
1337#endif
1338
1339#ifdef mprDEBUG_ALL
1340  print_bmat(LP->LiPM, LP->m + 1, LP->n+1-LP->m, LP->n+1, LP->iposv);
1341  PrintS(" now split into sets\n");
1342#endif
1343
1344
1345  // init bucket
1346  for ( i= 0; i <= E->dim; i++ ) bucket[i]= 0;
1347  // remap results of LP to sets Qi
1348  c=0;
1349  optSum= (setID*)omAlloc( (LP->m) * sizeof(struct setID) );
1350  for ( i= 0; i < LP->m; i++ )
1351  {
1352    //Print("% .15f\n",LP->LiPM[i+2][1]);
1353    if ( LP->LiPM[i+2][1] > 1e-12 )
1354    {
1355      if ( !remapXiToPoint( LP->iposv[i+1], pQ, &(optSum[c].set), &(optSum[c].pnt) ) )
1356      {
1357        Werror(" resMatrixSparse::RC: Found bad solution in LP: %d!",LP->iposv[i+1]);
1358        WerrorS(" resMatrixSparse::RC: remapXiToPoint faild!");
1359        return -1;
1360      }
1361      bucket[optSum[c].set]++;
1362      c++;
1363    }
1364  }
1365
1366  onum= c;
1367  // find last min in bucket[]: maximum i such that Fi is a point
1368  c= 0;
1369  for ( i= 1; i < E->dim; i++ )
1370  {
1371    if ( bucket[c] >= bucket[i] )
1372    {
1373      c= i;
1374    }
1375  }
1376  // find matching point set
1377  for ( i= onum - 1; i >= 0; i-- )
1378  {
1379    if ( optSum[i].set == c )
1380      break;
1381  }
1382  // store
1383  (*E)[vert]->rc.set= c;
1384  (*E)[vert]->rc.pnt= optSum[i].pnt;
1385  (*E)[vert]->rcPnt= (*pQ[c])[optSum[i].pnt];
1386  // count
1387  if ( (*E)[vert]->rc.set == linPolyS ) numSet0++;
1388
1389#ifdef mprDEBUG_PROT
1390  Print("\n Point E[%d] was <",vert);print_exp((*E)[vert],E->dim-1);Print(">, bucket={");
1391  for ( j= 0; j < E->dim; j++ )
1392  {
1393    Print(" %d",bucket[j]);
1394  }
1395  PrintS(" }\n optimal Sum: Qi ");
1396  for ( j= 0; j < LP->m; j++ )
1397  {
1398    Print(" [ %d, %d ]",optSum[j].set,optSum[j].pnt);
1399  }
1400  Print(" -> i= %d, j = %d\n",(*E)[vert]->rc.set,optSum[i].pnt);
1401#endif
1402
1403  // clean up
1404  omFreeSize( (ADDRESS) optSum, (LP->m) * sizeof(struct setID) );
1405
1406  mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_RC);
1407
1408  return (int)(-LP->LiPM[1][1] * SCALEDOWN);
1409}
1410
1411// create coeff matrix
1412int resMatrixSparse::createMatrix( pointSet *E )
1413{
1414  // sparse matrix
1415  //    uRPos[i][1]: row of matrix
1416  //    uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
1417  //    uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
1418  //    i= 1 .. numSet0
1419  int i,j,epos;
1420  int rp,cp;
1421  poly rowp,epp;
1422  poly iterp;
1423  Exponent_t *epp_mon, *eexp;
1424
1425  epp_mon= (Exponent_t *)omAlloc( (n+2) * sizeof(Exponent_t) );
1426  eexp= (Exponent_t *)omAlloc0((pVariables+1)*sizeof(Exponent_t));
1427
1428  totDeg= numSet0;
1429
1430  mprSTICKYPROT2(" size of matrix: %d\n", E->num);
1431  mprSTICKYPROT2("  resultant deg: %d\n", numSet0);
1432
1433  uRPos= new intvec( numSet0, pLength((gls->m)[0])+1, 0 );
1434
1435  // sparse Matrix represented as a module where
1436  // each poly is column vector ( pSetComp(p,k) gives the row )
1437  rmat= idInit( E->num, E->num );    // cols, rank= number of rows
1438  msize= E->num;
1439
1440  rp= 1;
1441  rowp= NULL;
1442  epp= pOne();
1443  for ( i= 1; i <= E->num; i++ )
1444  {       // for every row
1445    E->getRowMP( i, epp_mon );           // compute (p-a[ij]), (i,j) = RC(p)
1446    pSetExpV( epp, epp_mon );
1447
1448    //
1449    rowp= pMult( pCopy(epp), pCopy((gls->m)[(*E)[i]->rc.set]) );  // x^(p-a[ij]) * f(i)
1450
1451    cp= 2;
1452    // get column for every monomial in rowp and store it
1453    iterp= rowp;
1454    while ( iterp!=NULL )
1455    {
1456      epos= E->getExpPos( iterp );
1457      if ( epos == 0 )
1458      {
1459        // this can happen, if the shift vektor or the lift funktions
1460        // are not generically choosen.
1461        Werror("resMatrixSparse::createMatrix: Found exponent not in E, id %d, set [%d, %d]!",
1462               i,(*E)[i]->rc.set,(*E)[i]->rc.pnt);
1463        return i;
1464      }
1465      pSetExpV(iterp,eexp);
1466      pSetComp(iterp, epos );
1467      pSetm(iterp);
1468      if ( (*E)[i]->rc.set == linPolyS )
1469      { // store coeff positions
1470        IMATELEM(*uRPos,rp,cp)= epos;
1471        cp++;
1472      }
1473      pIter( iterp );
1474    } // while
1475    if ( (*E)[i]->rc.set == linPolyS )
1476    {   // store row
1477      IMATELEM(*uRPos,rp,1)= i-1;
1478      rp++;
1479    }
1480    (rmat->m)[i-1]= rowp;
1481  } // for
1482
1483  pDelete( &epp );
1484  omFreeSize( (ADDRESS) epp_mon, (n+2) * sizeof(Exponent_t) );
1485  omFreeSize( (ADDRESS) eexp, (pVariables+1)*sizeof(Exponent_t));
1486
1487#ifdef mprDEBUG_ALL
1488  if ( E->num <= 40 )
1489  {
1490    matrix mout= idModule2Matrix( idCopy(rmat) );
1491    print_matrix(mout);
1492  }
1493  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1494  {
1495    Print(" row  %d contains coeffs of f_%d\n",IMATELEM(*uRPos,i,1),linPolyS);
1496  }
1497  PrintS(" Sparse Matrix done\n");
1498#endif
1499
1500  return E->num;
1501}
1502
1503// find a sufficiently generic and small vector
1504void resMatrixSparse::randomVector( const int dim, mprfloat shift[] )
1505{
1506  int i,j;
1507  i= 1;
1508  time_t *tp = NULL;
1509
1510  while ( i <= dim )
1511  {
1512    shift[i]= (mprfloat) (RVMULT*(siRand()%MAXRVVAL)/(mprfloat)MAXRVVAL);
1513    i++;
1514    for ( j= 1; j < i-1; j++ )
1515    {
1516      if ( (shift[j] < shift[i-1] + SIMPLEX_EPS) && (shift[j] > shift[i-1] - SIMPLEX_EPS) )
1517      {
1518        i--;
1519        break;
1520      }
1521    }
1522  }
1523}
1524
1525pointSet * resMatrixSparse::minkSumTwo( pointSet *Q1, pointSet *Q2, int dim )
1526{
1527  pointSet *vs;
1528  onePoint vert;
1529  int j,k,l;
1530
1531  vert.point=(Coord_t*)omAlloc( (pVariables+2) * sizeof(Coord_t) );
1532
1533  vs= new pointSet( dim );
1534
1535  for ( j= 1; j <= Q1->num; j++ )
1536  {
1537    for ( k= 1; k <= Q2->num; k++ )
1538    {
1539      for ( l= 1; l <= dim; l++ )
1540      {
1541        vert.point[l]= (*Q1)[j]->point[l] + (*Q2)[k]->point[l];
1542      }
1543      vs->mergeWithExp( &vert );
1544      //vs->addPoint( &vert );
1545    }
1546  }
1547
1548  omFreeSize( (ADDRESS) vert.point, (pVariables+2) * sizeof(Coord_t) );
1549
1550  return vs;
1551}
1552
1553pointSet * resMatrixSparse::minkSumAll( pointSet **pQ, int numq, int dim )
1554{
1555  pointSet *vs,*vs_old;
1556  int j;
1557
1558  vs= new pointSet( dim );
1559
1560  for ( j= 1; j <= pQ[0]->num; j++ ) vs->addPoint( (*pQ[0])[j] );
1561
1562  for ( j= 1; j < numq; j++ )
1563  {
1564    vs_old= vs;
1565    vs= minkSumTwo( vs_old, pQ[j], dim );
1566
1567    delete vs_old;
1568  }
1569
1570  return vs;
1571}
1572
1573//----------------------------------------------------------------------------------------
1574
1575resMatrixSparse::resMatrixSparse( const ideal _gls, const int special )
1576  : resMatrixBase(), gls( _gls )
1577{
1578  pointSet **Qi; // vertices sets of Conv(Supp(f_i)), i=0..idelem
1579  pointSet *E;   // all integer lattice points of the minkowski sum of Q0...Qn
1580  int i,j,k;
1581  int pnt;
1582  int totverts;                // total number of exponent vectors in ideal gls
1583  mprfloat shift[MAXVARS+2];   // shiftvector delta, index [1..dim]
1584
1585  if ( pVariables > MAXVARS )
1586  {
1587    WerrorS("resMatrixSparse::resMatrixSparse: To many variables!");
1588    return;
1589  }
1590
1591  rmat= NULL;
1592  numSet0= 0;
1593
1594  if ( special == SNONE ) linPolyS= 0;
1595  else linPolyS= special;
1596
1597  istate= resMatrixBase::ready;
1598
1599  n= pVariables;
1600  idelem= IDELEMS(gls);  // should be n+1
1601
1602  // prepare matrix LP->LiPM for Linear Programming
1603  totverts = 0;
1604  for( i=0; i < idelem; i++) totverts += pLength( (gls->m)[i] );
1605
1606  LP = new simplex( idelem+totverts*2+5, totverts+5 ); // rows, cols
1607
1608  // get shift vector
1609#ifdef mprTEST
1610  shift[0]=0.005; shift[1]=0.003; shift[2]=0.008; shift[3]=0.005; shift[4]=0.002;
1611  shift[5]=0.1; shift[6]=0.3; shift[7]=0.2; shift[8]=0.4; shift[9]=0.2;
1612#else
1613  randomVector( idelem, shift );
1614#endif
1615#ifdef mprDEBUG_PROT
1616  Print(" shift vector: ");
1617  for ( i= 1; i <= idelem; i++ ) Print(" %.12f ",(double)shift[i]);
1618  PrintLn();
1619#endif
1620
1621  // evaluate convex hull for supports of gls
1622  convexHull chnp( LP );
1623  Qi= chnp.newtonPolytopesP( gls );
1624
1625#ifdef mprMINKSUM
1626  E= minkSumAll( Qi, n+1, n);
1627#else
1628  // get inner points
1629  mayanPyramidAlg mpa( LP );
1630  E= mpa.getInnerPoints( Qi, shift );
1631#endif
1632
1633#ifdef mprDEBUG_PROT
1634#ifdef mprMINKSUM
1635  Print("(MinkSum)");
1636#endif
1637  PrintS("\n E = (Q_0 + ... + Q_n) \\cap \\N :\n");
1638  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1639  {
1640    Print("%d: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );Print(">\n");
1641  }
1642  PrintLn();
1643#endif
1644
1645#ifdef mprTEST
1646  int lift[5][5];
1647  lift[0][1]=3; lift[0][2]=4; lift[0][3]=8;  lift[0][4]=2;
1648  lift[1][1]=6; lift[1][2]=1; lift[1][3]=7;  lift[1][4]=4;
1649  lift[2][1]=2; lift[2][2]=5; lift[2][3]=9;  lift[2][4]=6;
1650  lift[3][1]=2; lift[3][2]=1; lift[3][3]=9;  lift[3][4]=5;
1651  lift[4][1]=3; lift[4][2]=7; lift[4][3]=1;  lift[4][4]=5;
1652  // now lift everything
1653  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->lift( lift[i] );
1654  E->dim++;
1655#else
1656  // now lift everything
1657  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->lift();
1658  E->dim++;
1659#endif
1660
1661  // run Row Content Function for every point in E
1662  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1663  {
1664    RC( Qi, E, pnt, shift );
1665  }
1666
1667  // remove points not in cells
1668  k= E->num;
1669  for ( pnt= k; pnt > 0; pnt-- )
1670  {
1671    if ( (*E)[pnt]->rcPnt == NULL )
1672    {
1673      E->removePoint(pnt);
1674      mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_RCRJ);
1675    }
1676  }
1677  mprSTICKYPROT("\n");
1678
1679#ifdef mprDEBUG_PROT
1680  PrintS(" points which lie in a cell:\n");
1681  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1682  {
1683    Print("%d: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );Print(">\n");
1684  }
1685  PrintLn();
1686#endif
1687
1688  // unlift to old dimension, sort
1689  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->unlift();
1690  E->unlift();
1691  E->sort();
1692
1693#ifdef mprDEBUG_PROT
1694  Print(" points with a[ij] (%d):\n",E->num);
1695  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1696  {
1697    Print("Punkt p \\in E[%d]: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );
1698    Print(">, RC(p) = (i:%d, j:%d), a[i,j] = <",(*E)[pnt]->rc.set,(*E)[pnt]->rc.pnt);
1699    //print_exp( (Qi[(*E)[pnt]->rc.set])[(*E)[pnt]->rc.pnt], E->dim );Print("> = <");
1700    print_exp( (*E)[pnt]->rcPnt, E->dim );Print(">\n");
1701  }
1702#endif
1703
1704  // now create matrix
1705  if ( createMatrix( E ) != E->num )
1706  {
1707    // this can happen if the shiftvector shift is to large or not generic
1708    istate= resMatrixBase::fatalError;
1709    WerrorS("resMatrixSparse::resMatrixSparse: Error in resMatrixSparse::createMatrix!");
1710    goto theEnd;
1711    //return;
1712  }
1713
1714 theEnd:
1715  // clean up
1716  for ( i= 0; i < idelem; i++ )
1717  {
1718    delete Qi[i];
1719  }
1720  omFreeSize( (ADDRESS) Qi, idelem * sizeof(pointSet*) );
1721
1722  delete E;
1723
1724  delete LP;
1725}
1726
1727//----------------------------------------------------------------------------------------
1728
1729resMatrixSparse::~resMatrixSparse()
1730{
1731  delete uRPos;
1732  idDelete( &rmat );
1733}
1734
1735const ideal resMatrixSparse::getMatrix()
1736{
1737  int i,j,rp,cp;
1738  poly pp,phelp,piter,pgls;
1739
1740  // copy original sparse res matrix
1741  ideal rmat_out= idCopy(rmat);
1742
1743  // now fill in coeffs of f0
1744  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1745  {
1746
1747    pgls= (gls->m)[0]; // f0
1748
1749    // get matrix row and delete it
1750    pp= (rmat_out->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)];
1751    pDelete( &pp );
1752    pp= NULL;
1753    phelp= pp;
1754    piter= NULL;
1755
1756    // u_1,..,u_k
1757    cp=2;
1758    while ( pNext(pgls)!=NULL )
1759    {
1760      phelp= pOne();
1761      pSetCoeff( phelp, nCopy(pGetCoeff(pgls)) );
1762      pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,cp) );
1763      pSetmComp( phelp );
1764      if ( piter!=NULL )
1765      {
1766        pNext(piter)= phelp;
1767        piter= phelp;
1768      }
1769      else
1770      {
1771        pp= phelp;
1772        piter= phelp;
1773      }
1774      cp++;
1775      pIter( pgls );
1776    }
1777    // u0, now pgls points to last monom
1778    phelp= pOne();
1779    pSetCoeff( phelp, nCopy(pGetCoeff(pgls)) );
1780    //pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1) );
1781    pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,pLength((gls->m)[0])+1) );
1782    pSetmComp( phelp );
1783    pNext(piter)= phelp;
1784    (rmat_out->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)]= pp;
1785  }
1786
1787  return rmat_out;
1788}
1789
1790// Fills in resMat[][] with evpoint[] and gets determinant
1791//    uRPos[i][1]: row of matrix
1792//    uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
1793//    uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
1794//    i= 1 .. numSet0
1795const number resMatrixSparse::getDetAt( const number* evpoint )
1796{
1797  int i,cp,rp;
1798  poly pp,phelp,piter;
1799
1800  mprPROTnl("smCallDet");
1801
1802  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1803  {
1804    pp= (rmat->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)];
1805    pDelete( &pp );
1806    pp= NULL;
1807    phelp= pp;
1808    piter= NULL;
1809    // u_1,..,u_n
1810    for ( cp= 2; cp <= idelem; cp++ )
1811    {
1812      if ( !nIsZero(evpoint[cp-1]) )
1813      {
1814        phelp= pOne();
1815        pSetCoeff( phelp, nCopy(evpoint[cp-1]) );
1816        pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,cp) );
1817        pSetmComp( phelp );
1818        if ( piter )
1819        {
1820          pNext(piter)= phelp;
1821          piter= phelp;
1822        }
1823        else
1824        {
1825          pp= phelp;
1826          piter= phelp;
1827        }
1828      }
1829    }
1830    // u0
1831    phelp= pOne();
1832    pSetCoeff( phelp, nCopy(evpoint[0]) );
1833    pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1) );
1834    pSetmComp( phelp );
1835    pNext(piter)= phelp;
1836    (rmat->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)]= pp;
1837  }
1838
1839  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 1
1840
1841  poly pres= smCallDet( rmat );
1842  number numres= nCopy( pGetCoeff( pres ) );
1843  pDelete( &pres );
1844
1845  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 2
1846
1847  return ( numres );
1848}
1849
1850// Fills in resMat[][] with evpoint[] and gets determinant
1851//    uRPos[i][1]: row of matrix
1852//    uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
1853//    uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
1854//    i= 1 .. numSet0
1855const poly resMatrixSparse::getUDet( const number* evpoint )
1856{
1857  int i,cp,rp;
1858  poly pp,phelp,piter;
1859
1860  mprPROTnl("smCallDet");
1861
1862  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1863  {
1864    pp= (rmat->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)];
1865    pDelete( &pp );
1866    phelp= NULL;
1867    piter= NULL;
1868    for ( cp= 2; cp <= idelem; cp++ )
1869    { // u1 .. un
1870      if ( !nIsZero(evpoint[cp-1]) )
1871      {
1872        phelp= pOne();
1873        pSetCoeff( phelp, nCopy(evpoint[cp-1]) );
1874        pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,cp) );
1875        pSetmComp( phelp );
1876        if ( piter!=NULL )
1877        {
1878          pNext(piter)= phelp;
1879          piter= phelp;
1880        }
1881        else
1882        {
1883          pp= phelp;
1884          piter= phelp;
1885        }
1886      }
1887    }
1888    // u0
1889    phelp= pOne();
1890    pSetExp(phelp,1,1);
1891    pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1) );
1892    pSetm( phelp );
1893    pNext(piter)= phelp;
1894    (rmat->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)]= pp;
1895  }
1896
1897  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 1
1898
1899  poly pres= smCallDet( rmat );
1900
1901  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 2
1902
1903  return ( pres );
1904}
1905//<-
1906
1907//-----------------------------------------------------------------------------
1908//-------------- dense resultant matrix ---------------------------------------
1909//-----------------------------------------------------------------------------
1910
1911//-> dense resultant matrix
1912//
1913class resVector;
1914
1915/* dense resultant matrix */
1916class resMatrixDense : virtual public resMatrixBase
1917{
1918public:
1919  /**
1920   * _gls: system of multivariate polynoms
1921   * special: -1 -> resMatrixDense is a symbolic matrix
1922   *    0,1, ... -> resMatrixDense ist eine u-Resultante, wobei special das
1923   *                        lineare u-Polynom angibt
1924   */
1925  resMatrixDense( const ideal _gls, const int special = SNONE );
1926  ~resMatrixDense();
1927
1928  /** column vector of matrix, index von 0 ... numVectors-1 */
1929  resVector *getMVector( const int i );
1930
1931  /** Returns the matrix M in an usable presentation */
1932  const ideal getMatrix();
1933
1934  /** Returns the submatrix M' of M in an usable presentation */
1935  const ideal getSubMatrix();
1936
1937  /** Evaluate the determinant of the matrix M at the point evpoint
1938   * where the ui's are replaced by the components of evpoint.
1939   * Uses singclap_det from fractory.
1940   */
1941  const number getDetAt( const number* evpoint );
1942
1943  /** Evaluates the determinant of the submatrix M'.
1944   * Since the matrix is numerically, no evaluation point is needed.
1945   * Uses singclap_det from fractory.
1946   */
1947  const number getSubDet();
1948
1949private:
1950  /** deactivated copy constructor */
1951  resMatrixDense( const resMatrixDense & );
1952
1953  /** Generate the "matrix" M. Each column is presented by a resVector
1954   * holding all entries for this column.
1955   */
1956  void generateBaseData();
1957
1958  /** Generates needed set of monoms, split them into sets S0, ... Sn and
1959   * check if reduced/nonreduced and calculate size of submatrix.
1960   */
1961  void generateMonomData( int deg, intvec* polyDegs , intvec* iVO );
1962
1963  /** Recursively generate all homogeneous monoms of
1964   * pVariables variables of degree deg.
1965   */
1966  void generateMonoms( poly m, int var, int deg );
1967
1968  /** Creates quadratic matrix M of size numVectors for later use.
1969   * u0, u1, ...,un are replaced by 0.
1970   * Entries equal to 0 are not initialized ( == NULL)
1971   */
1972  void createMatrix();
1973
1974private:
1975  resVector *resVectorList;
1976
1977  int veclistmax;
1978  int veclistblock;
1979  int numVectors;
1980  int subSize;
1981
1982  matrix m;
1983};
1984//<-
1985
1986//-> struct resVector
1987/* Holds a row vector of the dense resultant matrix */
1988struct resVector
1989{
1990public:
1991  void init()
1992  {
1993    isReduced = FALSE;
1994    elementOfS = SFREE;
1995    mon = NULL;
1996  }
1997  void init( const poly m )
1998  {
1999    isReduced = FALSE;
2000    elementOfS = SFREE;
2001    mon = m;
2002  }
2003
2004  /** index von 0 ... numVectors-1 */
2005  poly getElem( const int i );
2006
2007  /** index von 0 ... numVectors-1 */
2008  number getElemNum( const int i );
2009
2010  // variables
2011  poly mon;
2012  poly dividedBy;
2013  bool isReduced;
2014
2015  /** number of the set S mon is element of */
2016  int elementOfS;
2017
2018  /** holds the index of u0, u1, ..., un, if (elementOfS == linPolyS)
2019   *  the size is given by pVariables
2020   */
2021  int *numColParNr;
2022
2023  /** holds the column vector if (elementOfS != linPolyS) */
2024  number *numColVector;
2025
2026  /** size of numColVector */
2027  int numColVectorSize;
2028
2029  number *numColVecCopy;
2030};
2031//<-
2032
2033//-> resVector::*
2034poly resVector::getElem( const int i ) // inline ???
2035{
2036  assume( 0 < i || i > numColVectorSize );
2037  poly out= pOne();
2038  pSetCoeff( out, numColVector[i] );
2039  pTest( out );
2040  return( out );
2041}
2042
2043number resVector::getElemNum( const int i ) // inline ??
2044{
2045  assume( i >= 0 && i < numColVectorSize );
2046  return( numColVector[i] );
2047}
2048//<-
2049
2050//-> resMatrixDense::*
2051resMatrixDense::resMatrixDense( const ideal _gls, const int special )
2052  : resMatrixBase()
2053{
2054  int i;
2055
2056  sourceRing=currRing;
2057  gls= idCopy( _gls );
2058  linPolyS= special;
2059  m=NULL;
2060
2061  // init all
2062  generateBaseData();
2063
2064  totDeg= 1;
2065  for ( i= 0; i < IDELEMS(gls); i++ )
2066  {
2067    totDeg*=pTotaldegree( (gls->m)[i] );
2068  }
2069
2070  mprSTICKYPROT2("  resultant deg: %d\n",totDeg);
2071
2072  istate= resMatrixBase::ready;
2073}
2074
2075resMatrixDense::~resMatrixDense()
2076{
2077  int i,j;
2078  for (i=0; i < numVectors; i++)
2079  {
2080    pDelete( &resVectorList[i].mon );
2081    pDelete( &resVectorList[i].dividedBy );
2082    for ( j=0; j < resVectorList[i].numColVectorSize; j++ )
2083    {
2084        nDelete( resVectorList[i].numColVector+j );
2085    }
2086    // OB: ????? (solve_s.tst)
2087    omfreeSize( (ADDRESS)resVectorList[i].numColVector, numVectors*sizeof( number ) );
2088    omfreeSize( (ADDRESS)resVectorList[i].numColParNr, (pVariables+1) * sizeof(int) );
2089  }
2090
2091  omFreeSize( (ADDRESS)resVectorList, veclistmax*sizeof( resVector ) );
2092
2093  // free matrix m
2094  if ( m != NULL )
2095  {
2096    for ( i= 1; i <= numVectors; i++ )
2097      for ( j= 1; j <= numVectors; j++ )
2098        pDelete( &MATELEM(m , i, j) );
2099    omfreeSize( (ADDRESS)m->m, numVectors * numVectors * sizeof(poly) );
2100    omFreeBin((ADDRESS)m,  ip_smatrix_bin);
2101  }
2102}
2103
2104// mprSTICKYPROT:
2105// ST_DENSE_FR: found row S0
2106// ST_DENSE_NR: normal row
2107void resMatrixDense::createMatrix()
2108{
2109  int k,i,j;
2110  resVector *vecp;
2111
2112  m= mpNew( numVectors, numVectors );
2113
2114  for ( i= 1; i <= MATROWS( m ); i++ )
2115    for ( j= 1; j <= MATCOLS( m ); j++ )
2116    {
2117      MATELEM(m,i,j)= pInit();
2118      pSetCoeff0( MATELEM(m,i,j), nInit(0) );
2119    }
2120
2121
2122  for ( k= 0; k <= numVectors - 1; k++ )
2123  {
2124    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2125    {
2126      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_FR);
2127      for ( i= 0; i < pVariables; i++ )
2128      {
2129        MATELEM(m,numVectors-k,numVectors-(getMVector(k)->numColParNr)[i])= pInit();
2130      }
2131    }
2132    else
2133    {
2134      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_NR);
2135      vecp= getMVector(k);
2136      for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2137      {
2138        if ( !nIsZero( vecp->getElemNum(i) ) )
2139        {
2140          MATELEM(m,numVectors - k,i + 1)= pInit();
2141          pSetCoeff0( MATELEM(m,numVectors - k,i + 1), nCopy(vecp->getElemNum(i)) );
2142        }
2143      }
2144    }
2145  } // for
2146  mprSTICKYPROT("\n");
2147
2148#ifdef mprDEBUG_ALL
2149  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2150  {
2151    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2152    {
2153      for ( i=0; i < pVariables; i++ )
2154      {
2155        Print(" %d ",(getMVector(k)->numColParNr)[i]);
2156      }
2157      PrintLn();
2158    }
2159  }
2160  for (i=1; i <= numVectors; i++)
2161  {
2162    for (j=1; j <= numVectors; j++ )
2163    {
2164      pWrite0(MATELEM(m,i,j));PrintS("  ");
2165    }
2166    PrintLn();
2167  }
2168#endif
2169}
2170
2171// mprSTICKYPROT:
2172// ST_DENSE_MEM: more mem allocated
2173// ST_DENSE_NMON: new monom added
2174void resMatrixDense::generateMonoms( poly m, int var, int deg )
2175{
2176  if ( deg == 0 )
2177  {
2178    poly mon = pCopy( m );
2179
2180    if ( numVectors == veclistmax )
2181    {
2182      resVectorList= (resVector * )omReallocSize( resVectorList,
2183                                            (veclistmax) * sizeof( resVector ),
2184                                            (veclistmax + veclistblock) * sizeof( resVector ) );
2185      int k;
2186      for ( k= veclistmax; k < (veclistmax + veclistblock); k++ )
2187        resVectorList[k].init();
2188      veclistmax+= veclistblock;
2189      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_MEM);
2190
2191    }
2192    resVectorList[numVectors].init( mon );
2193    numVectors++;
2194    mprSTICKYPROT(ST_DENSE_NMON);
2195    return;
2196  }
2197  else
2198  {
2199    if ( var == pVariables+1 ) return;
2200    poly newm = pCopy( m );
2201    while ( deg >= 0 )
2202    {
2203      generateMonoms( newm, var+1, deg );
2204      pIncrExp( newm, var );
2205      pSetm( newm );
2206      deg--;
2207    }
2208    pDelete( & newm );
2209  }
2210
2211  return;
2212}
2213
2214void resMatrixDense::generateMonomData( int deg, intvec* polyDegs , intvec* iVO )
2215{
2216  int i,j,k;
2217
2218  // init monomData
2219  veclistblock= 512;
2220  veclistmax= veclistblock;
2221  resVectorList= (resVector *)omAlloc( veclistmax*sizeof( resVector ) );
2222
2223  // Init resVector()s
2224  for ( j= veclistmax - 1; j >= 0; j-- ) resVectorList[j].init();
2225  numVectors= 0;
2226
2227  // Generate all monoms of degree deg
2228  poly start= pOne();
2229  generateMonoms( start, 1, deg );
2230  pDelete( & start );
2231
2232  mprSTICKYPROT("\n");
2233
2234  // Check for reduced monoms
2235  // First generate polyDegs.rows() monoms
2236  //  x(k)^(polyDegs[k]),  0 <= k < polyDegs.rows()
2237  ideal pDegDiv= idInit( polyDegs->rows(), 1 );
2238  for ( k= 0; k < polyDegs->rows(); k++ )
2239  {
2240    poly p= pOne();
2241    pSetExp( p, k + 1, (*polyDegs)[k] );
2242    pSetm( p );
2243    (pDegDiv->m)[k]= p;
2244  }
2245
2246  // Now check each monom if it is reduced.
2247  // A monom monom is called reduced if there exists
2248  // exactly one x(k)^(polyDegs[k]) that divides the monom.
2249  int divCount;
2250  for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2251  {
2252    divCount= 0;
2253    for ( k= 0; k < IDELEMS(pDegDiv); k++ )
2254      if ( pDivisibleBy2( (pDegDiv->m)[k], resVectorList[j].mon ) )
2255        divCount++;
2256    resVectorList[j].isReduced= (divCount == 1);
2257  }
2258
2259  // create the sets S(k)s
2260  // a monom x(i)^deg, deg given, is element of the set S(i)
2261  // if all x(0)^(polyDegs[0]) ... x(i-1)^(polyDegs[i-1]) DONT divide
2262  // x(i)^deg and only x(i)^(polyDegs[i]) divides x(i)^deg
2263  bool doInsert;
2264  for ( k= 0; k < iVO->rows(); k++)
2265  {
2266    //mprPROTInl(" ------------ var:",(*iVO)[k]);
2267    for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2268    {
2269      //mprPROTPnl("testing monom",resVectorList[j].mon);
2270      if ( resVectorList[j].elementOfS == SFREE )
2271      {
2272        //mprPROTnl("\tfree");
2273        if ( pDivisibleBy2( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[k] ], resVectorList[j].mon ) )
2274        {
2275          //mprPROTPnl("\tdivisible by ",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[k] ]);
2276          doInsert=TRUE;
2277          for ( i= 0; i < k; i++ )
2278          {
2279            //mprPROTPnl("\tchecking db ",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ]);
2280            if ( pDivisibleBy2( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ], resVectorList[j].mon ) )
2281            {
2282              //mprPROTPnl("\t and divisible by",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ]);
2283              doInsert=FALSE;
2284              break;
2285            }
2286          }
2287          if ( doInsert )
2288          {
2289            //mprPROTInl("\t------------------> S ",(*iVO)[k]);
2290            resVectorList[j].elementOfS= (*iVO)[k];
2291            resVectorList[j].dividedBy= pCopy( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ] );
2292          }
2293        }
2294      }
2295    }
2296  }
2297
2298  // size of submatrix M', equal to number of nonreduced monoms
2299  // (size of matrix M is equal to number of monoms=numVectors)
2300  subSize= 0;
2301  int sub;
2302  for ( i= 0; i < polyDegs->rows(); i++ )
2303  {
2304    sub= 1;
2305    for ( k= 0; k < polyDegs->rows(); k++ )
2306      if ( i != k ) sub*= (*polyDegs)[k];
2307    subSize+= sub;
2308  }
2309  subSize= numVectors - subSize;
2310
2311  // pDegDiv wieder freigeben!
2312  idDelete( &pDegDiv );
2313
2314#ifdef mprDEBUG_ALL
2315  // Print a list of monoms and their properties
2316  PrintS("// \n");
2317  for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2318  {
2319    Print("// %s, S(%d),  db ",
2320          resVectorList[j].isReduced?"reduced":"nonreduced",
2321          resVectorList[j].elementOfS);
2322    pWrite0(resVectorList[j].dividedBy);
2323    PrintS("  monom ");
2324    pWrite(resVectorList[j].mon);
2325  }
2326  Print("// size: %d, subSize: %d\n",numVectors,subSize);
2327#endif
2328}
2329
2330void resMatrixDense::generateBaseData()
2331{
2332  int k,j,i;
2333  number matEntry;
2334  poly pmatchPos;
2335  poly pi,factor,pmp;
2336
2337  // holds the degrees of F0, F1, ..., Fn
2338  intvec polyDegs( IDELEMS(gls) );
2339  for ( k= 0; k < IDELEMS(gls); k++ )
2340    polyDegs[k]= pTotaldegree( (gls->m)[k] );
2341
2342  // the internal Variable Ordering
2343  // make sure that the homogenization variable goes last!
2344  intvec iVO( pVariables );
2345  if ( linPolyS != SNONE )
2346  {
2347    iVO[pVariables - 1]= linPolyS;
2348    int p=0;
2349    for ( k= pVariables - 1; k >= 0; k-- )
2350    {
2351      if ( k != linPolyS )
2352      {
2353        iVO[p]= k;
2354        p++;
2355      }
2356    }
2357  }
2358  else
2359  {
2360    linPolyS= 0;
2361    for ( k= 0; k < pVariables; k++ )
2362      iVO[k]= pVariables - k - 1;
2363  }
2364
2365  // the critical degree d= sum( deg(Fi) ) - n
2366  int sumDeg= 0;
2367  for ( k= 0; k < polyDegs.rows(); k++ )
2368    sumDeg+= polyDegs[k];
2369  sumDeg-= polyDegs.rows() - 1;
2370
2371  // generate the base data
2372  generateMonomData( sumDeg, &polyDegs, &iVO );
2373
2374  // generate "matrix"
2375  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2376  {
2377    if ( resVectorList[k].elementOfS != linPolyS )
2378    {
2379      // column k is a normal column with numerical or symbolic entries
2380      // init stuff
2381      resVectorList[k].numColParNr= NULL;
2382      resVectorList[k].numColVectorSize= numVectors;
2383      resVectorList[k].numColVector= (number *)omAlloc( numVectors*sizeof( number ) );
2384      for ( i= 0; i < numVectors; i++ ) resVectorList[k].numColVector[i]= nInit(0);
2385
2386      // compute row poly
2387      poly pi= pMult( pCopy( (gls->m)[ resVectorList[k].elementOfS ] ) , pCopy( resVectorList[k].mon ) );
2388      pi= pDivideM( pCopy( pi ), pCopy( resVectorList[k].dividedBy ) );
2389
2390      // fill in "matrix"
2391      while ( pi != NULL )
2392      {
2393        matEntry= nCopy(pGetCoeff(pi));
2394        pmatchPos= pHead0( pi );
2395        pSetCoeff0( pmatchPos, nInit(1) );
2396
2397        for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2398          if ( pEqual( pmatchPos, resVectorList[i].mon ) )
2399            break;
2400
2401        resVectorList[k].numColVector[numVectors - i - 1] = nCopy(matEntry);
2402
2403        pDelete( &pmatchPos );
2404        nDelete( &matEntry );
2405
2406        pIter( pi );
2407      }
2408      pDelete( &pi );
2409    }
2410    else
2411    {
2412      // column is a special column, i.e. is generated by S0 and F0
2413      // safe only the positions of the ui's in the column
2414      //mprPROTInl(" setup of numColParNr ",k);
2415      resVectorList[k].numColVectorSize= 0;
2416      resVectorList[k].numColVector= NULL;
2417      resVectorList[k].numColParNr= (int *)omAlloc0( (pVariables+1) * sizeof(int) );
2418
2419      pi= (gls->m)[ resVectorList[k].elementOfS ];
2420      factor= pDivideM( pCopy( resVectorList[k].mon ), pCopy( resVectorList[k].dividedBy ) );
2421
2422      j=0;
2423      while ( pi  != NULL )
2424      { // fill in "matrix"
2425        pmp= pMult( pCopy( factor ), pHead( pi ) );
2426        pTest( pmp );
2427
2428        for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2429          if ( pEqual( pmp, resVectorList[i].mon ) )
2430            break;
2431
2432        resVectorList[k].numColParNr[j]= i;
2433        pDelete( &pmp );
2434        pIter( pi );
2435        j++;
2436      }
2437      pDelete( &pi );
2438      pDelete( &factor );
2439    }
2440  } // for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2441
2442  mprSTICKYPROT2(" size of matrix:    %d\n",numVectors);
2443  mprSTICKYPROT2(" size of submatrix: %d\n",subSize);
2444
2445  // create the matrix M
2446  createMatrix();
2447 
2448}
2449
2450resVector *resMatrixDense::getMVector(int i)
2451{
2452  assume( i >= 0 && i < numVectors );
2453  return &resVectorList[i];
2454}
2455
2456const ideal resMatrixDense::getMatrix()
2457{
2458  int k,i,j;
2459
2460  // copy matrix
2461  matrix resmat= mpNew(numVectors,numVectors);
2462  for (i=1; i <= numVectors; i++)
2463  {
2464    for (j=1; j <= numVectors; j++ )
2465    {
2466      if ( (MATELEM(m,i,j)!=NULL)
2467      && (!nIsZero(pGetCoeff(MATELEM(m,i,j)))) )
2468      {
2469        MATELEM(resmat,i,j)= pCopy( MATELEM(m,i,j) );
2470      }
2471    }
2472  }
2473  for (i=0; i < numVectors; i++)
2474  {
2475    if ( resVectorList[i].elementOfS == linPolyS )
2476    {
2477      for (j=1; j <= pVariables; j++ )
2478      {
2479        if ( MATELEM(resmat,numVectors-i,
2480                     numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1])!=NULL )
2481          pDelete( &MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]) );
2482        MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1])= pOne();
2483        // FIX ME
2484        if ( true )
2485        {
2486          pSetCoeff( MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]), nPar(j) );
2487        }
2488        else
2489        {
2490          pSetExp( MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]), j, 1 );
2491          pSetm(MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]));
2492        }
2493      }
2494    }
2495  }
2496
2497  // obachman: idMatrix2Module frees resmat !!
2498  ideal resmod= idMatrix2Module(resmat);
2499  return resmod;
2500}
2501
2502const ideal resMatrixDense::getSubMatrix()
2503{
2504  int k,i,j,l;
2505  resVector *vecp;
2506
2507  // generate quadratic matrix resmat of size subSize
2508  matrix resmat= mpNew( subSize, subSize );
2509
2510  j=1;
2511  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2512  {
2513    vecp= getMVector(k);
2514    if ( vecp->isReduced ) continue;
2515    l=1;
2516    for ( i= numVectors - 1; i >= 0; i-- )
2517    {
2518      if ( getMVector(i)->isReduced ) continue;
2519      if ( !nIsZero(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)) )
2520      {
2521        MATELEM(resmat,j,l)= pCopy( vecp->getElem(numVectors-i-1) );
2522      }
2523      l++;
2524    }
2525    j++;
2526  }
2527
2528  // obachman: idMatrix2Module frees resmat !!
2529  ideal resmod= idMatrix2Module(resmat);
2530  return resmod;
2531}
2532
2533const number resMatrixDense::getDetAt( const number* evpoint )
2534{
2535  int k,i,j;
2536
2537  // copy evaluation point into matrix
2538  // p0, p1, ..., pn replace u0, u1, ..., un
2539  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2540  {
2541    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2542    {
2543      for ( i= 0; i < pVariables; i++ )
2544      {
2545        pSetCoeff( MATELEM(m,numVectors-k,numVectors-(getMVector(k)->numColParNr)[i]),
2546                   nCopy(evpoint[i]) );
2547      }
2548    }
2549  }
2550
2551  mprSTICKYPROT(ST__DET);
2552
2553  // evaluate determinant of matrix m using factory singclap_det
2554#ifdef HAVE_FACTORY
2555  poly res= singclap_det( m );
2556#else
2557  poly res= NULL;
2558#endif
2559
2560  // avoid errors for det==0
2561  number numres;
2562  if ( (res!=NULL)  && (!nIsZero(pGetCoeff( res ))) )
2563  {
2564    numres= nCopy( pGetCoeff( res ) );
2565  }
2566  else
2567  {
2568    numres= nInit(0);
2569    mprPROT("0");
2570  }
2571  pDelete( &res );
2572
2573  mprSTICKYPROT(ST__DET);
2574
2575  return( numres );
2576}
2577
2578const number resMatrixDense::getSubDet()
2579{
2580  int k,i,j,l;
2581  resVector *vecp;
2582
2583  // generate quadratic matrix mat of size subSize
2584  matrix mat= mpNew( subSize, subSize );
2585
2586  for ( i= 1; i <= MATROWS( mat ); i++ )
2587  {
2588    for ( j= 1; j <= MATCOLS( mat ); j++ )
2589    {
2590      MATELEM(mat,i,j)= pInit();
2591      pSetCoeff0( MATELEM(mat,i,j), nInit(0) );
2592    }
2593  }
2594  j=1;
2595  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2596  {
2597    vecp= getMVector(k);
2598    if ( vecp->isReduced ) continue;
2599    l=1;
2600    for ( i= numVectors - 1; i >= 0; i-- )
2601    {
2602      if ( getMVector(i)->isReduced ) continue;
2603      if ( vecp->getElemNum(numVectors - i - 1) && !nIsZero(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)) )
2604      {
2605        pSetCoeff(MATELEM(mat, j , l ), nCopy(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)));
2606      }
2607      /* else
2608      {
2609           MATELEM(mat, j , l )= pOne();
2610           pSetCoeff(MATELEM(mat, j , l ), nInit(0) );
2611      }
2612      */
2613      l++;
2614    }
2615    j++;
2616  }
2617
2618#ifdef HAVE_FACTORY
2619  poly res= singclap_det( mat );
2620#else
2621  poly res= NULL;
2622#endif
2623
2624  number numres;
2625  if ((res != NULL) && (!nIsZero(pGetCoeff( res ))) )
2626  {
2627    numres= nCopy(pGetCoeff( res ));
2628  }
2629  else
2630  {
2631    numres= nInit(0);
2632  }
2633  pDelete( &res );
2634  return numres;
2635}
2636//<--
2637
2638//-----------------------------------------------------------------------------
2639//-------------- uResultant ---------------------------------------------------
2640//-----------------------------------------------------------------------------
2641
2642#define MAXEVPOINT 1000000 // 0x7fffffff
2643//#define MPR_MASI
2644
2645//-> unsigned long over(unsigned long n,unsigned long d)
2646// Calculates (n+d \over d) using gmp functionality
2647//
2648unsigned long over( const unsigned long n , const unsigned long d )
2649{ // (d+n)! / ( d! n! )
2650  mpz_t res;
2651  mpz_init(res);
2652  mpz_t m,md,mn;
2653  mpz_init(m);mpz_set_ui(m,1);
2654  mpz_init(md);mpz_set_ui(md,1);
2655  mpz_init(mn);mpz_set_ui(mn,1);
2656
2657  mpz_fac_ui(m,n+d);
2658  mpz_fac_ui(md,d);
2659  mpz_fac_ui(mn,n);
2660
2661  mpz_mul(res,md,mn);
2662  mpz_tdiv_q(res,m,res);
2663
2664  mpz_clear(m);mpz_clear(md);mpz_clear(mn);
2665
2666  unsigned long result = mpz_get_ui(res);
2667  mpz_clear(res);
2668
2669  return result;
2670}
2671//<-
2672
2673//-> uResultant::*
2674uResultant::uResultant( const ideal _gls, const resMatType _rmt, BOOLEAN extIdeal )
2675  : rmt( _rmt )
2676{
2677  if ( extIdeal )
2678  {
2679    // extend given ideal by linear poly F0=u0x0 + u1x1 +...+ unxn
2680    gls= extendIdeal( _gls, linearPoly( rmt ), rmt );
2681    n= IDELEMS( gls );
2682  }
2683  else
2684    gls= idCopy( _gls );
2685
2686  switch ( rmt )
2687  {
2688  case sparseResMat:
2689    resMat= new resMatrixSparse( gls );
2690    break;
2691  case denseResMat:
2692#ifdef HAVE_FACTORY
2693    resMat= new resMatrixDense( gls );
2694    break;
2695#endif
2696  default:
2697    WerrorS("uResultant::uResultant: Unknown resultant matrix type choosen!");
2698  }
2699}
2700
2701uResultant::~uResultant( )
2702{
2703  delete resMat;
2704}
2705
2706ideal uResultant::extendIdeal( const ideal gls, poly linPoly, const resMatType rmt )
2707{
2708  ideal newGls= idCopy( gls );
2709  newGls->m= (poly *)omReallocSize( newGls->m,
2710                              IDELEMS(gls) * sizeof(poly),
2711                              (IDELEMS(gls) + 1) * sizeof(poly) );
2712  IDELEMS(newGls)++;
2713
2714  switch ( rmt )
2715  {
2716  case sparseResMat:
2717  case denseResMat:
2718    {
2719      int i;
2720      for ( i= IDELEMS(newGls)-1; i > 0; i-- )
2721      {
2722        newGls->m[i]= newGls->m[i-1];
2723      }
2724      newGls->m[0]= linPoly;
2725    }
2726    break;
2727  default:
2728    WerrorS("uResultant::extendIdeal: Unknown resultant matrix type choosen!");
2729  }
2730
2731  return( newGls );
2732}
2733
2734poly uResultant::linearPoly( const resMatType rmt )
2735{
2736  int i,j;
2737
2738  poly newlp= pOne();
2739  poly actlp, rootlp= newlp;
2740
2741  for ( i= 1; i <= pVariables; i++ )
2742  {
2743    actlp= newlp;
2744    pSetExp( actlp, i, 1 );
2745    pSetm( actlp );
2746    newlp= pOne();
2747    actlp->next= newlp;
2748  }
2749  actlp->next= NULL;
2750  pDelete( &newlp );
2751
2752  if ( rmt == sparseResMat )
2753  {
2754    newlp= pOne();
2755    actlp->next= newlp;
2756    newlp->next= NULL;
2757  }
2758  return ( rootlp );
2759}
2760
2761poly uResultant::interpolateDense( const number subDetVal )
2762{
2763  int i,j,p;
2764  long tdg;
2765
2766  // D is a Polynom homogeneous in the coeffs of F0 and of degree tdg = d0*d1*...*dn
2767  tdg= resMat->getDetDeg();
2768
2769  // maximum number of terms in polynom D (homogeneous, of degree tdg)
2770  // long mdg= (facul(tdg+n-1) / facul( tdg )) / facul( n - 1 );
2771  long mdg= over( n-1, tdg );
2772
2773  // maxiaml number of terms in a polynom of degree tdg
2774  long l=(long)pow( tdg+1, n );
2775
2776#ifdef mprDEBUG_PROT
2777  Print("// total deg of D: tdg %d\n",tdg);
2778  Print("// maximum number of terms in D: mdg: %d\n",mdg);
2779  Print("// maximum number of terms in polynom of deg tdg: l %d\n",l);
2780#endif
2781
2782  // we need mdg results of D(p0,p1,...,pn)
2783  number *presults;
2784  presults= (number *)omAlloc( mdg * sizeof( number ) );
2785  for (i=0; i < mdg; i++) presults[i]= nInit(0);
2786
2787  number *pevpoint= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2788  number *pev= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2789  for (i=0; i < n; i++) pev[i]= nInit(0);
2790
2791  mprPROTnl("// initial evaluation point: ");
2792  // initial evaluatoin point
2793  p=1;
2794  for (i=0; i < n; i++)
2795  {
2796    // init pevpoint with primes 3,5,7,11, ...
2797    p= nextPrime( p );
2798    pevpoint[i]=nInit( p );
2799    nTest(pevpoint[i]);
2800    mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2801  }
2802
2803  // evaluate the determinant in the points pev^0, pev^1, ..., pev^mdg
2804  mprPROTnl("// evaluating:");
2805  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2806  {
2807    for (j=0; j < n; j++)
2808    {
2809      nDelete( &pev[j] );
2810      nPower(pevpoint[j],i,&pev[j]);
2811      mprPROTN(" ",pev[j]);
2812    }
2813    mprPROTnl("");
2814
2815    nDelete( &presults[i] );
2816    presults[i]=resMat->getDetAt( pev );
2817
2818    mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV);
2819  }
2820  mprSTICKYPROT("\n");
2821
2822  // now interpolate using vandermode interpolation
2823  mprPROTnl("// interpolating:");
2824  number *ncpoly;
2825  {
2826    vandermonde vm( mdg, n, tdg, pevpoint );
2827    ncpoly= vm.interpolateDense( presults );
2828  }
2829
2830  if ( subDetVal != NULL )
2831  {   // divide by common factor
2832    number detdiv;
2833    for ( i= 0; i <= mdg; i++ )
2834    {
2835      detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
2836      nNormalize( detdiv );
2837      nDelete( &ncpoly[i] );
2838      ncpoly[i]= detdiv;
2839    }
2840  }
2841
2842#ifdef mprDEBUG_ALL
2843  PrintLn();
2844  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2845  {
2846    nPrint(ncpoly[i]); PrintS(" --- ");
2847  }
2848  PrintLn();
2849#endif
2850
2851  // prepare ncpoly for later use
2852  number nn=nInit(0);
2853  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2854  {
2855    if ( nEqual(ncpoly[i],nn) )
2856    {
2857      nDelete( &ncpoly[i] );
2858      ncpoly[i]=NULL;
2859    }
2860  }
2861  nDelete( &nn );
2862
2863  // create poly presenting the determinat of the uResultant
2864  intvec exp( n );
2865  for ( i= 0; i < n; i++ ) exp[i]=0;
2866
2867  poly result= NULL;
2868
2869  long sum=0;
2870  long c=0;
2871
2872  for ( i=0; i < l; i++ )
2873  {
2874    if ( sum == tdg )
2875    {
2876      if ( !nIsZero(ncpoly[c]) )
2877      {
2878        poly p= pOne();
2879        if ( rmt == denseResMat )
2880        {
2881          for ( j= 0; j < n; j++ ) pSetExp( p, j+1, exp[j] );
2882        }
2883        else if ( rmt == sparseResMat )
2884        {
2885          for ( j= 1; j < n; j++ ) pSetExp( p, j, exp[j] );
2886        }
2887        pSetCoeff( p, ncpoly[c] );
2888        pSetm( p );
2889        if (result!=NULL) result= pAdd( result, p );
2890        else result=  p;
2891      }
2892      c++;
2893    }
2894    sum=0;
2895    exp[0]++;
2896    for ( j= 0; j < n - 1; j++ )
2897    {
2898      if ( exp[j] > tdg )
2899      {
2900        exp[j]= 0;
2901        exp[j + 1]++;
2902      }
2903      sum+=exp[j];
2904    }
2905    sum+=exp[n-1];
2906  }
2907
2908  pTest( result );
2909
2910  return result;
2911}
2912
2913rootContainer ** uResultant::interpolateDenseSP( BOOLEAN matchUp, const number subDetVal )
2914{
2915  int i,j,p,uvar;
2916  long tdg;
2917  int loops= (matchUp?n-2:n-1);
2918
2919  mprPROTnl("uResultant::interpolateDenseSP");
2920
2921  tdg= resMat->getDetDeg();
2922
2923  // evaluate D in tdg+1 distinct points, so
2924  // we need tdg+1 results of D(p0,1,0,...,0) =
2925  //              c(0)*u0^tdg + c(1)*u0^tdg-1 + ... + c(tdg-1)*u0 + c(tdg)
2926  number *presults;
2927  presults= (number *)omAlloc( (tdg + 1) * sizeof( number ) );
2928  for ( i=0; i <= tdg; i++ ) presults[i]= nInit(0);
2929
2930  rootContainer ** roots;
2931  roots= (rootContainer **) omAlloc( loops * sizeof(rootContainer*) );
2932  for ( i=0; i < loops; i++ ) roots[i]= new rootContainer(); // 0..n-2
2933
2934  number *pevpoint= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2935  for (i=0; i < n; i++) pevpoint[i]= nInit(0);
2936
2937  number *pev= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2938  for (i=0; i < n; i++) pev[i]= nInit(0);
2939
2940  // now we evaluate D(u0,-1,0,...0), D(u0,0,-1,0,...,0), ..., D(u0,0,..,0,-1)
2941  // or D(u0,k1,k2,0,...,0), D(u0,k1,k2,k3,0,...,0), ..., D(u0,k1,k2,k3,...,kn)
2942  // this gives us n-1 evaluations
2943  p=3;
2944  for ( uvar= 0; uvar < loops; uvar++ )
2945  {
2946    // generate initial evaluation point
2947    if ( matchUp )
2948    {
2949      for (i=0; i < n; i++)
2950      {
2951        // prime(random number) between 1 and MAXEVPOINT
2952        nDelete( &pevpoint[i] );
2953        if ( i == 0 )
2954        {
2955          //p= nextPrime( p );
2956          pevpoint[i]= nInit( p );
2957        }
2958        else if ( i <= uvar + 2 )
2959        {
2960          pevpoint[i]=nInit(1+siRand()%MAXEVPOINT);
2961          //pevpoint[i]=nInit(383);
2962        }
2963        else
2964          pevpoint[i]=nInit(0);
2965        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2966      }
2967    }
2968    else
2969    {
2970      for (i=0; i < n; i++)
2971      {
2972        // init pevpoint with  prime,0,...0,1,0,...,0
2973        nDelete( &pevpoint[i] );
2974        if ( i == 0 )
2975        {
2976          //p=nextPrime( p );
2977          pevpoint[i]=nInit( p );
2978        }
2979        else
2980        {
2981          if ( i == (uvar + 1) ) pevpoint[i]= nInit(-1);
2982          else pevpoint[i]= nInit(0);
2983        }
2984        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2985      }
2986    }
2987
2988    // prepare aktual evaluation point
2989    for (i=0; i < n; i++)
2990    {
2991      nDelete( &pev[i] );
2992      pev[i]= nCopy( pevpoint[i] );
2993    }
2994    // evaluate the determinant in the points pev^0, pev^1, ..., pev^tdg
2995    for ( i=0; i <= tdg; i++ )
2996    {
2997      nDelete( &pev[0] );
2998      nPower(pevpoint[0],i,&pev[0]);          // new evpoint
2999
3000      nDelete( &presults[i] );
3001      presults[i]=resMat->getDetAt( pev );   // evaluate det at point evpoint
3002
3003      mprPROTNnl("",presults[i]);
3004
3005      mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV);
3006      mprPROTI("",tdg-i);
3007    }
3008    mprSTICKYPROT("\n");
3009
3010    // now interpolate
3011    vandermonde vm( tdg + 1, 1, tdg, pevpoint, FALSE );
3012    number *ncpoly= vm.interpolateDense( presults );
3013
3014    if ( subDetVal != NULL )
3015    {  // divide by common factor
3016      number detdiv;
3017      for ( i= 0; i <= tdg; i++ )
3018      {
3019        detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
3020        nNormalize( detdiv );
3021        nDelete( &ncpoly[i] );
3022        ncpoly[i]= detdiv;
3023      }
3024    }
3025
3026#ifdef mprDEBUG_ALL
3027    PrintLn();
3028    for ( i=0; i <= tdg; i++ )
3029    {
3030      nPrint(ncpoly[i]); PrintS(" --- ");
3031    }
3032    PrintLn();
3033#endif
3034
3035    // save results
3036    roots[uvar]->fillContainer( ncpoly, pevpoint, uvar+1, tdg,
3037                                (matchUp?rootContainer::cspecialmu:rootContainer::cspecial),
3038                                loops );
3039  }
3040
3041  // free some stuff: pev, presult
3042  for ( i=0; i < n; i++ ) nDelete( pev + i );
3043  omFreeSize( (ADDRESS)pev, n * sizeof( number ) );
3044
3045  for ( i=0; i <= tdg; i++ ) nDelete( presults+i );
3046  omFreeSize( (ADDRESS)presults, (tdg + 1) * sizeof( number ) );
3047
3048  return roots;
3049}
3050
3051rootContainer ** uResultant::specializeInU( BOOLEAN matchUp, const number subDetVal )
3052{
3053  int i,j,p,uvar;
3054  long tdg;
3055  poly pures,piter;
3056  int loops=(matchUp?n-2:n-1);
3057
3058  mprPROTnl("uResultant::specializeInU");
3059
3060  tdg= resMat->getDetDeg();
3061
3062  rootContainer ** roots;
3063  roots= (rootContainer **) omAlloc( loops * sizeof(rootContainer*) );
3064  for ( i=0; i < loops; i++ ) roots[i]= new rootContainer(); // 0..n-2
3065
3066  number *pevpoint= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
3067  for (i=0; i < n; i++) pevpoint[i]= nInit(0);
3068
3069  // now we evaluate D(u0,-1,0,...0), D(u0,0,-1,0,...,0), ..., D(u0,0,..,0,-1)
3070  // or D(u0,k1,k2,0,...,0), D(u0,k1,k2,k3,0,...,0), ..., D(u0,k1,k2,k3,...,kn)
3071  p=3;
3072  for ( uvar= 0; uvar < loops; uvar++ )
3073  {
3074    // generate initial evaluation point
3075    if ( matchUp )
3076    {
3077      for (i=0; i < n; i++)
3078      {
3079        // prime(random number) between 1 and MAXEVPOINT
3080        nDelete( &pevpoint[i] );
3081        if ( i <= uvar + 2 )
3082        {
3083          pevpoint[i]=nInit(1+siRand()%MAXEVPOINT);
3084          //pevpoint[i]=nInit(383);
3085        } else pevpoint[i]=nInit(0);
3086        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
3087      }
3088    }
3089    else
3090    {
3091      for (i=0; i < n; i++)
3092      {
3093        // init pevpoint with  prime,0,...0,-1,0,...,0
3094        nDelete( &(pevpoint[i]) );
3095        if ( i == (uvar + 1) ) pevpoint[i]= nInit(-1);
3096        else pevpoint[i]= nInit(0);
3097        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
3098      }
3099    }
3100
3101    pures= resMat->getUDet( pevpoint );
3102
3103    number *ncpoly= (number *)omAlloc( (tdg+1) * sizeof(number) );
3104
3105#ifdef MPR_MASI
3106    BOOLEAN masi=true;
3107#endif
3108
3109    piter= pures;
3110    for ( i= tdg; i >= 0; i-- )
3111    {
3112      //if ( piter ) Print("deg %d, pDeg(piter) %d\n",i,pTotaldegree(piter));
3113      if ( piter && pTotaldegree(piter) == i )
3114      {
3115        ncpoly[i]= nCopy( pGetCoeff( piter ) );
3116        pIter( piter );
3117#ifdef MPR_MASI
3118        masi=false;
3119#endif
3120      }
3121      else
3122      {
3123        ncpoly[i]= nInit(0);
3124      }
3125      mprPROTNnl("", ncpoly[i] );
3126    }
3127#ifdef MPR_MASI
3128    if ( masi ) mprSTICKYPROT("MASI");
3129#endif
3130
3131    mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV); // .
3132
3133    if ( subDetVal != NULL ) {  // divide by common factor
3134      number detdiv;
3135      for ( i= 0; i <= tdg; i++ )
3136      {
3137        detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
3138        nNormalize( detdiv );
3139        nDelete( &ncpoly[i] );
3140        ncpoly[i]= detdiv;
3141      }
3142    }
3143
3144    pDelete( &pures );
3145
3146    // save results
3147    roots[uvar]->fillContainer( ncpoly, pevpoint, uvar+1, tdg,
3148                                (matchUp?rootContainer::cspecialmu:rootContainer::cspecial),
3149                                loops );
3150  }
3151
3152  mprSTICKYPROT("\n");
3153
3154  // free some stuff: pev, presult
3155  for ( i=0; i < n; i++ ) nDelete( pevpoint + i );
3156  omFreeSize( (ADDRESS)pevpoint, n * sizeof( number ) );
3157
3158  return roots;
3159}
3160
3161int uResultant::nextPrime( int i )
3162{
3163  int init=i;
3164  i+=2;
3165  int j= IsPrime( i );
3166  while ( j <= init )
3167  {
3168    i+=2;
3169    j= IsPrime( i );
3170  }
3171  return j;
3172}
3173//<-
3174
3175//-----------------------------------------------------------------------------
3176
3177//-> loNewtonPolytope(...)
3178ideal loNewtonPolytope( const ideal id )
3179{
3180  simplex * LP;
3181  int i;
3182  int n,totverts,idelem;
3183  ideal idr;
3184
3185  n= pVariables;
3186  idelem= IDELEMS(id);  // should be n+1
3187
3188  totverts = 0;
3189  for( i=0; i < idelem; i++) totverts += pLength( (id->m)[i] );
3190
3191  LP = new simplex( idelem+totverts*2+5, totverts+5 ); // rows, cols
3192
3193  // evaluate convex hull for supports of id
3194  convexHull chnp( LP );
3195  idr = chnp.newtonPolytopesI( id );
3196
3197  delete LP;
3198
3199  return idr;
3200}
3201//<-
3202
3203//%e
3204
3205//-----------------------------------------------------------------------------
3206
3207// local Variables: ***
3208// folded-file: t ***
3209// compile-command-1: "make installg" ***
3210// compile-command-2: "make install" ***
3211// End: ***
3212
3213// in folding: C-c x
3214// leave fold: C-c y
3215//   foldmode: F10
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.