[35aab3] | 1 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 2 | // GMPrat.cc |
---|
| 3 | // begin of file |
---|
| 4 | // originally written by Gerd Sussner, sussner@mi.uni-erlangen.de |
---|
| 5 | // copied by Stephan Endrass, endrass@mathematik.uni-mainz.de |
---|
| 6 | // 23.7.99 |
---|
| 7 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 8 | |
---|
| 9 | #define GMPRAT_CC |
---|
| 10 | |
---|
[16f511] | 11 | #ifdef HAVE_CONFIG_H |
---|
[762407] | 12 | #include "config.h" |
---|
[16f511] | 13 | #endif /* HAVE_CONFIG_H */ |
---|
[599326] | 14 | #include <kernel/mod2.h> |
---|
[35aab3] | 15 | |
---|
| 16 | #ifdef HAVE_SPECTRUM |
---|
| 17 | |
---|
| 18 | #ifdef GMPRAT_PRINT |
---|
| 19 | #include <iostream.h> |
---|
| 20 | #ifndef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
| 21 | #include <stdio.h> |
---|
| 22 | #endif |
---|
| 23 | #endif |
---|
| 24 | |
---|
| 25 | #include <stdlib.h> |
---|
| 26 | #include <math.h> |
---|
| 27 | #include <ctype.h> |
---|
| 28 | #include <string.h> |
---|
| 29 | |
---|
[599326] | 30 | #include <kernel/GMPrat.h> |
---|
[35aab3] | 31 | |
---|
| 32 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 33 | // Miscellaneous |
---|
| 34 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 35 | |
---|
| 36 | Rational Rational::save; // dummy variable |
---|
| 37 | |
---|
| 38 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 39 | // disconnect a rational from its reference |
---|
| 40 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 41 | |
---|
| 42 | void Rational::disconnect( ) |
---|
| 43 | { |
---|
| 44 | if( p->n>1) |
---|
| 45 | { |
---|
| 46 | p->n--; |
---|
| 47 | p = new rep; |
---|
| 48 | } |
---|
| 49 | else |
---|
| 50 | { |
---|
| 51 | mpq_clear(p->rat); |
---|
| 52 | } |
---|
| 53 | mpq_init(p->rat); |
---|
| 54 | } |
---|
| 55 | |
---|
| 56 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 57 | // Constructors |
---|
| 58 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 59 | |
---|
| 60 | Rational::Rational( ) |
---|
| 61 | { |
---|
| 62 | p = new rep; |
---|
| 63 | mpq_init( p->rat ); |
---|
| 64 | } |
---|
| 65 | |
---|
| 66 | Rational::Rational( int a ) |
---|
| 67 | { |
---|
| 68 | p = new rep; |
---|
[e5af4f0] | 69 | mpq_init( p->rat ); |
---|
| 70 | mpq_set_si( p->rat,(long)a,1 ); |
---|
[35aab3] | 71 | } |
---|
| 72 | |
---|
| 73 | Rational::Rational( const Rational& a ) |
---|
| 74 | { |
---|
| 75 | a.p->n++; |
---|
| 76 | p=a.p; |
---|
| 77 | } |
---|
| 78 | |
---|
| 79 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 80 | // Constructors with two arguments: numerator and denominator |
---|
| 81 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 82 | |
---|
| 83 | Rational::Rational(const Rational& a, const Rational& b) |
---|
| 84 | { |
---|
| 85 | p=new rep; |
---|
| 86 | mpq_init(p->rat); |
---|
| 87 | mpq_div(p->rat, a.p->rat, b.p->rat); |
---|
| 88 | } |
---|
| 89 | |
---|
| 90 | Rational::Rational(int a, int b) |
---|
| 91 | { |
---|
| 92 | if (b<0) a=-a; |
---|
| 93 | p=new rep; |
---|
[e5af4f0] | 94 | mpq_init(p->rat); |
---|
| 95 | mpq_set_si(p->rat,(long) a,(unsigned long) abs(b)); |
---|
[35aab3] | 96 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
| 97 | } |
---|
| 98 | |
---|
| 99 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 100 | // Destructor |
---|
| 101 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 102 | |
---|
| 103 | Rational::~Rational() |
---|
| 104 | { |
---|
[7bf4b7] | 105 | if (--(p->n)==0) |
---|
| 106 | { |
---|
[35aab3] | 107 | mpq_clear(p->rat); |
---|
| 108 | delete p; |
---|
| 109 | } |
---|
| 110 | } |
---|
| 111 | |
---|
| 112 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 113 | // Assignment operators |
---|
| 114 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 115 | |
---|
| 116 | Rational& Rational::operator=(int a) |
---|
| 117 | { |
---|
| 118 | disconnect(); |
---|
[7bf4b7] | 119 | mpq_set_si(p->rat,(long) a,1); |
---|
[35aab3] | 120 | return *this; |
---|
| 121 | } |
---|
| 122 | |
---|
| 123 | Rational& Rational::operator=(const Rational& a) |
---|
| 124 | { |
---|
| 125 | a.p->n++; |
---|
[7bf4b7] | 126 | if (--(p->n)==0) |
---|
| 127 | { |
---|
[35aab3] | 128 | mpq_clear(p->rat); |
---|
| 129 | delete p; |
---|
| 130 | } |
---|
| 131 | p=a.p; |
---|
| 132 | return *this; |
---|
| 133 | } |
---|
| 134 | |
---|
| 135 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 136 | // Numerator and denominator |
---|
| 137 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 138 | |
---|
| 139 | Rational Rational::get_num( ) |
---|
| 140 | { |
---|
| 141 | Rational erg; |
---|
| 142 | |
---|
| 143 | mpq_set_num( erg.p->rat,mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
| 144 | |
---|
| 145 | return erg; |
---|
| 146 | } |
---|
| 147 | |
---|
| 148 | int Rational::get_num_si( ) |
---|
| 149 | { |
---|
| 150 | return mpz_get_si( mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
| 151 | } |
---|
| 152 | |
---|
| 153 | Rational Rational::get_den( ) |
---|
| 154 | { |
---|
| 155 | Rational erg; |
---|
| 156 | |
---|
| 157 | mpq_set_num( erg.p->rat,mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
| 158 | |
---|
| 159 | return erg; |
---|
| 160 | } |
---|
| 161 | |
---|
| 162 | int Rational::get_den_si( ) |
---|
| 163 | { |
---|
| 164 | return mpz_get_si( mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
| 165 | } |
---|
| 166 | |
---|
| 167 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 168 | // Casting |
---|
| 169 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 170 | |
---|
| 171 | Rational::operator int() |
---|
| 172 | { |
---|
[7bf4b7] | 173 | mpz_t h; |
---|
| 174 | long ret_val; |
---|
[35aab3] | 175 | |
---|
| 176 | mpz_init(h); |
---|
| 177 | mpz_tdiv_q(h,mpq_numref(p->rat),mpq_denref(p->rat)); |
---|
| 178 | ret_val=mpz_get_si(h); |
---|
| 179 | mpz_clear(h); |
---|
| 180 | |
---|
| 181 | return ret_val; |
---|
| 182 | } |
---|
| 183 | |
---|
| 184 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 185 | // Unary minus |
---|
| 186 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 187 | |
---|
| 188 | Rational |
---|
| 189 | Rational::operator-() |
---|
| 190 | { |
---|
[7bf4b7] | 191 | Rational erg; |
---|
[35aab3] | 192 | |
---|
| 193 | mpq_neg(erg.p->rat,p->rat); |
---|
| 194 | return erg; |
---|
| 195 | } |
---|
| 196 | |
---|
| 197 | Rational operator - ( const Rational &r ) |
---|
| 198 | { |
---|
[7bf4b7] | 199 | Rational erg; |
---|
[35aab3] | 200 | |
---|
| 201 | mpq_neg(erg.p->rat,r.p->rat); |
---|
| 202 | return erg; |
---|
| 203 | } |
---|
| 204 | |
---|
| 205 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 206 | // Inverse |
---|
| 207 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 208 | |
---|
| 209 | Rational |
---|
| 210 | Rational::operator~() |
---|
| 211 | { |
---|
[7bf4b7] | 212 | Rational erg; |
---|
[35aab3] | 213 | |
---|
| 214 | mpq_inv(erg.p->rat,p->rat); |
---|
| 215 | return erg; |
---|
| 216 | } |
---|
| 217 | |
---|
| 218 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 219 | // +=, -= ... |
---|
| 220 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 221 | |
---|
| 222 | Rational& |
---|
| 223 | Rational::operator+=(const Rational &a) |
---|
| 224 | { |
---|
| 225 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 226 | disconnect(); |
---|
| 227 | mpq_add(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 228 | return *this; |
---|
| 229 | } |
---|
| 230 | |
---|
| 231 | Rational& |
---|
| 232 | Rational::operator-=(const Rational &a) |
---|
| 233 | { |
---|
| 234 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 235 | disconnect(); |
---|
| 236 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 237 | return *this; |
---|
| 238 | } |
---|
| 239 | |
---|
| 240 | Rational& |
---|
| 241 | Rational::operator*=(const Rational &a) |
---|
| 242 | { |
---|
| 243 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 244 | disconnect(); |
---|
| 245 | mpq_mul(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 246 | return *this; |
---|
| 247 | } |
---|
| 248 | |
---|
| 249 | Rational& |
---|
| 250 | Rational::operator/=(const Rational &a) |
---|
| 251 | { |
---|
| 252 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 253 | disconnect(); |
---|
| 254 | mpq_div(p->rat,save.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 255 | return *this; |
---|
| 256 | } |
---|
| 257 | |
---|
| 258 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 259 | // Increment and decrement |
---|
| 260 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 261 | |
---|
| 262 | Rational& |
---|
| 263 | Rational::operator++() |
---|
| 264 | { |
---|
| 265 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 266 | *this=1; |
---|
| 267 | mpq_add(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
| 268 | return *this; |
---|
| 269 | } |
---|
| 270 | |
---|
| 271 | Rational |
---|
| 272 | Rational::operator++(int) |
---|
| 273 | { |
---|
[7bf4b7] | 274 | Rational erg(*this); |
---|
[35aab3] | 275 | |
---|
| 276 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 277 | *this=1; |
---|
| 278 | mpq_add(p->rat,p->rat,save.p->rat); |
---|
| 279 | return erg; |
---|
| 280 | } |
---|
| 281 | |
---|
| 282 | Rational& |
---|
| 283 | Rational::operator--() |
---|
| 284 | { |
---|
| 285 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 286 | *this=1; |
---|
| 287 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,p->rat); |
---|
| 288 | return *this; |
---|
| 289 | } |
---|
| 290 | |
---|
| 291 | Rational |
---|
| 292 | Rational::operator--(int) |
---|
| 293 | { |
---|
[7bf4b7] | 294 | Rational erg(*this); |
---|
[35aab3] | 295 | |
---|
| 296 | mpq_set(save.p->rat,p->rat); |
---|
| 297 | *this=1; |
---|
| 298 | mpq_sub(p->rat,save.p->rat,p->rat); |
---|
| 299 | return erg; |
---|
| 300 | } |
---|
| 301 | |
---|
| 302 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 303 | // Relational operators |
---|
| 304 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 305 | |
---|
| 306 | bool operator<(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 307 | { |
---|
| 308 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)<0) return true; |
---|
| 309 | return false; |
---|
| 310 | } |
---|
| 311 | |
---|
| 312 | bool operator<=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 313 | { |
---|
| 314 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)>0) return false; |
---|
| 315 | return true; |
---|
| 316 | } |
---|
| 317 | |
---|
| 318 | bool operator>(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 319 | { |
---|
| 320 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)>0) return true; |
---|
| 321 | return false; |
---|
| 322 | } |
---|
| 323 | |
---|
| 324 | bool operator>=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 325 | { |
---|
| 326 | if (mpq_cmp(a.p->rat,b.p->rat)<0) return false; |
---|
| 327 | return true; |
---|
| 328 | } |
---|
| 329 | |
---|
| 330 | bool operator==(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 331 | { |
---|
| 332 | if (mpq_equal(a.p->rat,b.p->rat)) return true; |
---|
| 333 | return false; |
---|
| 334 | } |
---|
| 335 | |
---|
| 336 | bool operator!=(const Rational& a,const Rational& b) |
---|
| 337 | { |
---|
| 338 | if (mpq_equal(a.p->rat,b.p->rat)) return false; |
---|
| 339 | return true; |
---|
| 340 | } |
---|
| 341 | |
---|
| 342 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 343 | // Ostream |
---|
| 344 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 345 | |
---|
| 346 | #ifdef GMPRAT_PRINT |
---|
| 347 | ostream& operator<< (ostream& s,const Rational& a) |
---|
| 348 | { |
---|
| 349 | char *snum,*sdenom; |
---|
| 350 | |
---|
| 351 | snum = mpz_get_str( NULL,10,mpq_numref(a.p->rat) ); |
---|
| 352 | sdenom = mpz_get_str( NULL,10,mpq_denref(a.p->rat) ); |
---|
| 353 | |
---|
| 354 | if( sdenom[0] == '1' && sdenom[1] == '\0' ) |
---|
| 355 | { |
---|
| 356 | #ifdef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
| 357 | s << snum; |
---|
| 358 | #else |
---|
| 359 | fprintf( stdout,snum ); |
---|
| 360 | #endif |
---|
| 361 | } |
---|
| 362 | else |
---|
| 363 | { |
---|
| 364 | #ifdef GMPRAT_IOSTREAM |
---|
| 365 | s << snum << "/" << sdenom; |
---|
| 366 | #else |
---|
| 367 | fprintf( stdout,snum ); |
---|
| 368 | fprintf( stdout,"/" ); |
---|
| 369 | fprintf( stdout,sdenom ); |
---|
| 370 | #endif |
---|
| 371 | } |
---|
| 372 | |
---|
| 373 | //free( snum ); |
---|
| 374 | //free( sdenom ); |
---|
| 375 | |
---|
| 376 | return s; |
---|
| 377 | } |
---|
| 378 | #endif |
---|
| 379 | |
---|
| 380 | unsigned int Rational::length( ) const |
---|
| 381 | { |
---|
| 382 | char *snum = (char*)NULL; |
---|
| 383 | char *sden = (char*)NULL; |
---|
| 384 | |
---|
| 385 | snum = mpz_get_str( snum,10,mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
| 386 | sden = mpz_get_str( sden,10,mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
| 387 | |
---|
| 388 | int length = strlen( snum ); |
---|
| 389 | |
---|
| 390 | if( sden[0] != '1' || sden[1] != '\0' ) length += strlen( sden ) + 1; |
---|
| 391 | |
---|
| 392 | free( snum ); |
---|
| 393 | free( sden ); |
---|
| 394 | |
---|
| 395 | return length; |
---|
| 396 | } |
---|
| 397 | |
---|
| 398 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 399 | // Operators |
---|
| 400 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 401 | |
---|
| 402 | Rational |
---|
| 403 | operator+(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
| 404 | { |
---|
| 405 | Rational |
---|
| 406 | erg(a); |
---|
| 407 | |
---|
| 408 | return erg+=b; |
---|
| 409 | } |
---|
| 410 | |
---|
| 411 | Rational |
---|
| 412 | operator-(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
| 413 | { |
---|
| 414 | Rational |
---|
| 415 | erg(a); |
---|
| 416 | |
---|
| 417 | return erg-=b; |
---|
| 418 | } |
---|
| 419 | |
---|
| 420 | Rational |
---|
| 421 | operator*(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
| 422 | { |
---|
| 423 | Rational |
---|
| 424 | erg(a); |
---|
| 425 | |
---|
| 426 | return erg*=b; |
---|
| 427 | } |
---|
| 428 | |
---|
| 429 | Rational pow( const Rational& a,int e ) |
---|
| 430 | { |
---|
| 431 | Rational erg(1); |
---|
| 432 | |
---|
| 433 | for( int i=0; i<e; i++ ) |
---|
| 434 | { |
---|
| 435 | erg *= a; |
---|
| 436 | } |
---|
| 437 | return erg; |
---|
| 438 | } |
---|
| 439 | |
---|
| 440 | Rational operator/(const Rational& a,const Rational &b) |
---|
| 441 | { |
---|
| 442 | Rational |
---|
| 443 | erg(a); |
---|
| 444 | |
---|
| 445 | return erg/=b; |
---|
| 446 | } |
---|
| 447 | |
---|
| 448 | int sgn(const Rational& a) |
---|
| 449 | { |
---|
| 450 | return mpq_sgn(a.p->rat); |
---|
| 451 | } |
---|
| 452 | |
---|
| 453 | Rational |
---|
| 454 | abs(const Rational& a) |
---|
| 455 | { |
---|
| 456 | Rational |
---|
| 457 | erg; |
---|
| 458 | |
---|
| 459 | if (mpq_sgn(a.p->rat)<0) |
---|
| 460 | mpq_neg(erg.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 461 | else |
---|
| 462 | mpq_set(erg.p->rat,a.p->rat); |
---|
| 463 | return erg; |
---|
| 464 | } |
---|
| 465 | |
---|
| 466 | Rational gcd( const Rational &a,const Rational &b ) |
---|
| 467 | { |
---|
| 468 | if( a == 0 ) |
---|
| 469 | { |
---|
| 470 | if( b == 0 ) |
---|
| 471 | { |
---|
| 472 | return (Rational)1; |
---|
| 473 | } |
---|
| 474 | else |
---|
| 475 | { |
---|
| 476 | return abs( b ); |
---|
| 477 | } |
---|
| 478 | } |
---|
| 479 | else if( b == 0 ) |
---|
| 480 | { |
---|
| 481 | return abs( a ); |
---|
| 482 | } |
---|
| 483 | |
---|
| 484 | Rational erg; |
---|
| 485 | |
---|
| 486 | mpz_gcd( mpq_numref( erg.p->rat ), |
---|
| 487 | mpq_numref( a.p->rat ),mpq_numref( b.p->rat ) ); |
---|
| 488 | mpz_gcd( mpq_denref( erg.p->rat ), |
---|
| 489 | mpq_denref( a.p->rat ),mpq_denref( b.p->rat ) ); |
---|
| 490 | |
---|
| 491 | //mpq_canonicalize( erg.p->rat ); |
---|
| 492 | |
---|
| 493 | return abs( erg ); |
---|
| 494 | } |
---|
| 495 | |
---|
| 496 | Rational gcd( Rational *a,int n ) |
---|
| 497 | { |
---|
| 498 | if( n == 1 ) |
---|
| 499 | { |
---|
| 500 | return a[0]; |
---|
| 501 | } |
---|
| 502 | |
---|
| 503 | Rational g = gcd( a[0],a[1] ); |
---|
| 504 | |
---|
| 505 | for( int i=2; i<n; i++ ) |
---|
| 506 | { |
---|
| 507 | g = gcd( g,a[i] ); |
---|
| 508 | } |
---|
| 509 | |
---|
| 510 | return g; |
---|
| 511 | } |
---|
| 512 | |
---|
| 513 | Rational lcm( const Rational &a,const Rational &b ) |
---|
| 514 | { |
---|
| 515 | if( a == 0 ) |
---|
| 516 | { |
---|
| 517 | return b; |
---|
| 518 | } |
---|
| 519 | else if( b == 0 ) |
---|
| 520 | { |
---|
| 521 | return a; |
---|
| 522 | } |
---|
| 523 | |
---|
| 524 | return a*b/gcd(a,b); |
---|
| 525 | } |
---|
| 526 | |
---|
| 527 | Rational lcm( Rational *a,int n ) |
---|
| 528 | { |
---|
| 529 | if( n == 1 ) |
---|
| 530 | { |
---|
| 531 | return a[0]; |
---|
| 532 | } |
---|
| 533 | |
---|
| 534 | Rational g = lcm( a[0],a[1] ); |
---|
| 535 | |
---|
| 536 | for( int i=2; i<n; i++ ) |
---|
| 537 | { |
---|
| 538 | g = lcm( g,a[i] ); |
---|
| 539 | } |
---|
| 540 | |
---|
| 541 | return g; |
---|
| 542 | } |
---|
| 543 | |
---|
| 544 | double Rational::complexity( ) const |
---|
| 545 | { |
---|
| 546 | double num = mpz_get_d( mpq_numref( p->rat ) ); |
---|
| 547 | double den = mpz_get_d( mpq_denref( p->rat ) ); |
---|
| 548 | |
---|
| 549 | if( num < 0 ) num = -num; |
---|
| 550 | if( den < 0 ) den = -den; |
---|
| 551 | |
---|
| 552 | return ( num > den ? num : den ); |
---|
| 553 | } |
---|
| 554 | |
---|
| 555 | #endif /* HAVE_SPECTRUM */ |
---|
| 556 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
| 557 | // GMPrat.cc |
---|
| 558 | // end of file |
---|
| 559 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|