source: git/kernel/linear_algebra/interpolation.cc @ 80f8f6c

spielwiese
Last change on this file since 80f8f6c was 80f8f6c, checked in by jgmbenoit <quatermaster@…>, 8 years ago
correct spelling errors as detected by Lintian
  • Property mode set to 100644
File size: 49.0 KB
Line 
1/****************************************
2*  Computer Algebra System SINGULAR     *
3****************************************/
4
5#include <kernel/mod2.h>
6
7#include <factory/factory.h>
8
9#include <misc/options.h>
10#include <misc/intvec.h>
11
12#include <coeffs/longrat.h> // snumber ...
13
14#include <polys/monomials/ring.h>
15
16#include <kernel/polys.h>
17#include <kernel/ideals.h>
18
19#include "interpolation.h"
20
21// parameters to debug
22//#define shmat
23//#define checksize
24//#define writemsg
25
26// possible strategies
27#define unsortedmatrix
28//#define integerstrategy
29
30#define modp_number int
31#define exponent int
32
33static modp_number myp;  // all modp computation done mod myp
34static int myp_index; // index of small prime in Singular table of primes
35
36static inline modp_number modp_mul (modp_number x,modp_number y)
37{
38//    return (x*y)%myp;
39   return (modp_number)(((unsigned long)x)*((unsigned long)y)%((unsigned long)myp));
40}
41static inline modp_number modp_sub (modp_number x,modp_number y)
42{
43//   if (x>=y) return x-y; else return x+myp-y;
44     return (x+myp-y)%myp;
45}
46
47typedef exponent *mono_type;
48typedef struct {mono_type mon; unsigned int point_ref;} condition_type;
49typedef modp_number *coordinate_products;
50typedef coordinate_products *coordinates;
51
52struct mon_list_entry_struct {mono_type mon;
53                              struct mon_list_entry_struct *next;};
54typedef struct mon_list_entry_struct mon_list_entry;
55
56struct row_list_entry_struct {modp_number *row_matrix;
57                              modp_number *row_solve;
58                              int first_col;
59                              struct row_list_entry_struct *next;};
60
61typedef struct row_list_entry_struct row_list_entry;
62
63struct generator_struct {modp_number *coef;
64                         mono_type lt;
65                         modp_number ltcoef;
66                         struct generator_struct *next;};
67
68typedef struct generator_struct generator_entry;
69
70struct modp_result_struct {modp_number p;
71                           generator_entry *generator;
72                           int n_generators;
73                           struct modp_result_struct *next;
74                           struct modp_result_struct *prev;};
75
76typedef struct modp_result_struct modp_result_entry;
77
78typedef modp_number *modp_coordinates;
79typedef mpq_t *q_coordinates;
80typedef mpz_t *int_coordinates;
81typedef bool *coord_exist_table;
82
83static int final_base_dim;    // dimension of the quotient space, known from the beginning
84static int last_solve_column;  // last non-zero column in "solve" part of matrix, used for speed up
85static int n_points;  // modp_number of ideals (points)
86static int *multiplicity;  // multiplicities of points
87static int variables;  // modp_number of variables
88static int max_coord;  // maximal possible coordinate product used during Evaluation
89static bool only_modp;  // perform only one modp computations
90
91static modp_coordinates *modp_points; // coordinates of points for modp problem - used by Evaluate (this is also initial data for only modp)
92static q_coordinates *q_points; // coordinates of points for rational data (not used for modp)
93static int_coordinates *int_points; // coordinates of points for integer data - used to check generators (not used for modp)
94static coord_exist_table *coord_exist; // checks whether all coordinates has been initialized
95static mon_list_entry *check_list; // monomials to be checked in next stages
96static coordinates *points; // power products of coordinates of points used in modp cycles
97static condition_type *condition_list; // conditions stored in an array
98static mon_list_entry *lt_list; // leading terms found so far
99static mon_list_entry *base_list; // standard monomials found so far
100static row_list_entry *row_list; // rows of the matrix (both parts)
101static modp_number *my_row; // one special row to perform operations
102static modp_number *my_solve_row; // one special row to find the linear dependence ("solve" part)
103static mono_type *column_name; // monomials assigned to columns in solve_row
104
105static int n_results;  // modp_number of performed modp computations (not discarded)
106static modp_number modp_denom; // denominator of mod p computations
107static modp_result_entry *modp_result; // list of results for various mod p calculations (used for modp - first result is the desired one)
108static modp_result_entry *cur_result; // pointer to current result (as before)
109static modp_number *congr; // primes used in computations (chinese remainder theorem) (not used for modp)
110static modp_number *in_gamma; // inverts used in chinese remainder theorem (not used for modp)
111static mpz_t bigcongr; // result, in fact, is given in mod bigcongr (not used for modp)
112
113static mpz_t *polycoef; // polynomial integercoefficients (not used for modp)
114static mono_type *polyexp; // polynomial exponents
115
116struct gen_list_struct {mpz_t *polycoef;
117                        mono_type *polyexp;
118                        struct gen_list_struct *next;};
119typedef struct gen_list_struct gen_list_entry;
120
121static gen_list_entry *gen_list=NULL; // list of resulting generators - output data (integer version)
122
123static int generic_n_generators; // modp_number of generators - should be the same for all modp comp (not used for modp)
124static mono_type *generic_column_name; // monomials assigned to columns in solve_row - should be the same for all modp comp (!!! used for modp)
125static mon_list_entry *generic_lt=NULL; // leading terms for ordered generators - should be the same for all modp comp (not used for modp)
126static int good_primes; // modp_number of good primes so far;
127static int bad_primes; // modp_number of bad primes so far;
128static mpz_t common_denom; // common denominator used to force points coordinates to Z (not used for modp)
129static bool denom_divisible; // common denominator is divisible by p (not used for modp)
130
131static poly comparizon_p1;  //polynomials used to do comparizons by Singular
132static poly comparizon_p2;
133
134static modp_number *modp_Reverse; // reverses in mod p
135
136static bool protocol; // true to show the protocol
137
138#ifdef checksize
139static int maximal_size=0;
140#endif
141
142#if 0  /* only for debuggig*/
143void WriteMono (mono_type m) // Writes a monomial on the screen - only for debug
144{
145     int i;
146     for (i=0;i<variables;i++) Print("_%d", m[i]);
147     PrintS(" ");
148}
149
150void WriteMonoList (mon_list_entry *list)
151{
152     mon_list_entry *ptr;
153     ptr=list;
154     while (ptr!=NULL)
155     {
156           WriteMono(ptr->mon);
157           ptr=ptr->next;
158     }
159}
160
161void Info ()
162{
163     int i;
164     row_list_entry *curptr;
165     modp_number *row;
166     modp_number *solve;
167     char ch;
168     cout << endl << "quotient basis: ";
169     WriteMonoList (base_list);
170     cout << endl << "leading terms: ";
171     WriteMonoList (lt_list);
172     cout << endl << "to be checked: ";
173     WriteMonoList (check_list);
174#ifdef shmat
175     cout << endl << "Matrix:" << endl;
176     cout << "                                      ";
177     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
178     {
179         WriteMono (column_name[i]);
180     }
181     cout << endl;
182     curptr=row_list;
183     while (curptr!=NULL)
184     {
185           row=curptr->row_matrix;
186           solve=curptr->row_solve;
187           for (i=0;i<final_base_dim;i++)
188           {
189               cout << *row << " , ";
190               row++;
191           }
192           cout << "        ";
193           for (i=0;i<final_base_dim;i++)
194           {
195               cout << *solve << " , ";
196               solve++;
197           }
198           curptr=curptr->next;
199           cout << endl;}
200     cout << "Special row:                           Solve row:" << endl;
201     row=my_row;
202     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
203     {
204         cout << *row << " , ";
205         row++;
206     }
207     cout << "          ";
208     row=my_solve_row;
209     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
210     {
211         cout << *row << " , ";
212         row++;
213     }
214#endif
215     cout << endl;
216     cin >> ch;
217     cout << endl << endl;
218}
219#endif
220
221static modp_number OneInverse(modp_number a,modp_number p) // computes inverse of d mod p without using tables
222{
223   long  u, v, u0, u1, u2, q, r;
224   u1=1; u2=0;
225   u = a; v = p;
226   while (v != 0)
227   {
228      q = u / v;
229      r = u % v;
230      u = v;
231      v = r;
232      u0 = u2;
233      u2 = u1 - q*u2;
234      u1 = u0;
235   }
236   if (u1 < 0) u1=u1+p;
237// now it should be ok, but for any case...
238   if ((u1<0)||((u1*a)%p!=1))
239   {
240     PrintS("?");
241     modp_number i;
242     for (i=1;i<p;i++)
243     {
244       if ((a*i)%p==1) return i;
245     }
246   }
247   return (modp_number)u1;
248}
249
250static int CalcBaseDim () // returns the maximal (expected) dimension of quotient space
251{
252    int c;
253    int i,j;
254    int s=0;
255    max_coord=1;
256    for (i=0;i<n_points;i++) max_coord=max_coord+multiplicity[i];
257    for (j=0;j<n_points;j++)
258    {
259        c=1;
260        for (i=1;i<=variables;i++)
261        {
262            c=(c*(multiplicity[j]+i-1))/i;
263        }
264        s=s+c;
265    }
266    return s;
267}
268
269static bool EqualMon (mono_type m1, mono_type m2)  // compares two monomials, true if equal, false otherwise
270{
271     int i;
272     for (i=0;i<variables;i++)
273         if (m1[i]!=m2[i]) return false;;
274     return true;
275}
276
277static exponent MonDegree (mono_type mon)  // computes the degree of a monomial
278{
279     exponent v=0;
280     int i;
281     for (i=0;i<variables;i++) v=v+mon[i];
282     return v;
283}
284
285static bool Greater (mono_type m1, mono_type m2) // true if m1 > m2, false otherwise. uses Singular comparing function
286{
287     for (int j = variables; j; j--)
288     {
289       pSetExp(comparizon_p1, j, m1[j-1]);
290       pSetExp(comparizon_p2, j, m2[j-1]);
291     }
292     pSetm(comparizon_p1);
293     pSetm(comparizon_p2);
294     bool res=(pLmCmp(comparizon_p1,comparizon_p2)>0);
295     return res;
296}
297
298static mon_list_entry* MonListAdd (mon_list_entry *list, mono_type mon)  // adds one entry to the list of monomials structure
299{
300     mon_list_entry *curptr=list;
301     mon_list_entry *prevptr=NULL;
302     mon_list_entry *temp;
303
304     while (curptr!=NULL)
305     {
306           if (EqualMon (mon,(*curptr).mon)) return list;
307           if (Greater ((*curptr).mon,mon)) break;
308           prevptr=curptr;
309           curptr=curptr->next;
310     }
311     temp=(mon_list_entry*)omAlloc0(sizeof(mon_list_entry));
312     (*temp).next=curptr;
313     (*temp).mon=(exponent*)omAlloc(sizeof(exponent)*variables);
314     memcpy(temp->mon,mon,sizeof(exponent)*variables);
315     if (prevptr==NULL) return temp;
316     else
317     {
318          prevptr->next=temp;
319          return list;
320     }
321}
322
323static mono_type MonListElement (mon_list_entry *list, int n)  // returns ith element from list of monomials - no error checking!
324{
325     mon_list_entry *cur=list;
326     int i;
327     for (i=0;i<n;i++) cur=cur->next;
328     return cur->mon;
329}
330
331static mono_type ZeroMonomial ()  // allocates memory for new monomial with all enries equal 0
332{
333     mono_type m;
334     m=(exponent*)omAlloc0(sizeof(exponent)*variables);
335     return m;
336}
337
338static void GeneralInit ()  // general initialization
339{
340     int i,j;
341     points=(coordinates*)omAlloc(sizeof(coordinates)*n_points);
342     for (i=0;i<n_points;i++)
343     {
344         points[i]=(coordinate_products*)omAlloc(sizeof(coordinate_products)*variables);
345         for (j=0;j<variables;j++) points[i][j]=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*(max_coord));
346     }
347     condition_list=(condition_type*)omAlloc0(sizeof(condition_type)*final_base_dim);
348     for (i=0;i<final_base_dim;i++) condition_list[i].mon=(exponent*)omAlloc0(sizeof(exponent)*variables);
349     modp_points=(modp_coordinates*)omAlloc(sizeof(modp_coordinates)*n_points);
350     for (i=0;i<n_points;i++) modp_points[i]=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*variables);
351     if (!only_modp)
352     {
353        q_points=(q_coordinates*)omAlloc0(sizeof(q_coordinates)*n_points);
354        for (i=0;i<n_points;i++)
355        {
356            q_points[i]=(mpq_t*)omAlloc(sizeof(mpq_t)*variables);
357            for (j=0;j<variables;j++) mpq_init(q_points[i][j]);
358        }
359        int_points=(int_coordinates*)omAlloc0(sizeof(int_coordinates)*n_points);
360        for (i=0;i<n_points;i++)
361        {
362            int_points[i]=(mpz_t*)omAlloc(sizeof(mpz_t)*variables);
363            for (j=0;j<variables;j++) mpz_init(int_points[i][j]);
364        }
365     }
366     coord_exist=(coord_exist_table*)omAlloc(sizeof(coord_exist_table)*n_points);
367     for (i=0;i<n_points;i++)
368     {
369         coord_exist[i]=(bool*)omAlloc0(sizeof(bool)*variables);
370     }
371     generic_column_name=(mono_type*)omAlloc(sizeof(mono_type)*final_base_dim);
372     for (i=0;i<final_base_dim;i++) generic_column_name[i]=ZeroMonomial ();
373     good_primes=0;
374     bad_primes=1;
375     generic_n_generators=0;
376     if (!only_modp)
377     {
378        polycoef=(mpz_t*)omAlloc(sizeof(mpz_t)*(final_base_dim+1));
379        polyexp=(mono_type*)omAlloc(sizeof(mono_type)*(final_base_dim+1));
380        for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
381        {
382             mpz_init(polycoef[i]);
383             polyexp[i]=ZeroMonomial ();
384        }
385        mpz_init(common_denom);
386     }
387
388// set all globally used lists to be initially empty
389     modp_result=NULL;
390     cur_result=NULL;
391     gen_list=NULL;
392     n_results=0;
393
394// creates polynomials to compare by Singular
395     comparizon_p1=pOne();
396     comparizon_p2=pOne();
397}
398
399static void InitProcData ()  // initialization for procedures which do computations mod p
400{
401     int i;
402     check_list=MonListAdd (check_list,ZeroMonomial ());
403     my_row=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*final_base_dim);
404     my_solve_row=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*final_base_dim);
405     column_name=(mono_type*)omAlloc(sizeof(mono_type)*final_base_dim);
406     for (i=0;i<final_base_dim;i++) column_name[i]=ZeroMonomial ();
407     last_solve_column=0;
408     modp_number *gen_table;
409     modp_number pos_gen;
410     bool gen_ok;
411     modp_Reverse=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*myp);
412
413// produces table of modp inverts by finding a generator of (Z_myp*,*)
414     gen_table=(modp_number*)omAlloc(sizeof(modp_number)*myp);
415     gen_table[1]=1;
416     for (pos_gen=2;pos_gen<myp;pos_gen++)
417     {
418         gen_ok=true;
419         for (i=2;i<myp;i++)
420         {
421             gen_table[i]=modp_mul(gen_table[i-1],pos_gen);
422             if (gen_table[i]==1)
423             {
424                gen_ok=false;
425                break;
426             }
427         }
428         if (gen_ok) break;
429     }
430     for (i=2;i<myp;i++) modp_Reverse[gen_table[i]]=gen_table[myp-i+1];
431     modp_Reverse[1]=1;
432     omFree(gen_table);
433}
434
435static mon_list_entry* FreeMonList (mon_list_entry *list)  // destroys a list of monomials, returns NULL pointer
436{
437     mon_list_entry *ptr;
438     mon_list_entry *pptr;
439     ptr=list;
440     while (ptr!=NULL)
441     {
442           pptr=ptr->next;
443           omFree(ptr->mon);
444           omFree(ptr);
445           ptr=pptr;}
446     return NULL;
447}
448
449static void GeneralDone ()  // to be called before exit to free memory
450{
451     int i,j;
452     for (i=0;i<n_points;i++)
453     {
454         for (j=0;j<variables;j++)
455         {
456             omFree(points[i][j]);
457         }
458         omFree(points[i]);
459     }
460     omFree(points);
461     for (i=0;i<final_base_dim;i++) omFree(condition_list[i].mon);
462     omFree(condition_list);
463     for (i=0;i<n_points;i++) omFree(modp_points[i]);
464     omFree(modp_points);
465     if (!only_modp)
466     {
467        for (i=0;i<n_points;i++)
468        {
469            for (j=0;j<variables;j++) mpq_clear(q_points[i][j]);
470            omFree(q_points[i]);
471        }
472        omFree(q_points);
473        for (i=0;i<n_points;i++)
474        {
475            for (j=0;j<variables;j++) mpz_clear(int_points[i][j]);
476            omFree(int_points[i]);
477        }
478        omFree(int_points);
479        generic_lt=FreeMonList (generic_lt);
480        for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
481        {
482            mpz_clear(polycoef[i]);
483            omFree(polyexp[i]);
484        }
485        omFree(polycoef);
486        omFree(polyexp);
487        if (!only_modp) mpz_clear(common_denom);
488     }
489     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
490     {
491         omFree(generic_column_name[i]);
492     }
493     omFree(generic_column_name);
494     for (i=0;i<n_points;i++) omFree(coord_exist[i]);
495     omFree(coord_exist);
496     pDelete(&comparizon_p1);
497     pDelete(&comparizon_p2);
498}
499
500static void FreeProcData ()  // to be called after one modp computation to free memory
501{
502     int i;
503     row_list_entry *ptr;
504     row_list_entry *pptr;
505     check_list=FreeMonList (check_list);
506     lt_list=FreeMonList (lt_list);
507     base_list=FreeMonList (base_list);
508     omFree(my_row);
509     my_row=NULL;
510     omFree(my_solve_row);
511     my_solve_row=NULL;
512     ptr=row_list;
513     while (ptr!=NULL)
514     {
515           pptr=ptr->next;
516           omFree(ptr->row_matrix);
517           omFree(ptr->row_solve);
518           omFree(ptr);
519           ptr=pptr;
520     }
521     row_list=NULL;
522     for (i=0;i<final_base_dim;i++) omFree(column_name[i]);
523     omFree(column_name);
524     omFree(modp_Reverse);
525}
526
527static void modp_Evaluate(modp_number *ev, mono_type mon, condition_type con)  // evaluates monomial on condition (modp)
528{
529    int i;
530    *ev=0;
531    for (i=0;i<variables;i++)
532        if (con.mon[i] > mon[i]) return ;;
533    *ev=1;
534    int j,k;
535    mono_type mn;
536    mn=(exponent*)omAlloc(sizeof(exponent)*variables);
537    memcpy(mn,mon,sizeof(exponent)*variables);
538    for (k=0;k<variables;k++)
539    {
540        for (j=1;j<=con.mon[k];j++) // this loop computes the coefficient from derivation
541        {
542            *ev=modp_mul(*ev,mn[k]);
543            mn[k]--;
544        }
545        *ev=modp_mul(*ev,points[con.point_ref][k][mn[k]]);
546    }
547    omFree(mn);
548}
549
550static void int_Evaluate(mpz_t ev, mono_type mon, condition_type con) // (***) evaluates monomial on condition for integer numbers
551{
552    int i;
553    mpz_set_si(ev,0);
554    for (i=0;i<variables;i++)
555        if (con.mon[i] > mon[i]) return ;;
556    mpz_set_si(ev,1);
557    mpz_t mon_conv;
558    mpz_init(mon_conv);
559    int j,k;
560    mono_type mn;
561    mn=(exponent*)omAlloc(sizeof(exponent)*variables);
562    memcpy(mn,mon,sizeof(exponent)*variables);
563    for (k=0;k<variables;k++)
564    {
565        for (j=1;j<=con.mon[k];j++) // this loop computes the coefficient from derivation
566        {
567            mpz_set_si(mon_conv,mn[k]); // (***)
568            mpz_mul(ev,ev,mon_conv);
569            mn[k]--;
570        }
571        for (j=1;j<=mn[k];j++) mpz_mul(ev,ev,int_points[con.point_ref][k]);  // this loop computes the product of coordinate
572    }
573    omFree(mn);
574    mpz_clear(mon_conv);
575}
576
577static void ProduceRow(mono_type mon)  // produces a row for monomial - first part is an evaluated part, second 0 to obtain the coefs of dependence
578{
579     modp_number *row;
580     condition_type *con;
581     int i;
582     row=my_row;
583     con=condition_list;
584     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
585     {
586         modp_Evaluate (row, mon, *con);
587         row++;
588         con++;
589     }
590     row=my_solve_row;
591     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
592     {
593         *row=0;
594         row++;
595     }
596}
597
598static void IntegerPoints ()  // produces integer points from rationals by scaling the coordinate system
599{
600     int i,j;
601     mpz_set_si(common_denom,1); // this is common scaling factor
602     for (i=0;i<n_points;i++)
603     {
604         for (j=0;j<variables;j++)
605         {
606             mpz_lcm(common_denom,common_denom,mpq_denref(q_points[i][j]));
607         }
608     }
609     mpq_t temp;
610     mpq_init(temp);
611     mpq_t denom_q;
612     mpq_init(denom_q);
613     mpq_set_z(denom_q,common_denom);
614     for (i=0;i<n_points;i++)
615     {
616         for (j=0;j<variables;j++)
617         {
618             mpq_mul(temp,q_points[i][j],denom_q);  // multiplies by common denominator
619             mpz_set(int_points[i][j],mpq_numref(temp));  // and changes into integer
620         }
621     }
622     mpq_clear(temp);
623     mpq_clear(denom_q);
624}
625
626static void int_PrepareProducts ()  // prepares coordinates of points and products for modp case (from integer coefs)
627{
628     int i,j,k;
629     mpz_t big_myp;
630     mpz_init(big_myp);
631     mpz_set_si(big_myp,myp);
632     mpz_t temp;
633     mpz_init(temp);
634     for (i=0;i<n_points;i++)
635     {
636         for (j=0;j<variables;j++)
637         {
638             mpz_mod(temp,int_points[i][j],big_myp);  // coordinate is now modulo myp
639             points[i][j][1]=mpz_get_ui(temp);
640             points[i][j][0]=1;
641             for (k=2;k<max_coord;k++) points[i][j][k]=modp_mul(points[i][j][k-1],points[i][j][1]);
642         }
643     }
644     mpz_mod(temp,common_denom,big_myp);  // computes the common denominator (from rational data) modulo myp
645     denom_divisible=(mpz_sgn(temp)==0);  // checks whether it is divisible by modp
646     mpz_clear(temp);
647     mpz_clear(big_myp);
648}
649
650static void modp_PrepareProducts () // prepares products for modp computation from modp data
651{
652     int i,j,k;
653     for (i=0;i<n_points;i++)
654     {
655         for (j=0;j<variables;j++)
656         {
657             points[i][j][1]=modp_points[i][j];
658             points[i][j][0]=1;
659             for (k=2;k<max_coord;k++) points[i][j][k]=modp_mul(points[i][j][k-1],points[i][j][1]);
660         }
661     }
662}
663
664static void MakeConditions ()  // prepares a list of conditions from list of multiplicities
665{
666     condition_type *con;
667     int n,i,k;
668     mono_type mon;
669     mon=ZeroMonomial ();
670     con=condition_list;
671     for (n=0;n<n_points;n++)
672     {
673         for (i=0;i<variables;i++) mon[i]=0;
674         while (mon[0]<multiplicity[n])
675         {
676             if (MonDegree (mon) < multiplicity[n])
677             {
678                memcpy(con->mon,mon,sizeof(exponent)*variables);
679                con->point_ref=n;
680                con++;
681             }
682             k=variables-1;
683             mon[k]++;
684             while ((k>0)&&(mon[k]>=multiplicity[n]))
685             {
686                 mon[k]=0;
687                 k--;
688                 mon[k]++;
689             }
690         }
691     }
692     omFree(mon);
693}
694
695static void ReduceRow ()  // reduces my_row by previous rows, does the same for solve row
696{
697     if (row_list==NULL) return ;
698     row_list_entry *row_ptr;
699     modp_number *cur_row_ptr;
700     modp_number *solve_row_ptr;
701     modp_number *my_row_ptr;
702     modp_number *my_solve_row_ptr;
703     int first_col;
704     int i;
705     modp_number red_val;
706     modp_number mul_val;
707#ifdef integerstrategy
708     modp_number *m_row_ptr;
709     modp_number prep_val;
710#endif
711     row_ptr=row_list;
712     while (row_ptr!=NULL)
713     {
714           cur_row_ptr=row_ptr->row_matrix;
715           solve_row_ptr=row_ptr->row_solve;
716           my_row_ptr=my_row;
717           my_solve_row_ptr=my_solve_row;
718           first_col=row_ptr->first_col;
719           cur_row_ptr=cur_row_ptr+first_col;  // reduction begins at first_col position
720           my_row_ptr=my_row_ptr+first_col;
721           red_val=*my_row_ptr;
722           if (red_val!=0)
723           {
724#ifdef integerstrategy
725              prep_val=*cur_row_ptr;
726              if (prep_val!=1)
727              {
728                 m_row_ptr=my_row;
729                 for (i=0;i<final_base_dim;i++)
730                 {
731                     if (*m_row_ptr!=0) *m_row_ptr=modp_mul(*m_row_ptr,prep_val);
732                     m_row_ptr++;
733                 }
734                 m_row_ptr=my_solve_row;
735                 for (i=0;i<last_solve_column;i++)
736                 {
737                     if (*m_row_ptr!=0) *m_row_ptr=modp_mul(*m_row_ptr,prep_val);
738                     m_row_ptr++;
739                 }
740              }
741#endif
742              for (i=first_col;i<final_base_dim;i++)
743              {
744                  if (*cur_row_ptr!=0)
745                  {
746                    mul_val=modp_mul(*cur_row_ptr,red_val);
747                    *my_row_ptr=modp_sub(*my_row_ptr,mul_val);
748                  }
749                  my_row_ptr++;
750                  cur_row_ptr++;
751              }
752              for (i=0;i<=last_solve_column;i++)  // last_solve_column stores the last non-enmpty entry in solve matrix
753              {
754                  if (*solve_row_ptr!=0)
755                  {
756                     mul_val=modp_mul(*solve_row_ptr,red_val);
757                     *my_solve_row_ptr=modp_sub(*my_solve_row_ptr,mul_val);
758                  }
759                  solve_row_ptr++;
760                  my_solve_row_ptr++;
761              }
762           }
763           row_ptr=row_ptr->next;
764#if 0 /* only debugging */
765           PrintS("reduction by row ");
766           Info ();
767#endif
768     }
769}
770
771static bool RowIsZero () // check whether a row is zero
772{
773     bool zero=1;
774     int i;
775     modp_number *row;
776     row=my_row;
777     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
778     {
779         if (*row!=0) {zero=0; break;}
780         row++;
781     }
782     return zero;
783}
784
785static bool DivisibleMon (mono_type m1, mono_type m2) // checks whether m1 is divisible by m2
786{
787     int i;
788     for (i=0;i<variables;i++)
789         if (m1[i]>m2[i]) return false;;
790     return true;
791}
792
793static void ReduceCheckListByMon (mono_type m)  // from check_list monomials divisible by m are thrown out
794{
795     mon_list_entry *c_ptr;
796     mon_list_entry *p_ptr;
797     mon_list_entry *n_ptr;
798     c_ptr=check_list;
799     p_ptr=NULL;
800     while (c_ptr!=NULL)
801     {
802          if (DivisibleMon (m,c_ptr->mon))
803          {
804             if (p_ptr==NULL)
805                check_list=c_ptr->next;
806             else
807                p_ptr->next=c_ptr->next;
808             n_ptr=c_ptr->next;
809             omFree(c_ptr->mon);
810             omFree(c_ptr);
811             c_ptr=n_ptr;
812          }
813          else
814          {
815              p_ptr=c_ptr;
816              c_ptr=c_ptr->next;
817          }
818     }
819}
820
821static void TakeNextMonomial (mono_type mon)  // reads first monomial from check_list, then it is deleted
822{
823     mon_list_entry *n_check_list;
824     if (check_list!=NULL)
825     {
826        memcpy(mon,check_list->mon,sizeof(exponent)*variables);
827        n_check_list=check_list->next;
828        omFree(check_list->mon);
829        omFree(check_list);
830        check_list=n_check_list;
831     }
832}
833
834static void UpdateCheckList (mono_type m) // adds all monomials which are "next" to m (divisible by m and degree +1)
835{
836     int i;
837     for (i=0;i<variables;i++)
838     {
839         m[i]++;
840         check_list=MonListAdd (check_list,m);
841         m[i]--;
842     }
843}
844
845static void ReduceCheckListByLTs ()  // deletes all monomials from check_list which are divisible by one of the leading terms
846{
847     mon_list_entry *ptr;
848     ptr=lt_list;
849     while (ptr!=NULL)
850     {
851           ReduceCheckListByMon (ptr->mon);
852           ptr=ptr->next;
853     }
854}
855
856static void RowListAdd (int first_col, mono_type mon) // puts a row into matrix
857{
858     row_list_entry *ptr;
859     row_list_entry *pptr;
860     row_list_entry *temp;
861     ptr=row_list;
862     pptr=NULL;
863     while (ptr!=NULL)
864     {
865#ifndef unsortedmatrix
866         if (  first_col <= ptr->first_col ) break;
867#endif
868         pptr=ptr;
869         ptr=ptr->next;
870     }
871     temp=(row_list_entry*)omAlloc0(sizeof(row_list_entry));
872     (*temp).row_matrix=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*final_base_dim);
873     memcpy((*temp).row_matrix,my_row,sizeof(modp_number)*(final_base_dim));
874     (*temp).row_solve=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*final_base_dim);
875     memcpy((*temp).row_solve,my_solve_row,sizeof(modp_number)*(final_base_dim));
876     (*temp).first_col=first_col;
877     temp->next=ptr;
878     if (pptr==NULL) row_list=temp; else pptr->next=temp;
879     memcpy(column_name[first_col],mon,sizeof(exponent)*variables);
880}
881
882
883static void PrepareRow (mono_type mon) // prepares a row and puts it into matrix
884{
885     modp_number *row;
886     int first_col=-1;
887     int col;
888     modp_number red_val=1;
889     row=my_row;
890#ifdef integerstrategy
891     for (col=0;col<final_base_dim;col++)
892     {
893         if (*row!=0)
894         {
895            first_col=col;
896            break;
897         }
898         row++;
899     }
900     my_solve_row[first_col]=1;
901     if (first_col > last_solve_column) last_solve_column=first_col;
902#else
903     for (col=0;col<final_base_dim;col++)
904     {
905         if (*row!=0)
906         {
907            first_col=col;
908            red_val=modp_Reverse[*row]; // first non-zero entry, should multiply all row by inverse to obtain 1
909            modp_denom=modp_mul(modp_denom,*row);  // remembers the divisor
910            *row=1;
911            break;
912         }
913         row++;
914     }
915     my_solve_row[first_col]=1;
916     if (first_col > last_solve_column) last_solve_column=first_col;
917     if (red_val!=1)
918     {
919        row++;
920        for (col=first_col+1;col<final_base_dim;col++)
921        {
922            if (*row!=0) *row=modp_mul(*row,red_val);
923            row++;
924        }
925        row=my_solve_row;
926        for (col=0;col<=last_solve_column;col++)
927        {
928            if (*row!=0) *row=modp_mul(*row,red_val);
929            row++;
930        }
931     }
932#endif
933     RowListAdd (first_col, mon);
934}
935
936static void NewResultEntry ()  // creates an entry for new modp result
937{
938    modp_result_entry *temp;
939    temp=(modp_result_entry*)omAlloc0(sizeof(modp_result_entry));
940    if (cur_result==NULL)
941    {
942       modp_result=temp;
943       temp->prev=NULL;
944    }
945    else
946    {
947       temp->prev=cur_result;
948       cur_result->next=temp;
949    }
950    cur_result=temp;
951    cur_result->next=NULL;
952    cur_result->p=myp;
953    cur_result->generator=NULL;
954    cur_result->n_generators=0;
955    n_results++;
956}
957
958static void FreeResultEntry (modp_result_entry *e) // destroys the result entry, without worrying about where it is
959{
960     generator_entry *cur_gen;
961     generator_entry *next_gen;
962     cur_gen=e->generator;
963     while (cur_gen!=NULL)
964     {
965         next_gen=cur_gen->next;
966         omFree(cur_gen->coef);
967         omFree(cur_gen->lt);
968         omFree(cur_gen);
969         cur_gen=next_gen;
970     }
971     omFree(e);
972}
973
974
975static void NewGenerator (mono_type mon)  // new generator in modp comp found, shoul be stored on the list
976{
977     generator_entry *cur_ptr;
978     generator_entry *prev_ptr;
979     generator_entry *temp;
980     cur_ptr=cur_result->generator;
981     prev_ptr=NULL;
982     while (cur_ptr!=NULL)
983     {
984         prev_ptr=cur_ptr;
985         cur_ptr=cur_ptr->next;
986     }
987     temp=(generator_entry*)omAlloc0(sizeof(generator_entry));
988     if (prev_ptr==NULL) cur_result->generator=temp;
989     else prev_ptr->next=temp;
990     temp->next=NULL;
991     temp->coef=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*final_base_dim);
992     memcpy(temp->coef,my_solve_row,sizeof(modp_number)*final_base_dim);
993     temp->lt=ZeroMonomial ();
994     memcpy(temp->lt,mon,sizeof(exponent)*variables);
995     temp->ltcoef=1;
996     cur_result->n_generators++;
997}
998
999static void MultGenerators () // before reconstructing, all denominators must be cancelled
1000{
1001#ifndef integerstrategy
1002     int i;
1003     generator_entry *cur_ptr;
1004     cur_ptr=cur_result->generator;
1005     while (cur_ptr!=NULL)
1006     {
1007         for (i=0;i<final_base_dim;i++)
1008             cur_ptr->coef[i]=modp_mul(cur_ptr->coef[i],modp_denom);
1009         cur_ptr->ltcoef=modp_denom;
1010         cur_ptr=cur_ptr->next;
1011     }
1012#endif
1013}
1014#if 0 /* only debbuging */
1015void PresentGenerator (int i)  // only for debuging, writes a generator in its form in program
1016{
1017     int j;
1018     modp_result_entry *cur_ptr;
1019     generator_entry *cur_gen;
1020     cur_ptr=modp_result;
1021     while (cur_ptr!=NULL)
1022     {
1023        cur_gen=cur_ptr->generator;
1024        for (j=0;j<i;j++) cur_gen=cur_gen->next;
1025        for (j=0;j<final_base_dim;j++)
1026        {
1027            Print("%d;", cur_gen->coef[j]);
1028        }
1029        PrintS(" and LT = ");
1030        WriteMono (cur_gen->lt);
1031        Print(" ( %d )  prime = %d\n", cur_gen->ltcoef, cur_ptr->p);
1032        cur_ptr=cur_ptr->next;
1033     }
1034}
1035#endif
1036
1037static modp_number TakePrime (modp_number /*p*/)  // takes "previous" (smaller) prime
1038{
1039    myp_index--;
1040    return cf_getSmallPrime(myp_index);
1041}
1042
1043static void PrepareChinese (int n) // initialization for CRA
1044{
1045     int i,k;
1046     modp_result_entry *cur_ptr;
1047     cur_ptr=modp_result;
1048     modp_number *congr_ptr;
1049     modp_number prod;
1050     in_gamma=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*n);
1051     congr=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*n);
1052     congr_ptr=congr;
1053     while (cur_ptr!=NULL)
1054     {
1055        *congr_ptr=cur_ptr->p;
1056        cur_ptr=cur_ptr->next;
1057        congr_ptr++;
1058     }
1059     for (k=1;k<n;k++)
1060     {
1061         prod=congr[0]%congr[k];
1062         for (i=1;i<=k-1;i++) prod=(prod*congr[i])%congr[k];
1063         in_gamma[i]=OneInverse(prod,congr[k]);
1064     }
1065     mpz_init(bigcongr);
1066     mpz_set_ui(bigcongr,congr[0]);
1067     for (k=1;k<n;k++) mpz_mul_ui(bigcongr,bigcongr,congr[k]);
1068}
1069
1070static void CloseChinese () // after CRA
1071{
1072     omFree(in_gamma);
1073     omFree(congr);
1074     mpz_clear(bigcongr);
1075}
1076
1077static void ClearGCD () // divides polynomials in basis by gcd of coefficients
1078{
1079     bool first_gcd=true;
1080     int i;
1081     mpz_t g;
1082     mpz_init(g);
1083     for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1084     {
1085         if (mpz_sgn(polycoef[i])!=0)
1086         {
1087            if (first_gcd)
1088            {
1089               first_gcd=false;
1090               mpz_set(g,polycoef[i]);
1091            }
1092            else
1093               mpz_gcd(g,g,polycoef[i]);
1094         }
1095     }
1096     for (i=0;i<=final_base_dim;i++) mpz_divexact(polycoef[i],polycoef[i],g);
1097     mpz_clear(g);
1098}
1099
1100static void ReconstructGenerator (int ngen,int n) // recostruction of generator from various modp comp
1101{
1102     int i,j,k;
1103     int coef;
1104     char *str=NULL;
1105     str=(char*)omAlloc0(sizeof(char)*1000);
1106     modp_result_entry *cur_ptr;
1107     generator_entry *cur_gen;
1108     modp_number *u;
1109     modp_number *v;
1110     modp_number temp;
1111     mpz_t sol;
1112     mpz_t nsol;
1113     mpz_init(sol);
1114     mpz_init(nsol);
1115     u=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*n);
1116     v=(modp_number*)omAlloc0(sizeof(modp_number)*n);
1117     for (coef=0;coef<=final_base_dim;coef++)
1118     {
1119         i=0;
1120         cur_ptr=modp_result;
1121         while (cur_ptr!=NULL)
1122         {
1123            cur_gen=cur_ptr->generator;
1124            for (j=0;j<ngen;j++) cur_gen=cur_gen->next; // we have to take jth generator
1125            if (coef<final_base_dim) u[i]=cur_gen->coef[coef]; else u[i]=cur_gen->ltcoef;
1126            cur_ptr=cur_ptr->next;
1127            i++;
1128         }
1129         v[0]=u[0]; // now CRA begins
1130         for (k=1;k<n;k++)
1131         {
1132             temp=v[k-1];
1133             for (j=k-2;j>=0;j--) temp=(temp*congr[j]+v[j])%congr[k];
1134             temp=u[k]-temp;
1135             if (temp<0) temp=temp+congr[k];
1136             v[k]=(temp*in_gamma[k])%congr[k];
1137         }
1138         mpz_set_si(sol,v[n-1]);
1139         for (k=n-2;k>=0;k--)
1140         {
1141             mpz_mul_ui(sol,sol,congr[k]);
1142             mpz_add_ui(sol,sol,v[k]);
1143         }          // now CRA ends
1144         mpz_sub(nsol,sol,bigcongr);
1145         int s=mpz_cmpabs(sol,nsol);
1146         if (s>0) mpz_set(sol,nsol); // chooses representation closer to 0
1147         mpz_set(polycoef[coef],sol);
1148         if (coef<final_base_dim)
1149            memcpy(polyexp[coef],generic_column_name[coef],sizeof(exponent)*variables);
1150         else
1151            memcpy(polyexp[coef],MonListElement (generic_lt,ngen),sizeof(exponent)*variables);
1152#ifdef checksize
1153         size=mpz_sizeinbase(sol,10);
1154         if (size>maximal_size) maximal_size=size;
1155#endif
1156     }
1157     omFree(u);
1158     omFree(v);
1159     omFree(str);
1160     ClearGCD ();
1161     mpz_clear(sol);
1162     mpz_clear(nsol);
1163}
1164
1165static void Discard ()  // some unlucky prime occures
1166{
1167     modp_result_entry *temp;
1168#ifdef writemsg
1169     Print(", prime=%d", cur_result->p);
1170#endif
1171     bad_primes++;
1172     if (good_primes>bad_primes)
1173     {
1174#ifdef writemsg
1175        Print("-discarding this comp (%dth)\n", n_results);
1176#endif
1177        temp=cur_result;
1178        cur_result=cur_result->prev;
1179        cur_result->next=NULL;
1180        n_results--;
1181        FreeResultEntry (temp);
1182     }
1183     else
1184     {
1185#ifdef writemsg
1186        PrintS("-discarding ALL.\n");
1187#endif
1188        int i;
1189        modp_result_entry *ntfree;
1190        generator_entry *cur_gen;
1191        temp=cur_result->prev;
1192        while (temp!=NULL)
1193        {
1194            ntfree=temp->prev;
1195            FreeResultEntry (temp);
1196            temp=ntfree;
1197        }
1198        modp_result=cur_result;
1199        cur_result->prev=NULL;
1200        n_results=1;
1201        good_primes=1;
1202        bad_primes=0;
1203        generic_n_generators=cur_result->n_generators;
1204        cur_gen=cur_result->generator;
1205        generic_lt=FreeMonList (generic_lt);
1206        for (i=0;i<generic_n_generators;i++)
1207        {
1208            generic_lt=MonListAdd (generic_lt,cur_gen->lt);
1209            cur_gen=cur_gen->next;
1210        }
1211        for (i=0;i<final_base_dim;i++) memcpy(generic_column_name[i],column_name[i],sizeof(exponent)*variables);
1212     }
1213}
1214
1215static void modp_SetColumnNames ()  // used by modp - sets column names, the old table will be destroyed
1216{
1217    int i;
1218    for (i=0;i<final_base_dim;i++) memcpy(generic_column_name[i],column_name[i],sizeof(exponent)*variables);
1219}
1220
1221static void CheckColumnSequence () // checks if scheme of computations is as generic one
1222{
1223     int i;
1224     if (cur_result->n_generators!=generic_n_generators)
1225     {
1226#ifdef writemsg
1227        PrintS("wrong number of generators occurred");
1228#else
1229        if (protocol) PrintS("ng");
1230#endif
1231        Discard ();
1232        return;
1233     }
1234     if (denom_divisible)
1235     {
1236#ifdef writemsg
1237        PrintS("denom of coef divisible by p");
1238#else
1239        if (protocol) PrintS("dp");
1240#endif
1241        Discard ();
1242        return;
1243     }
1244     generator_entry *cur_gen;
1245     mon_list_entry *cur_mon;
1246     cur_gen=cur_result->generator;
1247     cur_mon=generic_lt;
1248     for (i=0;i<generic_n_generators;i++)
1249     {
1250         if (!EqualMon(cur_mon->mon,cur_gen->lt))
1251         {
1252#ifdef writemsg
1253            PrintS("wrong leading term occurred");
1254#else
1255            if (protocol) PrintS("lt");
1256#endif
1257            Discard ();
1258            return;
1259         }
1260         cur_gen=cur_gen->next;
1261         cur_mon=cur_mon->next;
1262     }
1263     for (i=0;i<final_base_dim;i++)
1264     {
1265         if (!EqualMon(generic_column_name[i],column_name[i]))
1266         {
1267#ifdef writemsg
1268            PrintS("wrong seq of cols occurred");
1269#else
1270            if (protocol) PrintS("sc");
1271#endif
1272            Discard ();
1273            return;
1274         }
1275     }
1276     good_primes++;
1277}
1278#if 0 /* only debuggig */
1279void WriteGenerator () // writes generator (only for debugging)
1280{
1281     char *str;
1282     str=(char*)omAlloc0(sizeof(char)*1000);
1283     int i;
1284     for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1285     {
1286         str=mpz_get_str(str,10,polycoef[i]);
1287         PrintS(str);
1288         PrintS("*");
1289         WriteMono(polyexp[i]);
1290         PrintS(" ");
1291     }
1292     omFree(str);
1293     PrintLn();
1294}
1295#endif
1296
1297static bool CheckGenerator () // evaluates generator to check whether it is good
1298{
1299     mpz_t val,sum;
1300     int con,i;
1301     mpz_init(val);
1302     mpz_init(sum);
1303     for (con=0;con<final_base_dim;con++)
1304     {
1305       mpz_set_si(sum,0);
1306       for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1307       {
1308         int_Evaluate(val, polyexp[i], condition_list[con]);
1309         mpz_mul(val,val,polycoef[i]);
1310         mpz_add(sum,sum,val);
1311       }
1312       if (mpz_sgn(sum)!=0)
1313       {
1314          mpz_clear(val);
1315          mpz_clear(sum);
1316          return false;
1317       }
1318    }
1319    mpz_clear(val);
1320    mpz_clear(sum);
1321    return true;
1322}
1323
1324static void ClearGenList ()
1325{
1326     gen_list_entry *temp;
1327     int i;
1328     while (gen_list!=NULL)
1329     {
1330         temp=gen_list->next;
1331         for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1332         {
1333             mpz_clear(gen_list->polycoef[i]);
1334             omFree(gen_list->polyexp[i]);
1335         }
1336         omFree(gen_list->polycoef);
1337         omFree(gen_list->polyexp);
1338         omFree(gen_list);
1339         gen_list=temp;
1340      }
1341}
1342
1343static void UpdateGenList ()
1344{
1345     gen_list_entry *temp,*prev;
1346     int i,j;
1347     prev=NULL;
1348     temp=gen_list;
1349     exponent deg;
1350     for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1351     {
1352         deg=MonDegree(polyexp[i]);
1353         for (j=0;j<deg;j++)
1354         {
1355             mpz_mul(polycoef[i],polycoef[i],common_denom);
1356         }
1357     }
1358     ClearGCD ();
1359     while (temp!=NULL)
1360     {
1361         prev=temp;
1362         temp=temp->next;
1363     }
1364     temp=(gen_list_entry*)omAlloc0(sizeof(gen_list_entry));
1365     if (prev==NULL) gen_list=temp; else prev->next=temp;
1366     temp->next=NULL;
1367     temp->polycoef=(mpz_t*)omAlloc(sizeof(mpz_t)*(final_base_dim+1));
1368     temp->polyexp=(mono_type*)omAlloc(sizeof(mono_type)*(final_base_dim+1));
1369     for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1370     {
1371         mpz_init(temp->polycoef[i]);
1372         mpz_set(temp->polycoef[i],polycoef[i]);
1373         temp->polyexp[i]=ZeroMonomial ();
1374         memcpy(temp->polyexp[i],polyexp[i],sizeof(exponent)*variables);
1375     }
1376}
1377
1378#if 0 /* only debugging */
1379void ShowGenList ()
1380{
1381     gen_list_entry *temp;
1382     int i;
1383     char *str;
1384     str=(char*)omAlloc0(sizeof(char)*1000);
1385     temp=gen_list;
1386     while (temp!=NULL)
1387     {
1388         PrintS("generator: ");
1389         for (i=0;i<=final_base_dim;i++)
1390         {
1391             str=mpz_get_str(str,10,temp->polycoef[i]);
1392             PrintS(str);
1393             PrintS("*");
1394             WriteMono(temp->polyexp[i]);
1395         }
1396         PrintLn();
1397         temp=temp->next;
1398     }
1399     omFree(str);
1400}
1401#endif
1402
1403
1404static void modp_Main ()
1405{
1406     mono_type cur_mon;
1407     cur_mon= ZeroMonomial ();
1408     modp_denom=1;
1409     bool row_is_zero;
1410
1411#if 0 /* only debugging */
1412     Info ();
1413#endif
1414
1415     while (check_list!=NULL)
1416     {
1417           TakeNextMonomial (cur_mon);
1418           ProduceRow (cur_mon);
1419#if 0 /* only debugging */
1420           cout << "row produced for monomial ";
1421           WriteMono (cur_mon);
1422           cout << endl;
1423           Info ();
1424#endif
1425           ReduceRow ();
1426           row_is_zero = RowIsZero ();
1427           if (row_is_zero)
1428           {
1429              lt_list=MonListAdd (lt_list,cur_mon);
1430              ReduceCheckListByMon (cur_mon);
1431              NewGenerator (cur_mon);
1432#if 0 /* only debugging */
1433              cout << "row is zero - linear dependence found (should be seen in my_solve_row)" << endl;
1434              cout << "monomial added to leading terms list" << endl;
1435              cout << "check list updated" << endl;
1436              Info ();
1437#endif
1438           }
1439           else
1440           {
1441              base_list= MonListAdd (base_list,cur_mon);
1442              UpdateCheckList (cur_mon);
1443              ReduceCheckListByLTs ();
1444#if 0 /* only debugging */
1445              cout << "row is non-zero" << endl;
1446              cout << "monomial added to quotient basis list" << endl;
1447              cout << "new monomials added to check list" << endl;
1448              cout << "check list reduced by monomials from leading term list" << endl;
1449              Info ();
1450#endif
1451              PrepareRow (cur_mon);
1452#if 0 /* only debugging */
1453              cout << "row prepared and put into matrix" << endl;
1454              Info ();
1455#endif
1456           }
1457        }
1458        omFree(cur_mon);
1459}
1460
1461static void ResolveCoeff (mpq_t c, number m)
1462{
1463  if ((long)m & SR_INT)
1464  {
1465    long m_val=SR_TO_INT(m);
1466    mpq_set_si(c,m_val,1);
1467  }
1468  else
1469  {
1470    if (m->s<2)
1471    {
1472      mpz_set(mpq_numref(c),m->z);
1473      mpz_set(mpq_denref(c),m->n);
1474      mpq_canonicalize(c);
1475    }
1476    else
1477    {
1478      mpq_set_z(c,m->z);
1479    }
1480  }
1481}
1482
1483ideal interpolation(const std::vector<ideal>& L, intvec *v)
1484{
1485  protocol=TEST_OPT_PROT;  // should be set if option(prot) is enabled
1486
1487  bool data_ok=true;
1488
1489  // reading the ring data ***************************************************
1490  if ((currRing==NULL) || ((!rField_is_Zp (currRing))&&(!rField_is_Q (currRing))))
1491  {
1492     WerrorS("coefficient field should be Zp or Q!");
1493     return NULL;
1494  }
1495  if ((currRing->qideal)!=NULL)
1496  {
1497     WerrorS("quotient ring not supported!");
1498     return NULL;
1499  }
1500  if ((currRing->OrdSgn)!=1)
1501  {
1502     WerrorS("ordering must be global!");
1503     return NULL;
1504  }
1505  n_points=v->length ();
1506  if (n_points!=L.size())
1507  {
1508     WerrorS("list and intvec must have the same length!");
1509     return NULL;
1510  }
1511  assume( n_points > 0 );
1512  variables=currRing->N;
1513  only_modp=rField_is_Zp(currRing);
1514  if (only_modp) myp=rChar(currRing);
1515  // ring data read **********************************************************
1516
1517
1518  multiplicity=(int*)malloc(sizeof(int)*n_points); // TODO: use omalloc!
1519  int i;
1520  for (i=0;i<n_points;i++) multiplicity[i]=(*v)[i];
1521
1522  final_base_dim = CalcBaseDim ();
1523
1524#ifdef writemsg
1525  Print("number of variables: %d\n", variables);
1526  Print("number of points: %d\n", n_points);
1527  PrintS("multiplicities: ");
1528  for (i=0;i<n_points;i++) Print("%d ", multiplicity[i]);
1529  PrintLn();
1530  Print("general initialization for dimension %d ...\n", final_base_dim);
1531#endif
1532
1533  GeneralInit ();
1534
1535// reading coordinates of points from ideals **********************************
1536  mpq_t divisor;
1537  if (!only_modp) mpq_init(divisor);
1538  int j;
1539  for(i=0; i<L.size();i++)
1540  {
1541    ideal I = L[i];
1542    for(j=0;j<IDELEMS(I);j++)
1543    {
1544      poly p=I->m[j];
1545      if (p!=NULL)
1546      {
1547        poly ph=pHead(p);
1548        int pcvar=pVar(ph);
1549        if (pcvar!=0)
1550        {
1551          pcvar--;
1552          if (coord_exist[i][pcvar])
1553          {
1554             Print("coordinate %d for point %d initialized twice!\n",pcvar+1,i+1);
1555             data_ok=false;
1556          }
1557          number m;
1558          m=pGetCoeff(p); // possible coefficient standing by a leading monomial
1559          if (!only_modp) ResolveCoeff (divisor,m);
1560          number n;
1561          if (pNext(p)!=NULL) n=pGetCoeff(pNext(p));
1562          else n=nInit(0);
1563          if (only_modp)
1564          {
1565            n=nInpNeg(n);
1566            n=nDiv(n,m);
1567            modp_points[i][pcvar]=(int)((long)n);
1568          }
1569          else
1570          {
1571            ResolveCoeff (q_points[i][pcvar],n);
1572            mpq_neg(q_points[i][pcvar],q_points[i][pcvar]);
1573            mpq_div(q_points[i][pcvar],q_points[i][pcvar],divisor);
1574          }
1575          coord_exist[i][pcvar]=true;
1576        }
1577        else
1578        {
1579          PrintS("not a variable? ");
1580          wrp(p);
1581          PrintLn();
1582          data_ok=false;
1583        }
1584        pDelete(&ph);
1585      }
1586    }
1587  }
1588  if (!only_modp) mpq_clear(divisor);
1589  // data from ideal read *******************************************************
1590
1591  // ckecking if all coordinates are initialized
1592  for (i=0;i<n_points;i++)
1593  {
1594      for (j=0;j<variables;j++)
1595      {
1596          if (!coord_exist[i][j])
1597          {
1598             Print("coordinate %d for point %d not known!\n",j+1,i+1);
1599             data_ok=false;
1600          }
1601      }
1602  }
1603
1604  if (!data_ok)
1605  {
1606     GeneralDone();
1607     WerrorS("data structure is invalid");
1608     return NULL;
1609  }
1610
1611  if (!only_modp) IntegerPoints ();
1612  MakeConditions ();
1613#ifdef writemsg
1614  PrintS("done.\n");
1615#else
1616  if (protocol) Print("[vdim %d]",final_base_dim);
1617#endif
1618
1619
1620// main procedure *********************************************************************
1621  int modp_cycles=10;
1622  bool correct_gen=false;
1623  if (only_modp) modp_cycles=1;
1624  myp_index=cf_getNumSmallPrimes ();
1625
1626  while ((!correct_gen)&&(myp_index>1))
1627  {
1628#ifdef writemsg
1629        Print("trying %d cycles mod p...\n",modp_cycles);
1630#else
1631        if (protocol) Print("(%d)",modp_cycles);
1632#endif
1633        while ((n_results<modp_cycles)&&(myp_index>1))  // some computations mod p
1634        {
1635            if (!only_modp) myp=TakePrime (myp);
1636            NewResultEntry ();
1637            InitProcData ();
1638            if (only_modp) modp_PrepareProducts (); else int_PrepareProducts ();
1639
1640            modp_Main ();
1641
1642            if (!only_modp)
1643            {
1644               MultGenerators ();
1645               CheckColumnSequence ();
1646            }
1647            else
1648            {
1649               modp_SetColumnNames ();
1650            }
1651            FreeProcData ();
1652        }
1653
1654        if (!only_modp)
1655        {
1656           PrepareChinese (modp_cycles);
1657           correct_gen=true;
1658           for (i=0;i<generic_n_generators;i++)
1659           {
1660               ReconstructGenerator (i,modp_cycles);
1661               correct_gen=CheckGenerator ();
1662               if (!correct_gen)
1663               {
1664#ifdef writemsg
1665                  PrintS("wrong generator!\n");
1666#else
1667//                  if (protocol) PrintS("!g");
1668#endif
1669                  ClearGenList ();
1670                  break;
1671               }
1672               else
1673               {
1674                  UpdateGenList ();
1675               }
1676           }
1677#ifdef checksize
1678           Print("maximal size of output: %d, precision bound: %d.\n",maximalsize,mpz_sizeinbase(bigcongr,10));
1679#endif
1680           CloseChinese ();
1681           modp_cycles=modp_cycles+10;
1682        }
1683        else
1684        {
1685           correct_gen=true;
1686        }
1687  }
1688// end of main procedure ************************************************************************************
1689
1690#ifdef writemsg
1691  PrintS("computations finished.\n");
1692#else
1693  if (protocol) PrintLn();
1694#endif
1695
1696  if (!correct_gen)
1697  {
1698     GeneralDone ();
1699     ClearGenList ();
1700     WerrorS("internal error - coefficient too big!");
1701     return NULL;
1702  }
1703
1704// passing data to ideal *************************************************************************************
1705  ideal ret;
1706
1707  if (only_modp)
1708  {
1709    mono_type mon;
1710    ret=idInit(modp_result->n_generators,1);
1711    generator_entry *cur_gen=modp_result->generator;
1712    for(i=0;i<IDELEMS(ret);i++)
1713    {
1714      poly p,sum;
1715      sum=NULL;
1716      int a;
1717      int cf;
1718      for (a=final_base_dim;a>=0;a--)
1719      {
1720        if (a==final_base_dim) cf=cur_gen->ltcoef; else cf=cur_gen->coef[a];
1721        if (cf!=0)
1722        {
1723            p=pISet(cf);
1724            if (a==final_base_dim) mon=cur_gen->lt; else mon=generic_column_name[a];
1725            for (j=0;j<variables;j++) pSetExp(p,j+1,mon[j]);
1726            pSetm(p);
1727            sum=pAdd(sum,p);
1728        }
1729      }
1730      ret->m[i]=sum;
1731      cur_gen=cur_gen->next;
1732    }
1733  }
1734  else
1735  {
1736    ret=idInit(generic_n_generators,1);
1737    gen_list_entry *temp=gen_list;
1738    for(i=0;i<IDELEMS(ret);i++)
1739    {
1740      poly p,sum;
1741      sum=NULL;
1742      int a;
1743      for (a=final_base_dim;a>=0;a--) // build one polynomial
1744      {
1745          if (mpz_sgn(temp->polycoef[a])!=0)
1746          {
1747             number n=ALLOC_RNUMBER();
1748#ifdef LDEBUG
1749             n->debug=123456;
1750#endif
1751             mpz_init_set(n->z,temp->polycoef[a]);
1752             n->s=3;
1753             n_Normalize(n, currRing->cf);
1754             p=pNSet(n); //a monomial
1755             for (j=0;j<variables;j++) pSetExp(p,j+1,temp->polyexp[a][j]);
1756             pSetm(p); // after all pSetExp
1757             sum=pAdd(sum,p);
1758          }
1759      }
1760      ret->m[i]=sum;
1761      temp=temp->next;
1762    }
1763  }
1764// data transferred ****************************************************************************
1765
1766
1767  GeneralDone ();
1768  ClearGenList ();
1769  return ret;
1770}
1771
1772
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.