1 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
2 | // GMPrat.cc |
---|
3 | // begin of file |
---|
4 | // originally written by Gerd Sussner, sussner@mi.uni-erlangen.de |
---|
5 | // copied by Stephan Endrass, endrass@mathematik.uni-mainz.de |
---|
6 | // 23.7.99 |
---|
7 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
8 | |
---|
9 | #define GMPRAT_CC |
---|
10 | |
---|
11 | #ifdef HAVE_CONFIG_H |
---|
12 | #include "config.h" |
---|
13 | #endif /* HAVE_CONFIG_H */ |
---|
14 | #include <kernel/mod2.h> |
---|
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 | |
---|
30 | #include <kernel/GMPrat.h> |
---|
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; |
---|
69 | mpq_init( p->rat ); |
---|
70 | mpq_set_si( p->rat,(long)a,1 ); |
---|
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; |
---|
94 | mpq_init(p->rat); |
---|
95 | mpq_set_si(p->rat,(long) a,(unsigned long) abs(b)); |
---|
96 | mpq_canonicalize(p->rat); |
---|
97 | } |
---|
98 | |
---|
99 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
100 | // Destructor |
---|
101 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|
102 | |
---|
103 | Rational::~Rational() |
---|
104 | { |
---|
105 | if (--(p->n)==0) |
---|
106 | { |
---|
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(); |
---|
119 | mpq_set_si(p->rat,(long) a,1); |
---|
120 | return *this; |
---|
121 | } |
---|
122 | |
---|
123 | Rational& Rational::operator=(const Rational& a) |
---|
124 | { |
---|
125 | a.p->n++; |
---|
126 | if (--(p->n)==0) |
---|
127 | { |
---|
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 | { |
---|
173 | mpz_t h; |
---|
174 | long ret_val; |
---|
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 | { |
---|
191 | Rational erg; |
---|
192 | |
---|
193 | mpq_neg(erg.p->rat,p->rat); |
---|
194 | return erg; |
---|
195 | } |
---|
196 | |
---|
197 | Rational operator - ( const Rational &r ) |
---|
198 | { |
---|
199 | Rational erg; |
---|
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 | { |
---|
212 | Rational erg; |
---|
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 | { |
---|
274 | Rational erg(*this); |
---|
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 | { |
---|
294 | Rational erg(*this); |
---|
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 | // ---------------------------------------------------------------------------- |
---|