source: git/kernel/numeric/mpr_base.cc @ 06b685

spielwiese
Last change on this file since 06b685 was cec9624, checked in by Hans Schoenemann <hannes@…>, 5 years ago
add: pp_DivideM, pp_Divide
  • Property mode set to 100644
File size: 73.9 KB
Line 
1/****************************************
2*  Computer Algebra System SINGULAR     *
3****************************************/
4
5/*
6 * ABSTRACT - multipolynomial resultants - resultant matrices
7 *            ( sparse, dense, u-resultant solver )
8 */
9
10//-> includes
11
12
13
14#include "kernel/mod2.h"
15
16#include "misc/mylimits.h"
17#include "misc/options.h"
18#include "misc/intvec.h"
19#include "misc/sirandom.h"
20
21#include "coeffs/numbers.h"
22#include "coeffs/mpr_global.h"
23
24#include "polys/matpol.h"
25#include "polys/sparsmat.h"
26
27#include "polys/clapsing.h"
28
29#include "kernel/polys.h"
30#include "kernel/ideals.h"
31
32#include "mpr_base.h"
33#include "mpr_numeric.h"
34
35#include <cmath>
36//<-
37
38//%s
39//-----------------------------------------------------------------------------
40//-------------- sparse resultant matrix --------------------------------------
41//-----------------------------------------------------------------------------
42
43//-> definitions
44
45//#define mprTEST
46//#define mprMINKSUM
47
48#define MAXPOINTS      10000
49#define MAXINITELEMS   256
50#define LIFT_COOR      50000   // siRand() % LIFT_COOR gives random lift value
51#define SCALEDOWN      100.0  // lift value scale down for linear program
52#define MINVDIST       0.0
53#define RVMULT         0.0001 // multiplicator for random shift vector
54#define MAXRVVAL       50000
55#define MAXVARS        100
56//<-
57
58//-> sparse resultant matrix
59
60/* set of points */
61class pointSet;
62
63
64
65/* sparse resultant matrix class */
66class resMatrixSparse : virtual public resMatrixBase
67{
68public:
69  resMatrixSparse( const ideal _gls, const int special = SNONE );
70  ~resMatrixSparse();
71
72  // public interface according to base class resMatrixBase
73  ideal getMatrix();
74
75  /** Fills in resMat[][] with evpoint[] and gets determinant
76   * uRPos[i][1]: row of matrix
77   * uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
78   *  uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
79   *  i= 1 .. numSet0
80   */
81  number getDetAt( const number* evpoint );
82
83  poly getUDet( const number* evpoint );
84
85private:
86  resMatrixSparse( const resMatrixSparse & );
87
88  void randomVector( const int dim, mprfloat shift[] );
89
90  /** Row Content Function
91   * Finds the largest i such that F[i] is a point, F[i]= a[ij] in A[i] for some j.
92   * Returns -1 iff the point vert does not lie in a cell
93   */
94  int RC( pointSet **pQ, pointSet *E, int vert, mprfloat shift[] );
95
96  /* Remaps a result of LP to the according point set Qi.
97   * Returns false iff remaping was not possible, otherwise true.
98   */
99  bool remapXiToPoint( const int indx, pointSet **pQ, int *set, int *vtx );
100
101  /** create coeff matrix
102   * uRPos[i][1]: row of matrix
103   * uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
104   *  uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
105   *  i= 1 .. numSet0
106   * Returns the dimension of the matrix or -1 in case of an error
107   */
108  int createMatrix( pointSet *E );
109
110  pointSet * minkSumAll( pointSet **pQ, int numq, int dim );
111  pointSet * minkSumTwo( pointSet *Q1, pointSet *Q2, int dim );
112
113private:
114  ideal gls;
115
116  int n, idelem;     // number of variables, polynoms
117  int numSet0;       // number of elements in S0
118  int msize;         // size of matrix
119
120  intvec *uRPos;
121
122  ideal rmat;        // sparse matrix representation
123
124  simplex * LP;      // linear programming stuff
125};
126//<-
127
128//-> typedefs and structs
129poly monomAt( poly p, int i );
130
131typedef unsigned int Coord_t;
132
133struct setID
134{
135  int set;
136  int pnt;
137};
138
139struct onePoint
140{
141  Coord_t * point;             // point[0] is unused, maxial dimension is MAXVARS+1
142  setID rc;                    // filled in by Row Content Function
143  struct onePoint * rcPnt;     // filled in by Row Content Function
144};
145
146typedef struct onePoint * onePointP;
147
148/* sparse matrix entry */
149struct _entry
150{
151  number num;
152  int col;
153  struct _entry * next;
154};
155
156typedef struct _entry * entry;
157//<-
158
159//-> class pointSet
160class pointSet
161{
162private:
163  onePointP *points;     // set of onePoint's, index [1..num], supports of monoms
164  bool lifted;
165
166public:
167  int num;               // number of elements in points
168  int max;               // maximal entries in points, i.e. allocated mem
169  int dim;               // dimension, i.e. valid coord entries in point
170  int index;             // should hold unique identifier of point set
171
172  pointSet( const int _dim, const int _index= 0, const int count= MAXINITELEMS );
173   ~pointSet();
174
175  // pointSet.points[i] equals pointSet[i]
176  inline onePointP operator[] ( const int index );
177
178  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
179   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
180   * else returns true
181   */
182  bool addPoint( const onePointP vert );
183
184  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
185   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
186   * else returns true
187   */
188  bool addPoint( const int * vert );
189
190  /** Adds a point to pointSet, copy vert[0,...,dim] ot point[num+1][0,...,dim].
191   * Returns false, iff additional memory was allocated ( i.e. num >= max )
192   * else returns true
193   */
194  bool addPoint( const Coord_t * vert );
195
196  /* Removes the point at intex indx */
197  bool removePoint( const int indx );
198
199  /** Adds point to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset.
200   * Returns true, iff added, else false.
201   */
202  bool mergeWithExp( const onePointP vert );
203
204  /** Adds point to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset.
205   * Returns true, iff added, else false.
206   */
207  bool mergeWithExp( const int * vert );
208
209  /* Adds support of poly p to pointSet, iff pointSet \cap point = \emptyset. */
210  void mergeWithPoly( const poly p );
211
212  /* Returns the row polynom multiplicator in vert[] */
213  void getRowMP( const int indx, int * vert );
214
215  /* Returns index of supp(LT(p)) in pointSet. */
216  int getExpPos( const poly p );
217
218  /** sort lex
219   */
220  void sort();
221
222  /** Lifts the point set using sufficiently generic linear lifting
223   * homogeneous forms l[1]..l[dim] in Z. Every l[i] is of the form
224   * L1x1+...+Lnxn, for generic L1..Ln in Z.
225   *
226   * Lifting raises dimension by one!
227   */
228  void lift( int *l= NULL );     // !! increments dim by 1
229  void unlift() { dim--; lifted= false; }
230
231private:
232  pointSet( const pointSet & );
233
234  /** points[a] < points[b] ? */
235  inline bool smaller( int, int );
236
237  /** points[a] > points[b] ? */
238  inline bool larger( int, int );
239
240  /** Checks, if more mem is needed ( i.e. num >= max ),
241   * returns false, if more mem was allocated, else true
242   */
243  inline bool checkMem();
244};
245//<-
246
247//-> class convexHull
248/* Compute convex hull of given exponent set */
249class convexHull
250{
251public:
252  convexHull( simplex * _pLP ) : pLP(_pLP) {}
253  ~convexHull() {}
254
255  /** Computes the point sets of the convex hulls of the supports given
256   * by the polynoms in gls.
257   * Returns Q[].
258   */
259  pointSet ** newtonPolytopesP( const ideal gls );
260  ideal newtonPolytopesI( const ideal gls );
261
262private:
263  /** Returns true iff the support of poly pointPoly is inside the
264   * convex hull of all points given by the  support of poly p.
265   */
266  bool inHull(poly p, poly pointPoly, int m, int site);
267
268private:
269  pointSet **Q;
270  int n;
271  simplex * pLP;
272};
273//<-
274
275//-> class mayanPyramidAlg
276/* Compute all lattice points in a given convex hull */
277class mayanPyramidAlg
278{
279public:
280  mayanPyramidAlg( simplex * _pLP ) : n((currRing->N)), pLP(_pLP) {}
281  ~mayanPyramidAlg() {}
282
283  /** Drive Mayan Pyramid Algorithm.
284   * The Alg computes conv(Qi[]+shift[]).
285   */
286  pointSet * getInnerPoints( pointSet **_q_i, mprfloat _shift[] );
287
288private:
289
290  /** Recursive Mayan Pyramid algorithm for directly computing MinkowskiSum
291   * lattice points for (n+1)-fold MinkowskiSum of given point sets Qi[].
292   * Recursively for range of dim: dim in [0..n); acoords[0..var) fixed.
293   * Stores only MinkowskiSum points of udist > 0: done by storeMinkowskiSumPoints.
294   */
295  void runMayanPyramid( int dim );
296
297  /**  Compute v-distance via Linear Programing
298   * Linear Program finds the v-distance of the point in accords[].
299   * The v-distance is the distance along the direction v to boundary of
300   * Minkowski Sum of Qi (here vector v is represented by shift[]).
301   * Returns the v-distance or -1.0 if an error occurred.
302   */
303  mprfloat vDistance( Coord_t * acoords, int dim );
304
305  /** LP for finding min/max coord in MinkowskiSum, given previous coors.
306   * Assume MinkowskiSum in non-negative quadrants
307   * coor in [0,n); fixed coords in acoords[0..coor)
308   */
309  void mn_mx_MinkowskiSum( int dim, Coord_t *minR, Coord_t *maxR );
310
311  /**  Stores point in E->points[pt], iff v-distance != 0
312   * Returns true iff point was stored, else flase
313   */
314  bool storeMinkowskiSumPoint();
315
316private:
317  pointSet **Qi;
318  pointSet *E;
319  mprfloat *shift;
320
321  int n,idelem;
322
323  Coord_t acoords[MAXVARS+2];
324
325  simplex * pLP;
326};
327//<-
328
329//-> debug output stuff
330#if defined(mprDEBUG_PROT) || defined(mprDEBUG_ALL)
331void print_mat(mprfloat **a, int maxrow, int maxcol)
332{
333  int i, j;
334
335  for (i = 1; i <= maxrow; i++)
336  {
337    PrintS("[");
338    for (j = 1; j <= maxcol; j++) Print("% 7.2f, ", a[i][j]);
339    PrintS("],\n");
340  }
341}
342void print_bmat(mprfloat **a, int nrows, int ncols, int N, int *iposv)
343{
344  int i, j;
345
346  printf("Output matrix from LinProg");
347  for (i = 1; i <= nrows; i++)
348  {
349    printf("\n[ ");
350    if (i == 1) printf("  ");
351    else if (iposv[i-1] <= N) printf("X%d", iposv[i-1]);
352    else printf("Y%d", iposv[i-1]-N+1);
353    for (j = 1; j <= ncols; j++) printf(" %7.2f ",(double)a[i][j]);
354    printf(" ]");
355  } printf("\n");
356  fflush(stdout);
357}
358
359void print_exp( const onePointP vert, int n )
360{
361  int i;
362  for ( i= 1; i <= n; i++ )
363  {
364    Print(" %d",vert->point[i] );
365#ifdef LONG_OUTPUT
366    if ( i < n ) PrintS(", ");
367#endif
368  }
369}
370void print_matrix( matrix omat )
371{
372  int i,j;
373  int val;
374  Print(" matrix m[%d][%d]=(\n",MATROWS( omat ),MATCOLS( omat ));
375  for ( i= 1; i <= MATROWS( omat ); i++ )
376  {
377    for ( j= 1; j <= MATCOLS( omat ); j++ )
378    {
379      if ( (MATELEM( omat, i, j)!=NULL)
380      && (!nIsZero(pGetCoeff( MATELEM( omat, i, j)))))
381      {
382        val= n_Int(pGetCoeff( MATELEM( omat, i, j) ), currRing->cf);
383        if ( i==MATROWS(omat) && j==MATCOLS(omat) )
384        {
385          Print("%d ",val);
386        }
387        else
388        {
389          Print("%d, ",val);
390        }
391      }
392      else
393      {
394        if ( i==MATROWS(omat) && j==MATCOLS(omat) )
395        {
396          PrintS("  0");
397        }
398        else
399        {
400          PrintS("  0, ");
401        }
402      }
403    }
404    PrintLn();
405  }
406  PrintS(");\n");
407}
408#endif
409//<-
410
411//-> pointSet::*
412pointSet::pointSet( const int _dim, const int _index, const int count )
413  : num(0), max(count), dim(_dim), index(_index)
414{
415  int i;
416  points = (onePointP *)omAlloc( (count+1) * sizeof(onePointP) );
417  for ( i= 0; i <= max; i++ )
418  {
419    points[i]= (onePointP)omAlloc( sizeof(onePoint) );
420    points[i]->point= (Coord_t *)omAlloc0( (dim+2) * sizeof(Coord_t) );
421  }
422  lifted= false;
423}
424
425pointSet::~pointSet()
426{
427  int i;
428  int fdim= lifted ? dim+1 : dim+2;
429  for ( i= 0; i <= max; i++ )
430  {
431    omFreeSize( (void *) points[i]->point, fdim * sizeof(Coord_t) );
432    omFreeSize( (void *) points[i], sizeof(onePoint) );
433  }
434  omFreeSize( (void *) points, (max+1) * sizeof(onePointP) );
435}
436
437inline onePointP pointSet::operator[] ( const int index_i )
438{
439  assume( index_i > 0 && index_i <= num );
440  return points[index_i];
441}
442
443inline bool pointSet::checkMem()
444{
445  if ( num >= max )
446  {
447    int i;
448    int fdim= lifted ? dim+1 : dim+2;
449    points= (onePointP*)omReallocSize( points,
450                                 (max+1) * sizeof(onePointP),
451                                 (2*max + 1) * sizeof(onePointP) );
452    for ( i= max+1; i <= max*2; i++ )
453    {
454      points[i]= (onePointP)omAlloc( sizeof(struct onePoint) );
455      points[i]->point= (Coord_t *)omAlloc0( fdim * sizeof(Coord_t) );
456    }
457    max*= 2;
458    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MEM);
459    return false;
460  }
461  return true;
462}
463
464bool pointSet::addPoint( const onePointP vert )
465{
466  int i;
467  bool ret;
468  num++;
469  ret= checkMem();
470  points[num]->rcPnt= NULL;
471  for ( i= 1; i <= dim; i++ ) points[num]->point[i]= vert->point[i];
472  return ret;
473}
474
475bool pointSet::addPoint( const int * vert )
476{
477  int i;
478  bool ret;
479  num++;
480  ret= checkMem();
481  points[num]->rcPnt= NULL;
482  for ( i= 1; i <= dim; i++ ) points[num]->point[i]= (Coord_t) vert[i];
483  return ret;
484}
485
486bool pointSet::addPoint( const Coord_t * vert )
487{
488  int i;
489  bool ret;
490  num++;
491  ret= checkMem();
492  points[num]->rcPnt= NULL;
493  for ( i= 0; i < dim; i++ ) points[num]->point[i+1]= vert[i];
494  return ret;
495}
496
497bool pointSet::removePoint( const int indx )
498{
499  assume( indx > 0 && indx <= num );
500  if ( indx != num )
501  {
502    onePointP tmp;
503    tmp= points[indx];
504    points[indx]= points[num];
505    points[num]= tmp;
506  }
507  num--;
508
509  return true;
510}
511
512bool pointSet::mergeWithExp( const onePointP vert )
513{
514  int i,j;
515
516  for ( i= 1; i <= num; i++ )
517  {
518    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
519      if ( points[i]->point[j] != vert->point[j] ) break;
520    if ( j > dim ) break;
521  }
522
523  if ( i > num )
524  {
525    addPoint( vert );
526    return true;
527  }
528  return false;
529}
530
531bool pointSet::mergeWithExp( const int * vert )
532{
533  int i,j;
534
535  for ( i= 1; i <= num; i++ )
536  {
537    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
538      if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
539    if ( j > dim ) break;
540  }
541
542  if ( i > num )
543  {
544    addPoint( vert );
545    return true;
546  }
547  return false;
548}
549
550void pointSet::mergeWithPoly( const poly p )
551{
552  int i,j;
553  poly piter= p;
554  int * vert;
555  vert= (int *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(int) );
556
557  while ( piter )
558  {
559    p_GetExpV( piter, vert, currRing );
560
561    for ( i= 1; i <= num; i++ )
562    {
563      for ( j= 1; j <= dim; j++ )
564        if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
565      if ( j > dim ) break;
566    }
567
568    if ( i > num )
569    {
570      addPoint( vert );
571    }
572
573    pIter( piter );
574  }
575  omFreeSize( (void *) vert, (dim+1) * sizeof(int) );
576}
577
578int pointSet::getExpPos( const poly p )
579{
580  int * vert;
581  int i,j;
582
583  // hier unschoen...
584  vert= (int *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(int) );
585
586  p_GetExpV( p, vert, currRing );
587  for ( i= 1; i <= num; i++ )
588  {
589    for ( j= 1; j <= dim; j++ )
590      if ( points[i]->point[j] != (Coord_t) vert[j] ) break;
591    if ( j > dim ) break;
592  }
593  omFreeSize( (void *) vert, (dim+1) * sizeof(int) );
594
595  if ( i > num ) return 0;
596  else return i;
597}
598
599void pointSet::getRowMP( const int indx, int * vert )
600{
601  assume( indx > 0 && indx <= num && points[indx]->rcPnt );
602  int i;
603
604  vert[0]= 0;
605  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
606    vert[i]= (int)(points[indx]->point[i] - points[indx]->rcPnt->point[i]);
607}
608
609inline bool pointSet::smaller( int a, int b )
610{
611  int i;
612
613  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
614  {
615    if ( points[a]->point[i] > points[b]->point[i] )
616    {
617      return false;
618    }
619    if ( points[a]->point[i] < points[b]->point[i] )
620    {
621      return true;
622    }
623  }
624
625 return false; // they are equal
626}
627
628inline bool pointSet::larger( int a, int b )
629{
630  int i;
631
632  for ( i= 1; i <= dim; i++ )
633  {
634    if ( points[a]->point[i] < points[b]->point[i] )
635    {
636      return false;
637    }
638    if ( points[a]->point[i] > points[b]->point[i] )
639    {
640      return true;
641    }
642  }
643
644 return false; // they are equal
645}
646
647void pointSet::sort()
648{
649  int i;
650  bool found= true;
651  onePointP tmp;
652
653  while ( found )
654  {
655    found= false;
656    for ( i= 1; i < num; i++ )
657    {
658      if ( larger( i, i+1 ) )
659      {
660        tmp= points[i];
661        points[i]= points[i+1];
662        points[i+1]= tmp;
663
664        found= true;
665      }
666    }
667  }
668}
669
670void pointSet::lift( int l[] )
671{
672  bool outerL= true;
673  int i, j;
674  int sum;
675
676  dim++;
677
678  if ( l==NULL )
679  {
680    outerL= false;
681    l= (int *)omAlloc( (dim+1) * sizeof(int) ); // [1..dim-1]
682
683    for(i = 1; i < dim; i++)
684    {
685      l[i]= 1 + siRand() % LIFT_COOR;
686    }
687  }
688  for ( j=1; j <= num; j++ )
689  {
690    sum= 0;
691    for ( i=1; i < dim; i++ )
692    {
693      sum += (int)points[j]->point[i] * l[i];
694    }
695    points[j]->point[dim]= sum;
696  }
697
698#ifdef mprDEBUG_ALL
699  PrintS(" lift vector: ");
700  for ( j=1; j < dim; j++ ) Print(" %d ",l[j] );
701  PrintLn();
702#ifdef mprDEBUG_ALL
703  PrintS(" lifted points: \n");
704  for ( j=1; j <= num; j++ )
705  {
706    Print("%d: <",j);print_exp(points[j],dim);PrintS(">\n");
707  }
708  PrintLn();
709#endif
710#endif
711
712  lifted= true;
713
714  if ( !outerL ) omFreeSize( (void *) l, (dim+1) * sizeof(int) );
715}
716//<-
717
718//-> global functions
719// Returns the monom at pos i in poly p
720poly monomAt( poly p, int i )
721{
722  assume( i > 0 );
723  poly iter= p;
724  for ( int j= 1; (j < i) && (iter!=NULL); j++ ) pIter(iter);
725  return iter;
726}
727//<-
728
729//-> convexHull::*
730bool convexHull::inHull(poly p, poly pointPoly, int m, int site)
731{
732  int i, j, col;
733
734  pLP->m = n+1;
735  pLP->n = m;                // this includes col of cts
736
737  pLP->LiPM[1][1] = +0.0;
738  pLP->LiPM[1][2] = +1.0;        // optimize (arbitrary) var
739  pLP->LiPM[2][1] = +1.0;
740  pLP->LiPM[2][2] = -1.0;         // lambda vars sum up to 1
741
742  for ( j=3; j <= pLP->n; j++)
743  {
744    pLP->LiPM[1][j] = +0.0;
745    pLP->LiPM[2][j] = -1.0;
746  }
747
748  for( i= 1; i <= n; i++) {        // each row constraints one coor
749    pLP->LiPM[i+2][1] = (mprfloat)pGetExp(pointPoly,i);
750    col = 2;
751    for( j= 1; j <= m; j++ )
752    {
753      if( j != site )
754      {
755        pLP->LiPM[i+2][col] = -(mprfloat)pGetExp( monomAt(p,j), i );
756        col++;
757      }
758    }
759  }
760
761#ifdef mprDEBUG_ALL
762  PrintS("Matrix of Linear Programming\n");
763  print_mat( pLP->LiPM, pLP->m+1,pLP->n);
764#endif
765
766  pLP->m3= pLP->m;
767
768  pLP->compute();
769
770  return (pLP->icase == 0);
771}
772
773// mprSTICKYPROT:
774// ST_SPARSE_VADD: new vertex of convex hull added
775// ST_SPARSE_VREJ: point rejected (-> inside hull)
776pointSet ** convexHull::newtonPolytopesP( const ideal gls )
777{
778  int i, j, k;
779  int m;  // Anzahl der Exponentvektoren im i-ten Polynom (gls->m)[i] des Ideals gls
780  int idelem= IDELEMS(gls);
781  int * vert;
782
783  n= (currRing->N);
784  vert= (int *)omAlloc( (idelem+1) * sizeof(int) );
785
786  Q = (pointSet **)omAlloc( idelem * sizeof(pointSet*) );        // support hulls
787  for ( i= 0; i < idelem; i++ )
788    Q[i] = new pointSet( (currRing->N), i+1, pLength((gls->m)[i])+1 );
789
790  for( i= 0; i < idelem; i++ )
791  {
792    k=1;
793    m = pLength( (gls->m)[i] );
794
795    poly p= (gls->m)[i];
796    for( j= 1; j <= m; j++) {  // für jeden Exponentvektor
797      if( !inHull( (gls->m)[i], p, m, j ) )
798      {
799        p_GetExpV( p, vert, currRing );
800        Q[i]->addPoint( vert );
801        k++;
802        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
803      }
804      else
805      {
806        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
807      }
808      pIter( p );
809    } // j
810    mprSTICKYPROT("\n");
811  } // i
812
813  omFreeSize( (void *) vert, (idelem+1) * sizeof(int) );
814
815#ifdef mprDEBUG_PROT
816  PrintLn();
817  for( i= 0; i < idelem; i++ )
818  {
819    Print(" \\Conv(Qi[%d]): #%d\n", i,Q[i]->num );
820    for ( j=1; j <= Q[i]->num; j++ )
821    {
822      Print("%d: <",j);print_exp( (*Q[i])[j] , (currRing->N) );PrintS(">\n");
823    }
824    PrintLn();
825  }
826#endif
827
828  return Q;
829}
830
831// mprSTICKYPROT:
832// ST_SPARSE_VADD: new vertex of convex hull added
833// ST_SPARSE_VREJ: point rejected (-> inside hull)
834ideal convexHull::newtonPolytopesI( const ideal gls )
835{
836  int i, j;
837  int m;  // Anzahl der Exponentvektoren im i-ten Polynom (gls->m)[i] des Ideals gls
838  int idelem= IDELEMS(gls);
839  ideal id;
840  poly p,pid;
841  int * vert;
842
843  n= (currRing->N);
844  vert= (int *)omAlloc( (idelem+1) * sizeof(int) );
845  id= idInit( idelem, 1 );
846
847  for( i= 0; i < idelem; i++ )
848  {
849    m = pLength( (gls->m)[i] );
850
851    p= (gls->m)[i];
852    for( j= 1; j <= m; j++) {  // für jeden Exponentvektor
853      if( !inHull( (gls->m)[i], p, m, j ) )
854      {
855        if ( (id->m)[i] == NULL )
856        {
857          (id->m)[i]= pHead(p);
858          pid=(id->m)[i];
859        }
860        else
861        {
862          pNext(pid)= pHead(p);
863          pIter(pid);
864          pNext(pid)= NULL;
865        }
866        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
867      }
868      else
869      {
870        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
871      }
872      pIter( p );
873    } // j
874    mprSTICKYPROT("\n");
875  } // i
876
877  omFreeSize( (void *) vert, (idelem+1) * sizeof(int) );
878
879#ifdef mprDEBUG_PROT
880  PrintLn();
881  for( i= 0; i < idelem; i++ )
882  {
883  }
884#endif
885
886  return id;
887}
888//<-
889
890//-> mayanPyramidAlg::*
891pointSet * mayanPyramidAlg::getInnerPoints( pointSet **_q_i, mprfloat _shift[] )
892{
893  int i;
894
895  Qi= _q_i;
896  shift= _shift;
897
898  E= new pointSet( Qi[0]->dim ); // E has same dim as Qi[...]
899
900  for ( i= 0; i < MAXVARS+2; i++ ) acoords[i]= 0;
901
902  runMayanPyramid(0);
903
904  mprSTICKYPROT("\n");
905
906  return E;
907}
908
909mprfloat mayanPyramidAlg::vDistance( Coord_t * acoords_a, int dim )
910{
911  int i, ii, j, k, col, r;
912  int numverts, cols;
913
914  numverts = 0;
915  for( i=0; i<=n; i++)
916  {
917    numverts += Qi[i]->num;
918  }
919  cols = numverts + 2;
920
921  //if( dim < 1 || dim > n )
922  //  WerrorS("mayanPyramidAlg::vDistance: Known coords dim off range");
923
924  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
925  pLP->LiPM[1][2] = 1.0;        // maximize
926  for( j=3; j<=cols; j++) pLP->LiPM[1][j] = 0.0;
927
928  for( i=0; i <= n; i++ )
929  {
930    pLP->LiPM[i+2][1] = 1.0;
931    pLP->LiPM[i+2][2] = 0.0;
932  }
933  for( i=1; i<=dim; i++)
934  {
935    pLP->LiPM[n+2+i][1] = (mprfloat)(acoords_a[i-1]);
936    pLP->LiPM[n+2+i][2] = -shift[i];
937  }
938
939  ii = -1;
940  col = 2;
941  for ( i= 0; i <= n; i++ )
942  {
943    ii++;
944    for( k= 1; k <= Qi[ii]->num; k++ )
945    {
946      col++;
947      for ( r= 0; r <= n; r++ )
948      {
949        if ( r == i ) pLP->LiPM[r+2][col] = -1.0;
950        else pLP->LiPM[r+2][col] = 0.0;
951      }
952      for( r= 1; r <= dim; r++ )
953        pLP->LiPM[r+n+2][col] = -(mprfloat)((*Qi[ii])[k]->point[r]);
954    }
955  }
956
957  if( col != cols)
958    Werror("mayanPyramidAlg::vDistance:"
959           "setting up matrix for udist: col %d != cols %d",col,cols);
960
961  pLP->m = n+dim+1;
962  pLP->m3= pLP->m;
963  pLP->n=cols-1;
964
965#ifdef mprDEBUG_ALL
966  Print("vDistance LP, known koords dim=%d, constr %d, cols %d, acoords= ",
967        dim,pLP->m,cols);
968  for( i= 0; i < dim; i++ )
969    Print(" %d",acoords_a[i]);
970  PrintLn();
971  print_mat( pLP->LiPM, pLP->m+1, cols);
972#endif
973
974  pLP->compute();
975
976#ifdef mprDEBUG_ALL
977  PrintS("LP returns matrix\n");
978  print_bmat( pLP->LiPM, pLP->m+1, cols+1-pLP->m, cols, pLP->iposv);
979#endif
980
981  if( pLP->icase != 0 )
982  {  // check for errors
983    WerrorS("mayanPyramidAlg::vDistance:");
984    if( pLP->icase == 1 )
985      WerrorS(" Unbounded v-distance: probably 1st v-coor=0");
986    else if( pLP->icase == -1 )
987      WerrorS(" Infeasible v-distance");
988    else
989      WerrorS(" Unknown error");
990    return -1.0;
991  }
992
993  return pLP->LiPM[1][1];
994}
995
996void  mayanPyramidAlg::mn_mx_MinkowskiSum( int dim, Coord_t *minR, Coord_t *maxR )
997{
998  int i, j, k, cols, cons;
999  int la_cons_row;
1000
1001  cons = n+dim+2;
1002
1003  // first, compute minimum
1004  //
1005
1006  // common part of the matrix
1007  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
1008  for( i=2; i<=n+2; i++)
1009  {
1010    pLP->LiPM[i][1] = 1.0;        // 1st col
1011    pLP->LiPM[i][2] = 0.0;        // 2nd col
1012  }
1013
1014  la_cons_row = 1;
1015  cols = 2;
1016  for( i=0; i<=n; i++)
1017  {
1018    la_cons_row++;
1019    for( j=1; j<= Qi[i]->num; j++)
1020    {
1021      cols++;
1022      pLP->LiPM[1][cols] = 0.0;        // set 1st row 0
1023      for( k=2; k<=n+2; k++)
1024      {  // lambdas sum up to 1
1025        if( k != la_cons_row) pLP->LiPM[k][cols] = 0.0;
1026        else pLP->LiPM[k][cols] = -1.0;
1027      }
1028      for( k=1; k<=n; k++)
1029        pLP->LiPM[k+n+2][cols] = -(mprfloat)((*Qi[i])[j]->point[k]);
1030    } // j
1031  } // i
1032
1033  for( i= 0; i < dim; i++ )
1034  {                // fixed coords
1035    pLP->LiPM[i+n+3][1] = acoords[i];
1036    pLP->LiPM[i+n+3][2] = 0.0;
1037  }
1038  pLP->LiPM[dim+n+3][1] = 0.0;
1039
1040
1041  pLP->LiPM[1][2] = -1.0;                        // minimize
1042  pLP->LiPM[dim+n+3][2] = 1.0;
1043
1044#ifdef mprDEBUG_ALL
1045  Print("\nThats the matrix for minR, dim= %d, acoords= ",dim);
1046  for( i= 0; i < dim; i++ )
1047    Print(" %d",acoords[i]);
1048  PrintLn();
1049  print_mat( pLP->LiPM, cons+1, cols);
1050#endif
1051
1052  // simplx finds MIN for obj.fnc, puts it in [1,1]
1053  pLP->m= cons;
1054  pLP->n= cols-1;
1055  pLP->m3= cons;
1056
1057  pLP->compute();
1058
1059  if ( pLP->icase != 0 )
1060  { // check for errors
1061    if( pLP->icase < 0)
1062      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: minR: infeasible");
1063    else if( pLP->icase > 0)
1064      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: minR: unbounded");
1065  }
1066
1067  *minR = (Coord_t)( -pLP->LiPM[1][1] + 1.0 - SIMPLEX_EPS );
1068
1069  // now compute maximum
1070  //
1071
1072  // common part of the matrix again
1073  pLP->LiPM[1][1] = 0.0;
1074  for( i=2; i<=n+2; i++)
1075  {
1076    pLP->LiPM[i][1] = 1.0;
1077    pLP->LiPM[i][2] = 0.0;
1078  }
1079  la_cons_row = 1;
1080  cols = 2;
1081  for( i=0; i<=n; i++)
1082  {
1083    la_cons_row++;
1084    for( j=1; j<=Qi[i]->num; j++)
1085    {
1086      cols++;
1087      pLP->LiPM[1][cols] = 0.0;
1088      for( k=2; k<=n+2; k++)
1089      {
1090        if( k != la_cons_row) pLP->LiPM[k][cols] = 0.0;
1091        else pLP->LiPM[k][cols] = -1.0;
1092      }
1093      for( k=1; k<=n; k++)
1094        pLP->LiPM[k+n+2][cols] = -(mprfloat)((*Qi[i])[j]->point[k]);
1095    } // j
1096  }  // i
1097
1098  for( i= 0; i < dim; i++ )
1099  {                // fixed coords
1100    pLP->LiPM[i+n+3][1] = acoords[i];
1101    pLP->LiPM[i+n+3][2] = 0.0;
1102  }
1103  pLP->LiPM[dim+n+3][1] = 0.0;
1104
1105  pLP->LiPM[1][2] = 1.0;                      // maximize
1106  pLP->LiPM[dim+n+3][2] = 1.0;                // var = sum of pnt coords
1107
1108#ifdef mprDEBUG_ALL
1109  Print("\nThats the matrix for maxR, dim= %d\n",dim);
1110  print_mat( pLP->LiPM, cons+1, cols);
1111#endif
1112
1113  pLP->m= cons;
1114  pLP->n= cols-1;
1115  pLP->m3= cons;
1116
1117  // simplx finds MAX for obj.fnc, puts it in [1,1]
1118  pLP->compute();
1119
1120  if ( pLP->icase != 0 )
1121  {
1122    if( pLP->icase < 0)
1123      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: maxR: infeasible");
1124    else if( pLP->icase > 0)
1125      WerrorS(" mn_mx_MinkowskiSum: LinearProgram: maxR: unbounded");
1126  }
1127
1128  *maxR = (Coord_t)( pLP->LiPM[1][1] + SIMPLEX_EPS );
1129
1130#ifdef mprDEBUG_ALL
1131  Print("  Range for dim=%d: [%d,%d]\n", dim, *minR, *maxR);
1132#endif
1133}
1134
1135// mprSTICKYPROT:
1136// ST_SPARSE_VREJ: rejected point
1137// ST_SPARSE_VADD: added point to set
1138bool mayanPyramidAlg::storeMinkowskiSumPoint()
1139{
1140  mprfloat dist;
1141
1142  // determine v-distance of point pt
1143  dist= vDistance( &(acoords[0]), n );
1144
1145  // store only points with v-distance > minVdist
1146  if( dist <= MINVDIST + SIMPLEX_EPS )
1147  {
1148    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VREJ);
1149    return false;
1150  }
1151
1152  E->addPoint( &(acoords[0]) );
1153  mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_VADD);
1154
1155  return true;
1156}
1157
1158// mprSTICKYPROT:
1159// ST_SPARSE_MREC1: recurse
1160// ST_SPARSE_MREC2: recurse with extra points
1161// ST_SPARSE_MPEND: end
1162void mayanPyramidAlg::runMayanPyramid( int dim )
1163{
1164  Coord_t minR, maxR;
1165  mprfloat dist;
1166
1167  // step 3
1168  mn_mx_MinkowskiSum( dim, &minR, &maxR );
1169
1170#ifdef mprDEBUG_ALL
1171  int i;
1172  for( i=0; i <= dim; i++) Print("acoords[%d]=%d ",i,(int)acoords[i]);
1173  Print(":: [%d,%d]\n", minR, maxR);
1174#endif
1175
1176  // step 5 -> terminate
1177  if( dim == n-1 )
1178  {
1179    int lastKilled = 0;
1180    // insert points
1181    acoords[dim] = minR;
1182    while( acoords[dim] <= maxR )
1183    {
1184      if( !storeMinkowskiSumPoint() )
1185        lastKilled++;
1186      acoords[dim]++;
1187    }
1188    mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MPEND);
1189    return;
1190  }
1191
1192  // step 4 -> recurse at step 3
1193  acoords[dim] = minR;
1194  while ( acoords[dim] <= maxR )
1195  {
1196    if ( (acoords[dim] > minR) && (acoords[dim] <= maxR) )
1197    {     // acoords[dim] >= minR  ??
1198      mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MREC1);
1199      runMayanPyramid( dim + 1 );         // recurse with higer dimension
1200    }
1201    else
1202    {
1203      // get v-distance of pt
1204      dist= vDistance( &(acoords[0]), dim + 1 );// dim+1 == known coordinates
1205
1206      if( dist >= SIMPLEX_EPS )
1207      {
1208        mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_MREC2);
1209        runMayanPyramid( dim + 1 );       // recurse with higer dimension
1210      }
1211    }
1212    acoords[dim]++;
1213  } // while
1214}
1215//<-
1216
1217//-> resMatrixSparse::*
1218bool resMatrixSparse::remapXiToPoint( const int indx, pointSet **pQ, int *set, int *pnt )
1219{
1220  int i,nn= (currRing->N);
1221  int loffset= 0;
1222  for ( i= 0; i <= nn; i++ )
1223  {
1224    if ( (loffset < indx) && (indx <= pQ[i]->num + loffset) )
1225    {
1226      *set= i;
1227      *pnt= indx-loffset;
1228      return true;
1229    }
1230    else loffset+= pQ[i]->num;
1231  }
1232  return false;
1233}
1234
1235// mprSTICKYPROT
1236// ST_SPARSE_RC: point added
1237int resMatrixSparse::RC( pointSet **pQ, pointSet *E, int vert, mprfloat shift[] )
1238{
1239  int i, j, k,c ;
1240  int size;
1241  bool found= true;
1242  mprfloat cd;
1243  int onum;
1244  int bucket[MAXVARS+2];
1245  setID *optSum;
1246
1247  LP->n = 1;
1248  LP->m = n + n + 1;   // number of constrains
1249
1250  // fill in LP matrix
1251  for ( i= 0; i <= n; i++ )
1252  {
1253    size= pQ[i]->num;
1254    for ( k= 1; k <= size; k++ )
1255    {
1256      LP->n++;
1257
1258      // objective funtion, minimize
1259      LP->LiPM[1][LP->n] = - ( (mprfloat) (*pQ[i])[k]->point[pQ[i]->dim] / SCALEDOWN );
1260
1261      // lambdas sum up to 1
1262      for ( j = 0; j <= n; j++ )
1263      {
1264        if ( i==j )
1265          LP->LiPM[j+2][LP->n] = -1.0;
1266        else
1267          LP->LiPM[j+2][LP->n] = 0.0;
1268      }
1269
1270      // the points
1271      for ( j = 1; j <= n; j++ )
1272      {
1273        LP->LiPM[j+n+2][LP->n] =  - ( (mprfloat) (*pQ[i])[k]->point[j] );
1274      }
1275    }
1276  }
1277
1278  for ( j = 0; j <= n; j++ ) LP->LiPM[j+2][1] = 1.0;
1279  for ( j= 1; j <= n; j++ )
1280  {
1281    LP->LiPM[j+n+2][1]= (mprfloat)(*E)[vert]->point[j] - shift[j];
1282  }
1283  LP->n--;
1284
1285  LP->LiPM[1][1] = 0.0;
1286
1287#ifdef mprDEBUG_ALL
1288  PrintLn();
1289  Print(" n= %d, LP->m=M= %d, LP->n=N= %d\n",n,LP->m,LP->n);
1290  print_mat(LP->LiPM, LP->m+1, LP->n+1);
1291#endif
1292
1293  LP->m3= LP->m;
1294
1295  LP->compute();
1296
1297  if ( LP->icase < 0 )
1298  {
1299    // infeasibility: the point does not lie in a cell -> remove it
1300    return -1;
1301  }
1302
1303  // store result
1304  (*E)[vert]->point[E->dim]= (int)(-LP->LiPM[1][1] * SCALEDOWN);
1305
1306#ifdef mprDEBUG_ALL
1307  Print(" simplx returned %d, Objective value = %f\n", LP->icase, LP->LiPM[1][1]);
1308  //print_bmat(LP->LiPM, NumCons + 1, LP->n+1-NumCons, LP->n+1, LP->iposv); // ( rows= M+1, cols= N+1-m3 )
1309  //print_mat(LP->LiPM, NumCons+1, LP->n);
1310#endif
1311
1312#if 1
1313  // sort LP results
1314  while (found)
1315  {
1316    found=false;
1317    for ( i= 1; i < LP->m; i++ )
1318    {
1319      if ( LP->iposv[i] > LP->iposv[i+1] )
1320      {
1321
1322        c= LP->iposv[i];
1323        LP->iposv[i]=LP->iposv[i+1];
1324        LP->iposv[i+1]=c;
1325
1326        cd=LP->LiPM[i+1][1];
1327        LP->LiPM[i+1][1]=LP->LiPM[i+2][1];
1328        LP->LiPM[i+2][1]=cd;
1329
1330        found= true;
1331      }
1332    }
1333  }
1334#endif
1335
1336#ifdef mprDEBUG_ALL
1337  print_bmat(LP->LiPM, LP->m + 1, LP->n+1-LP->m, LP->n+1, LP->iposv);
1338  PrintS(" now split into sets\n");
1339#endif
1340
1341
1342  // init bucket
1343  for ( i= 0; i <= E->dim; i++ ) bucket[i]= 0;
1344  // remap results of LP to sets Qi
1345  c=0;
1346  optSum= (setID*)omAlloc( (LP->m) * sizeof(struct setID) );
1347  for ( i= 0; i < LP->m; i++ )
1348  {
1349    //Print("% .15f\n",LP->LiPM[i+2][1]);
1350    if ( LP->LiPM[i+2][1] > 1e-12 )
1351    {
1352      if ( !remapXiToPoint( LP->iposv[i+1], pQ, &(optSum[c].set), &(optSum[c].pnt) ) )
1353      {
1354        Werror(" resMatrixSparse::RC: Found bad solution in LP: %d!",LP->iposv[i+1]);
1355        WerrorS(" resMatrixSparse::RC: remapXiToPoint failed!");
1356        return -1;
1357      }
1358      bucket[optSum[c].set]++;
1359      c++;
1360    }
1361  }
1362
1363  onum= c;
1364  // find last min in bucket[]: maximum i such that Fi is a point
1365  c= 0;
1366  for ( i= 1; i < E->dim; i++ )
1367  {
1368    if ( bucket[c] >= bucket[i] )
1369    {
1370      c= i;
1371    }
1372  }
1373  // find matching point set
1374  for ( i= onum - 1; i >= 0; i-- )
1375  {
1376    if ( optSum[i].set == c )
1377      break;
1378  }
1379  // store
1380  (*E)[vert]->rc.set= c;
1381  (*E)[vert]->rc.pnt= optSum[i].pnt;
1382  (*E)[vert]->rcPnt= (*pQ[c])[optSum[i].pnt];
1383  // count
1384  if ( (*E)[vert]->rc.set == linPolyS ) numSet0++;
1385
1386#ifdef mprDEBUG_PROT
1387  Print("\n Point E[%d] was <",vert);print_exp((*E)[vert],E->dim-1);Print(">, bucket={");
1388  for ( j= 0; j < E->dim; j++ )
1389  {
1390    Print(" %d",bucket[j]);
1391  }
1392  PrintS(" }\n optimal Sum: Qi ");
1393  for ( j= 0; j < LP->m; j++ )
1394  {
1395    Print(" [ %d, %d ]",optSum[j].set,optSum[j].pnt);
1396  }
1397  Print(" -> i= %d, j = %d\n",(*E)[vert]->rc.set,optSum[i].pnt);
1398#endif
1399
1400  // clean up
1401  omFreeSize( (void *) optSum, (LP->m) * sizeof(struct setID) );
1402
1403  mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_RC);
1404
1405  return (int)(-LP->LiPM[1][1] * SCALEDOWN);
1406}
1407
1408// create coeff matrix
1409int resMatrixSparse::createMatrix( pointSet *E )
1410{
1411  // sparse matrix
1412  //    uRPos[i][1]: row of matrix
1413  //    uRPos[i][idelem+1]: col of u(0)
1414  //    uRPos[i][2..idelem]: col of u(1) .. u(n)
1415  //    i= 1 .. numSet0
1416  int i,epos;
1417  int rp,cp;
1418  poly rowp,epp;
1419  poly iterp;
1420  int *epp_mon, *eexp;
1421
1422  epp_mon= (int *)omAlloc( (n+2) * sizeof(int) );
1423  eexp= (int *)omAlloc0(((currRing->N)+1)*sizeof(int));
1424
1425  totDeg= numSet0;
1426
1427  mprSTICKYPROT2(" size of matrix: %d\n", E->num);
1428  mprSTICKYPROT2("  resultant deg: %d\n", numSet0);
1429
1430  uRPos= new intvec( numSet0, pLength((gls->m)[0])+1, 0 );
1431
1432  // sparse Matrix represented as a module where
1433  // each poly is column vector ( pSetComp(p,k) gives the row )
1434  rmat= idInit( E->num, E->num );    // cols, rank= number of rows
1435  msize= E->num;
1436
1437  rp= 1;
1438  rowp= NULL;
1439  epp= pOne();
1440  for ( i= 1; i <= E->num; i++ )
1441  {       // for every row
1442    E->getRowMP( i, epp_mon );           // compute (p-a[ij]), (i,j) = RC(p)
1443    pSetExpV( epp, epp_mon );
1444
1445    //
1446    rowp= ppMult_qq( epp, (gls->m)[(*E)[i]->rc.set] );  // x^(p-a[ij]) * f(i)
1447
1448    cp= 2;
1449    // get column for every monomial in rowp and store it
1450    iterp= rowp;
1451    while ( iterp!=NULL )
1452    {
1453      epos= E->getExpPos( iterp );
1454      if ( epos == 0 )
1455      {
1456        // this can happen, if the shift vektor or the lift funktions
1457        // are not generically chosen.
1458        Werror("resMatrixSparse::createMatrix: Found exponent not in E, id %d, set [%d, %d]!",
1459               i,(*E)[i]->rc.set,(*E)[i]->rc.pnt);
1460        return i;
1461      }
1462      pSetExpV(iterp,eexp);
1463      pSetComp(iterp, epos );
1464      pSetm(iterp);
1465      if ( (*E)[i]->rc.set == linPolyS )
1466      { // store coeff positions
1467        IMATELEM(*uRPos,rp,cp)= epos;
1468        cp++;
1469      }
1470      pIter( iterp );
1471    } // while
1472    if ( (*E)[i]->rc.set == linPolyS )
1473    {   // store row
1474      IMATELEM(*uRPos,rp,1)= i-1;
1475      rp++;
1476    }
1477    (rmat->m)[i-1]= rowp;
1478  } // for
1479
1480  pDelete( &epp );
1481  omFreeSize( (void *) epp_mon, (n+2) * sizeof(int) );
1482  omFreeSize( (void *) eexp, ((currRing->N)+1)*sizeof(int));
1483
1484#ifdef mprDEBUG_ALL
1485  if ( E->num <= 40 )
1486  {
1487    matrix mout= idModule2Matrix( idCopy(rmat) );
1488    print_matrix(mout);
1489  }
1490  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1491  {
1492    Print(" row  %d contains coeffs of f_%d\n",IMATELEM(*uRPos,i,1),linPolyS);
1493  }
1494  PrintS(" Sparse Matrix done\n");
1495#endif
1496
1497  return E->num;
1498}
1499
1500// find a sufficiently generic and small vector
1501void resMatrixSparse::randomVector( const int dim, mprfloat shift[] )
1502{
1503  int i,j;
1504  i= 1;
1505
1506  while ( i <= dim )
1507  {
1508    shift[i]= (mprfloat) (RVMULT*(siRand()%MAXRVVAL)/(mprfloat)MAXRVVAL);
1509    i++;
1510    for ( j= 1; j < i-1; j++ )
1511    {
1512      if ( (shift[j] < shift[i-1] + SIMPLEX_EPS) && (shift[j] > shift[i-1] - SIMPLEX_EPS) )
1513      {
1514        i--;
1515        break;
1516      }
1517    }
1518  }
1519}
1520
1521pointSet * resMatrixSparse::minkSumTwo( pointSet *Q1, pointSet *Q2, int dim )
1522{
1523  pointSet *vs;
1524  onePoint vert;
1525  int j,k,l;
1526
1527  vert.point=(Coord_t*)omAlloc( ((currRing->N)+2) * sizeof(Coord_t) );
1528
1529  vs= new pointSet( dim );
1530
1531  for ( j= 1; j <= Q1->num; j++ )
1532  {
1533    for ( k= 1; k <= Q2->num; k++ )
1534    {
1535      for ( l= 1; l <= dim; l++ )
1536      {
1537        vert.point[l]= (*Q1)[j]->point[l] + (*Q2)[k]->point[l];
1538      }
1539      vs->mergeWithExp( &vert );
1540      //vs->addPoint( &vert );
1541    }
1542  }
1543
1544  omFreeSize( (void *) vert.point, ((currRing->N)+2) * sizeof(Coord_t) );
1545
1546  return vs;
1547}
1548
1549pointSet * resMatrixSparse::minkSumAll( pointSet **pQ, int numq, int dim )
1550{
1551  pointSet *vs,*vs_old;
1552  int j;
1553
1554  vs= new pointSet( dim );
1555
1556  for ( j= 1; j <= pQ[0]->num; j++ ) vs->addPoint( (*pQ[0])[j] );
1557
1558  for ( j= 1; j < numq; j++ )
1559  {
1560    vs_old= vs;
1561    vs= minkSumTwo( vs_old, pQ[j], dim );
1562
1563    delete vs_old;
1564  }
1565
1566  return vs;
1567}
1568
1569//----------------------------------------------------------------------------------------
1570
1571resMatrixSparse::resMatrixSparse( const ideal _gls, const int special )
1572  : resMatrixBase(), gls( _gls )
1573{
1574  pointSet **Qi; // vertices sets of Conv(Supp(f_i)), i=0..idelem
1575  pointSet *E;   // all integer lattice points of the minkowski sum of Q0...Qn
1576  int i,k;
1577  int pnt;
1578  int totverts;                // total number of exponent vectors in ideal gls
1579  mprfloat shift[MAXVARS+2];   // shiftvector delta, index [1..dim]
1580
1581  if ( (currRing->N) > MAXVARS )
1582  {
1583    WerrorS("resMatrixSparse::resMatrixSparse: Too many variables!");
1584    return;
1585  }
1586
1587  rmat= NULL;
1588  numSet0= 0;
1589
1590  if ( special == SNONE ) linPolyS= 0;
1591  else linPolyS= special;
1592
1593  istate= resMatrixBase::ready;
1594
1595  n= (currRing->N);
1596  idelem= IDELEMS(gls);  // should be n+1
1597
1598  // prepare matrix LP->LiPM for Linear Programming
1599  totverts = 0;
1600  for( i=0; i < idelem; i++) totverts += pLength( (gls->m)[i] );
1601
1602  LP = new simplex( idelem+totverts*2+5, totverts+5 ); // rows, cols
1603
1604  // get shift vector
1605#ifdef mprTEST
1606  shift[0]=0.005; shift[1]=0.003; shift[2]=0.008; shift[3]=0.005; shift[4]=0.002;
1607  shift[5]=0.1; shift[6]=0.3; shift[7]=0.2; shift[8]=0.4; shift[9]=0.2;
1608#else
1609  randomVector( idelem, shift );
1610#endif
1611#ifdef mprDEBUG_PROT
1612  PrintS(" shift vector: ");
1613  for ( i= 1; i <= idelem; i++ ) Print(" %.12f ",(double)shift[i]);
1614  PrintLn();
1615#endif
1616
1617  // evaluate convex hull for supports of gls
1618  convexHull chnp( LP );
1619  Qi= chnp.newtonPolytopesP( gls );
1620
1621#ifdef mprMINKSUM
1622  E= minkSumAll( Qi, n+1, n);
1623#else
1624  // get inner points
1625  mayanPyramidAlg mpa( LP );
1626  E= mpa.getInnerPoints( Qi, shift );
1627#endif
1628
1629#ifdef mprDEBUG_PROT
1630#ifdef mprMINKSUM
1631  PrintS("(MinkSum)");
1632#endif
1633  PrintS("\n E = (Q_0 + ... + Q_n) \\cap \\N :\n");
1634  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1635  {
1636    Print("%d: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );PrintS(">\n");
1637  }
1638  PrintLn();
1639#endif
1640
1641#ifdef mprTEST
1642  int lift[5][5];
1643  lift[0][1]=3; lift[0][2]=4; lift[0][3]=8;  lift[0][4]=2;
1644  lift[1][1]=6; lift[1][2]=1; lift[1][3]=7;  lift[1][4]=4;
1645  lift[2][1]=2; lift[2][2]=5; lift[2][3]=9;  lift[2][4]=6;
1646  lift[3][1]=2; lift[3][2]=1; lift[3][3]=9;  lift[3][4]=5;
1647  lift[4][1]=3; lift[4][2]=7; lift[4][3]=1;  lift[4][4]=5;
1648  // now lift everything
1649  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->lift( lift[i] );
1650#else
1651  // now lift everything
1652  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->lift();
1653#endif
1654  E->dim++;
1655
1656  // run Row Content Function for every point in E
1657  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1658  {
1659    RC( Qi, E, pnt, shift );
1660  }
1661
1662  // remove points not in cells
1663  k= E->num;
1664  for ( pnt= k; pnt > 0; pnt-- )
1665  {
1666    if ( (*E)[pnt]->rcPnt == NULL )
1667    {
1668      E->removePoint(pnt);
1669      mprSTICKYPROT(ST_SPARSE_RCRJ);
1670    }
1671  }
1672  mprSTICKYPROT("\n");
1673
1674#ifdef mprDEBUG_PROT
1675  PrintS(" points which lie in a cell:\n");
1676  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1677  {
1678    Print("%d: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );PrintS(">\n");
1679  }
1680  PrintLn();
1681#endif
1682
1683  // unlift to old dimension, sort
1684  for ( i= 0; i <= n; i++ ) Qi[i]->unlift();
1685  E->unlift();
1686  E->sort();
1687
1688#ifdef mprDEBUG_PROT
1689  Print(" points with a[ij] (%d):\n",E->num);
1690  for ( pnt= 1; pnt <= E->num; pnt++ )
1691  {
1692    Print("Punkt p \\in E[%d]: <",pnt);print_exp( (*E)[pnt], E->dim );
1693    Print(">, RC(p) = (i:%d, j:%d), a[i,j] = <",(*E)[pnt]->rc.set,(*E)[pnt]->rc.pnt);
1694    //print_exp( (Qi[(*E)[pnt]->rc.set])[(*E)[pnt]->rc.pnt], E->dim );PrintS("> = <");
1695    print_exp( (*E)[pnt]->rcPnt, E->dim );PrintS(">\n");
1696  }
1697#endif
1698
1699  // now create matrix
1700  if (E->num <1)
1701  {
1702    WerrorS("could not handle a degenerate situation: no inner points found");
1703    goto theEnd;
1704  }
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  }
1712
1713 theEnd:
1714  // clean up
1715  for ( i= 0; i < idelem; i++ )
1716  {
1717    delete Qi[i];
1718  }
1719  omFreeSize( (void *) Qi, idelem * sizeof(pointSet*) );
1720
1721  delete E;
1722
1723  delete LP;
1724}
1725
1726//----------------------------------------------------------------------------------------
1727
1728resMatrixSparse::~resMatrixSparse()
1729{
1730  delete uRPos;
1731  idDelete( &rmat );
1732}
1733
1734ideal resMatrixSparse::getMatrix()
1735{
1736  int i,/*j,*/cp;
1737  poly pp,phelp,piter,pgls;
1738
1739  // copy original sparse res matrix
1740  ideal rmat_out= idCopy(rmat);
1741
1742  // now fill in coeffs of f0
1743  for ( i= 1; i <= numSet0; i++ )
1744  {
1745
1746    pgls= (gls->m)[0]; // f0
1747
1748    // get matrix row and delete it
1749    pp= (rmat_out->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)];
1750    pDelete( &pp );
1751    pp= NULL;
1752    phelp= pp;
1753    piter= NULL;
1754
1755    // u_1,..,u_k
1756    cp=2;
1757    while ( pNext(pgls)!=NULL )
1758    {
1759      phelp= pOne();
1760      pSetCoeff( phelp, nCopy(pGetCoeff(pgls)) );
1761      pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,cp) );
1762      pSetmComp( phelp );
1763      if ( piter!=NULL )
1764      {
1765        pNext(piter)= phelp;
1766        piter= phelp;
1767      }
1768      else
1769      {
1770        pp= phelp;
1771        piter= phelp;
1772      }
1773      cp++;
1774      pIter( pgls );
1775    }
1776    // u0, now pgls points to last monom
1777    phelp= pOne();
1778    pSetCoeff( phelp, nCopy(pGetCoeff(pgls)) );
1779    //pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1) );
1780    pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,pLength((gls->m)[0])+1) );
1781    pSetmComp( phelp );
1782    if (piter!=NULL) pNext(piter)= phelp;
1783    else pp= 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
1795number resMatrixSparse::getDetAt( const number* evpoint )
1796{
1797  int i,cp;
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= sm_CallDet( rmat, currRing );
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
1855poly resMatrixSparse::getUDet( const number* evpoint )
1856{
1857  int i,cp;
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        pSetm( phelp );
1877        //Print("comp %d\n",IMATELEM(*uRPos,i,cp));
1878        #if 0
1879        if ( piter!=NULL )
1880        {
1881          pNext(piter)= phelp;
1882          piter= phelp;
1883        }
1884        else
1885        {
1886          pp= phelp;
1887          piter= phelp;
1888        }
1889        #else
1890        pp=pAdd(pp,phelp);
1891        #endif
1892      }
1893    }
1894    // u0
1895    phelp= pOne();
1896    pSetExp(phelp,1,1);
1897    pSetComp( phelp, IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1) );
1898    //    Print("comp %d\n",IMATELEM(*uRPos,i,idelem+1));
1899    pSetm( phelp );
1900    #if 0
1901    pNext(piter)= phelp;
1902    #else
1903    pp=pAdd(pp,phelp);
1904    #endif
1905    pTest(pp);
1906    (rmat->m)[IMATELEM(*uRPos,i,1)]= pp;
1907  }
1908
1909  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 1
1910
1911  poly pres= sm_CallDet( rmat, currRing );
1912
1913  mprSTICKYPROT(ST__DET); // 2
1914
1915  return ( pres );
1916}
1917//<-
1918
1919//-----------------------------------------------------------------------------
1920//-------------- dense resultant matrix ---------------------------------------
1921//-----------------------------------------------------------------------------
1922
1923//-> dense resultant matrix
1924//
1925struct resVector;
1926
1927/* dense resultant matrix */
1928class resMatrixDense : virtual public resMatrixBase
1929{
1930public:
1931  /**
1932   * _gls: system of multivariate polynoms
1933   * special: -1 -> resMatrixDense is a symbolic matrix
1934   *    0,1, ... -> resMatrixDense ist eine u-Resultante, wobei special das
1935   *                        lineare u-Polynom angibt
1936   */
1937  resMatrixDense( const ideal _gls, const int special = SNONE );
1938  ~resMatrixDense();
1939
1940  /** column vector of matrix, index von 0 ... numVectors-1 */
1941  resVector *getMVector( const int i );
1942
1943  /** Returns the matrix M in an usable presentation */
1944  ideal getMatrix();
1945
1946  /** Returns the submatrix M' of M in an usable presentation */
1947  ideal getSubMatrix();
1948
1949  /** Evaluate the determinant of the matrix M at the point evpoint
1950   * where the ui's are replaced by the components of evpoint.
1951   * Uses singclap_det from factory.
1952   */
1953  number getDetAt( const number* evpoint );
1954
1955  /** Evaluates the determinant of the submatrix M'.
1956   * Since the matrix is numerically, no evaluation point is needed.
1957   * Uses singclap_det from factory.
1958   */
1959  number getSubDet();
1960
1961private:
1962  /** deactivated copy constructor */
1963  resMatrixDense( const resMatrixDense & );
1964
1965  /** Generate the "matrix" M. Each column is presented by a resVector
1966   * holding all entries for this column.
1967   */
1968  void generateBaseData();
1969
1970  /** Generates needed set of monoms, split them into sets S0, ... Sn and
1971   * check if reduced/nonreduced and calculate size of submatrix.
1972   */
1973  void generateMonomData( int deg, intvec* polyDegs , intvec* iVO );
1974
1975  /** Recursively generate all homogeneous monoms of
1976   * (currRing->N) variables of degree deg.
1977   */
1978  void generateMonoms( poly m, int var, int deg );
1979
1980  /** Creates quadratic matrix M of size numVectors for later use.
1981   * u0, u1, ...,un are replaced by 0.
1982   * Entries equal to 0 are not initialized ( == NULL)
1983   */
1984  void createMatrix();
1985
1986private:
1987  resVector *resVectorList;
1988
1989  int veclistmax;
1990  int veclistblock;
1991  int numVectors;
1992  int subSize;
1993
1994  matrix m;
1995};
1996//<-
1997
1998//-> struct resVector
1999/* Holds a row vector of the dense resultant matrix */
2000struct resVector
2001{
2002public:
2003  void init()
2004  {
2005    isReduced = FALSE;
2006    elementOfS = SFREE;
2007    mon = NULL;
2008  }
2009  void init( const poly m )
2010  {
2011    isReduced = FALSE;
2012    elementOfS = SFREE;
2013    mon = m;
2014  }
2015
2016  /** index von 0 ... numVectors-1 */
2017  poly getElem( const int i );
2018
2019  /** index von 0 ... numVectors-1 */
2020  number getElemNum( const int i );
2021
2022  // variables
2023  poly mon;
2024  poly dividedBy;
2025  bool isReduced;
2026
2027  /** number of the set S mon is element of */
2028  int elementOfS;
2029
2030  /** holds the index of u0, u1, ..., un, if (elementOfS == linPolyS)
2031   *  the size is given by (currRing->N)
2032   */
2033  int *numColParNr;
2034
2035  /** holds the column vector if (elementOfS != linPolyS) */
2036  number *numColVector;
2037
2038  /** size of numColVector */
2039  int numColVectorSize;
2040
2041  number *numColVecCopy;
2042};
2043//<-
2044
2045//-> resVector::*
2046poly resVector::getElem( const int i ) // inline ???
2047{
2048  assume( 0 < i || i > numColVectorSize );
2049  poly out= pOne();
2050  pSetCoeff( out, numColVector[i] );
2051  pTest( out );
2052  return( out );
2053}
2054
2055number resVector::getElemNum( const int i ) // inline ??
2056{
2057  assume( i >= 0 && i < numColVectorSize );
2058  return( numColVector[i] );
2059}
2060//<-
2061
2062//-> resMatrixDense::*
2063resMatrixDense::resMatrixDense( const ideal _gls, const int special )
2064  : resMatrixBase()
2065{
2066  int i;
2067
2068  sourceRing=currRing;
2069  gls= idCopy( _gls );
2070  linPolyS= special;
2071  m=NULL;
2072
2073  // init all
2074  generateBaseData();
2075
2076  totDeg= 1;
2077  for ( i= 0; i < IDELEMS(gls); i++ )
2078  {
2079    totDeg*=pTotaldegree( (gls->m)[i] );
2080  }
2081
2082  mprSTICKYPROT2("  resultant deg: %d\n",totDeg);
2083
2084  istate= resMatrixBase::ready;
2085}
2086
2087resMatrixDense::~resMatrixDense()
2088{
2089  int i,j;
2090  for (i=0; i < numVectors; i++)
2091  {
2092    pDelete( &resVectorList[i].mon );
2093    pDelete( &resVectorList[i].dividedBy );
2094    for ( j=0; j < resVectorList[i].numColVectorSize; j++ )
2095    {
2096        nDelete( resVectorList[i].numColVector+j );
2097    }
2098    // OB: ????? (solve_s.tst)
2099    if (resVectorList[i].numColVector!=NULL)
2100      omfreeSize( (void *)resVectorList[i].numColVector,
2101                numVectors * sizeof( number ) );
2102    if (resVectorList[i].numColParNr!=NULL)
2103      omfreeSize( (void *)resVectorList[i].numColParNr,
2104                ((currRing->N)+1) * sizeof(int) );
2105  }
2106
2107  omFreeSize( (void *)resVectorList, veclistmax*sizeof( resVector ) );
2108
2109  // free matrix m
2110  if ( m != NULL )
2111  {
2112    idDelete((ideal *)&m);
2113  }
2114}
2115
2116// mprSTICKYPROT:
2117// ST_DENSE_FR: found row S0
2118// ST_DENSE_NR: normal row
2119void resMatrixDense::createMatrix()
2120{
2121  int k,i,j;
2122  resVector *vecp;
2123
2124  m= mpNew( numVectors, numVectors );
2125
2126  for ( i= 1; i <= MATROWS( m ); i++ )
2127    for ( j= 1; j <= MATCOLS( m ); j++ )
2128    {
2129      MATELEM(m,i,j)= pInit();
2130      pSetCoeff0( MATELEM(m,i,j), nInit(0) );
2131    }
2132
2133
2134  for ( k= 0; k <= numVectors - 1; k++ )
2135  {
2136    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2137    {
2138      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_FR);
2139      for ( i= 0; i < (currRing->N); i++ )
2140      {
2141        MATELEM(m,numVectors-k,numVectors-(getMVector(k)->numColParNr)[i])= pInit();
2142      }
2143    }
2144    else
2145    {
2146      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_NR);
2147      vecp= getMVector(k);
2148      for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2149      {
2150        if ( !nIsZero( vecp->getElemNum(i) ) )
2151        {
2152          MATELEM(m,numVectors - k,i + 1)= pInit();
2153          pSetCoeff0( MATELEM(m,numVectors - k,i + 1), nCopy(vecp->getElemNum(i)) );
2154        }
2155      }
2156    }
2157  } // for
2158  mprSTICKYPROT("\n");
2159
2160#ifdef mprDEBUG_ALL
2161  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2162  {
2163    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2164    {
2165      for ( i=0; i < (currRing->N); i++ )
2166      {
2167        Print(" %d ",(getMVector(k)->numColParNr)[i]);
2168      }
2169      PrintLn();
2170    }
2171  }
2172  for (i=1; i <= numVectors; i++)
2173  {
2174    for (j=1; j <= numVectors; j++ )
2175    {
2176      pWrite0(MATELEM(m,i,j));PrintS("  ");
2177    }
2178    PrintLn();
2179  }
2180#endif
2181}
2182
2183// mprSTICKYPROT:
2184// ST_DENSE_MEM: more mem allocated
2185// ST_DENSE_NMON: new monom added
2186void resMatrixDense::generateMonoms( poly mm, int var, int deg )
2187{
2188  if ( deg == 0 )
2189  {
2190    poly mon = pCopy( mm );
2191
2192    if ( numVectors == veclistmax )
2193    {
2194      resVectorList= (resVector * )omReallocSize( resVectorList,
2195                                            (veclistmax) * sizeof( resVector ),
2196                                            (veclistmax + veclistblock) * sizeof( resVector ) );
2197      int k;
2198      for ( k= veclistmax; k < (veclistmax + veclistblock); k++ )
2199        resVectorList[k].init();
2200      veclistmax+= veclistblock;
2201      mprSTICKYPROT(ST_DENSE_MEM);
2202
2203    }
2204    resVectorList[numVectors].init( mon );
2205    numVectors++;
2206    mprSTICKYPROT(ST_DENSE_NMON);
2207    return;
2208  }
2209  else
2210  {
2211    if ( var == (currRing->N)+1 ) return;
2212    poly newm = pCopy( mm );
2213    while ( deg >= 0 )
2214    {
2215      generateMonoms( newm, var+1, deg );
2216      pIncrExp( newm, var );
2217      pSetm( newm );
2218      deg--;
2219    }
2220    pDelete( & newm );
2221  }
2222
2223  return;
2224}
2225
2226void resMatrixDense::generateMonomData( int deg, intvec* polyDegs , intvec* iVO )
2227{
2228  int i,j,k;
2229
2230  // init monomData
2231  veclistblock= 512;
2232  veclistmax= veclistblock;
2233  resVectorList= (resVector *)omAlloc( veclistmax*sizeof( resVector ) );
2234
2235  // Init resVector()s
2236  for ( j= veclistmax - 1; j >= 0; j-- ) resVectorList[j].init();
2237  numVectors= 0;
2238
2239  // Generate all monoms of degree deg
2240  poly start= pOne();
2241  generateMonoms( start, 1, deg );
2242  pDelete( & start );
2243
2244  mprSTICKYPROT("\n");
2245
2246  // Check for reduced monoms
2247  // First generate polyDegs.rows() monoms
2248  //  x(k)^(polyDegs[k]),  0 <= k < polyDegs.rows()
2249  ideal pDegDiv= idInit( polyDegs->rows(), 1 );
2250  for ( k= 0; k < polyDegs->rows(); k++ )
2251  {
2252    poly p= pOne();
2253    pSetExp( p, k + 1, (*polyDegs)[k] );
2254    pSetm( p );
2255    (pDegDiv->m)[k]= p;
2256  }
2257
2258  // Now check each monom if it is reduced.
2259  // A monom monom is called reduced if there exists
2260  // exactly one x(k)^(polyDegs[k]) that divides the monom.
2261  int divCount;
2262  for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2263  {
2264    divCount= 0;
2265    for ( k= 0; k < IDELEMS(pDegDiv); k++ )
2266      if ( pLmDivisibleByNoComp( (pDegDiv->m)[k], resVectorList[j].mon ) )
2267        divCount++;
2268    resVectorList[j].isReduced= (divCount == 1);
2269  }
2270
2271  // create the sets S(k)s
2272  // a monom x(i)^deg, deg given, is element of the set S(i)
2273  // if all x(0)^(polyDegs[0]) ... x(i-1)^(polyDegs[i-1]) DONT divide
2274  // x(i)^deg and only x(i)^(polyDegs[i]) divides x(i)^deg
2275  bool doInsert;
2276  for ( k= 0; k < iVO->rows(); k++)
2277  {
2278    //mprPROTInl(" ------------ var:",(*iVO)[k]);
2279    for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2280    {
2281      //mprPROTPnl("testing monom",resVectorList[j].mon);
2282      if ( resVectorList[j].elementOfS == SFREE )
2283      {
2284        //mprPROTnl("\tfree");
2285        if ( pLmDivisibleByNoComp( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[k] ], resVectorList[j].mon ) )
2286        {
2287          //mprPROTPnl("\tdivisible by ",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[k] ]);
2288          doInsert=TRUE;
2289          for ( i= 0; i < k; i++ )
2290          {
2291            //mprPROTPnl("\tchecking db ",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ]);
2292            if ( pLmDivisibleByNoComp( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ], resVectorList[j].mon ) )
2293            {
2294              //mprPROTPnl("\t and divisible by",(pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ]);
2295              doInsert=FALSE;
2296              break;
2297            }
2298          }
2299          if ( doInsert )
2300          {
2301            //mprPROTInl("\t------------------> S ",(*iVO)[k]);
2302            resVectorList[j].elementOfS= (*iVO)[k];
2303            resVectorList[j].dividedBy= pCopy( (pDegDiv->m)[ (*iVO)[i] ] );
2304          }
2305        }
2306      }
2307    }
2308  }
2309
2310  // size of submatrix M', equal to number of nonreduced monoms
2311  // (size of matrix M is equal to number of monoms=numVectors)
2312  subSize= 0;
2313  int sub;
2314  for ( i= 0; i < polyDegs->rows(); i++ )
2315  {
2316    sub= 1;
2317    for ( k= 0; k < polyDegs->rows(); k++ )
2318      if ( i != k ) sub*= (*polyDegs)[k];
2319    subSize+= sub;
2320  }
2321  subSize= numVectors - subSize;
2322
2323  // pDegDiv wieder freigeben!
2324  idDelete( &pDegDiv );
2325
2326#ifdef mprDEBUG_ALL
2327  // Print a list of monoms and their properties
2328  PrintS("// \n");
2329  for ( j= numVectors - 1; j >= 0; j-- )
2330  {
2331    Print("// %s, S(%d),  db ",
2332          resVectorList[j].isReduced?"reduced":"nonreduced",
2333          resVectorList[j].elementOfS);
2334    pWrite0(resVectorList[j].dividedBy);
2335    PrintS("  monom ");
2336    pWrite(resVectorList[j].mon);
2337  }
2338  Print("// size: %d, subSize: %d\n",numVectors,subSize);
2339#endif
2340}
2341
2342void resMatrixDense::generateBaseData()
2343{
2344  int k,j,i;
2345  number matEntry;
2346  poly pmatchPos;
2347  poly pi,factor,pmp;
2348
2349  // holds the degrees of F0, F1, ..., Fn
2350  intvec polyDegs( IDELEMS(gls) );
2351  for ( k= 0; k < IDELEMS(gls); k++ )
2352    polyDegs[k]= pTotaldegree( (gls->m)[k] );
2353
2354  // the internal Variable Ordering
2355  // make sure that the homogenization variable goes last!
2356  intvec iVO( (currRing->N) );
2357  if ( linPolyS != SNONE )
2358  {
2359    iVO[(currRing->N) - 1]= linPolyS;
2360    int p=0;
2361    for ( k= (currRing->N) - 1; k >= 0; k-- )
2362    {
2363      if ( k != linPolyS )
2364      {
2365        iVO[p]= k;
2366        p++;
2367      }
2368    }
2369  }
2370  else
2371  {
2372    linPolyS= 0;
2373    for ( k= 0; k < (currRing->N); k++ )
2374      iVO[k]= (currRing->N) - k - 1;
2375  }
2376
2377  // the critical degree d= sum( deg(Fi) ) - n
2378  int sumDeg= 0;
2379  for ( k= 0; k < polyDegs.rows(); k++ )
2380    sumDeg+= polyDegs[k];
2381  sumDeg-= polyDegs.rows() - 1;
2382
2383  // generate the base data
2384  generateMonomData( sumDeg, &polyDegs, &iVO );
2385
2386  // generate "matrix"
2387  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2388  {
2389    if ( resVectorList[k].elementOfS != linPolyS )
2390    {
2391      // column k is a normal column with numerical or symbolic entries
2392      // init stuff
2393      resVectorList[k].numColParNr= NULL;
2394      resVectorList[k].numColVectorSize= numVectors;
2395      resVectorList[k].numColVector= (number *)omAlloc( numVectors*sizeof( number ) );
2396      for ( i= 0; i < numVectors; i++ ) resVectorList[k].numColVector[i]= nInit(0);
2397
2398      // compute row poly
2399      poly pi= ppMult_qq( (gls->m)[ resVectorList[k].elementOfS ] , resVectorList[k].mon );
2400      pi= pp_DivideM( pi, resVectorList[k].dividedBy, currRing  );
2401
2402      // fill in "matrix"
2403      while ( pi != NULL )
2404      {
2405        matEntry= nCopy(pGetCoeff(pi));
2406        pmatchPos= pLmInit( pi );
2407        pSetCoeff0( pmatchPos, nInit(1) );
2408
2409        for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2410          if ( pLmEqual( pmatchPos, resVectorList[i].mon ) )
2411            break;
2412
2413        resVectorList[k].numColVector[numVectors - i - 1] = nCopy(matEntry);
2414
2415        pDelete( &pmatchPos );
2416        nDelete( &matEntry );
2417
2418        pIter( pi );
2419      }
2420      pDelete( &pi );
2421    }
2422    else
2423    {
2424      // column is a special column, i.e. is generated by S0 and F0
2425      // safe only the positions of the ui's in the column
2426      //mprPROTInl(" setup of numColParNr ",k);
2427      resVectorList[k].numColVectorSize= 0;
2428      resVectorList[k].numColVector= NULL;
2429      resVectorList[k].numColParNr= (int *)omAlloc0( ((currRing->N)+1) * sizeof(int) );
2430
2431      pi= (gls->m)[ resVectorList[k].elementOfS ];
2432      factor= pp_DivideM( resVectorList[k].mon, resVectorList[k].dividedBy, currRing );
2433
2434      j=0;
2435      while ( pi  != NULL )
2436      { // fill in "matrix"
2437        pmp= pMult( pCopy( factor ), pHead( pi ) );
2438        pTest( pmp );
2439
2440        for ( i= 0; i < numVectors; i++)
2441          if ( pLmEqual( pmp, resVectorList[i].mon ) )
2442            break;
2443
2444        resVectorList[k].numColParNr[j]= i;
2445        pDelete( &pmp );
2446        pIter( pi );
2447        j++;
2448      }
2449      pDelete( &pi );
2450      pDelete( &factor );
2451    }
2452  } // for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2453
2454  mprSTICKYPROT2(" size of matrix:    %d\n",numVectors);
2455  mprSTICKYPROT2(" size of submatrix: %d\n",subSize);
2456
2457  // create the matrix M
2458  createMatrix();
2459
2460}
2461
2462resVector *resMatrixDense::getMVector(const int i)
2463{
2464  assume( i >= 0 && i < numVectors );
2465  return &resVectorList[i];
2466}
2467
2468ideal resMatrixDense::getMatrix()
2469{
2470  int i,j;
2471
2472  // copy matrix
2473  matrix resmat= mpNew(numVectors,numVectors);
2474  poly p;
2475  for (i=1; i <= numVectors; i++)
2476  {
2477    for (j=1; j <= numVectors; j++ )
2478    {
2479      p=MATELEM(m,i,j);
2480      if (( p!=NULL)
2481      && (!nIsZero(pGetCoeff(p)))
2482      && (pGetCoeff(p)!=NULL)
2483      )
2484      {
2485        MATELEM(resmat,i,j)= pCopy( p );
2486      }
2487    }
2488  }
2489  for (i=0; i < numVectors; i++)
2490  {
2491    if ( resVectorList[i].elementOfS == linPolyS )
2492    {
2493      for (j=1; j <= (currRing->N); j++ )
2494      {
2495        if ( MATELEM(resmat,numVectors-i,
2496                     numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1])!=NULL )
2497          pDelete( &MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]) );
2498        MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1])= pOne();
2499        // FIX ME
2500        if ( FALSE )
2501        {
2502          pSetCoeff( MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]), n_Param(j,currRing) );
2503        }
2504        else
2505        {
2506          pSetExp( MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]), j, 1 );
2507          pSetm(MATELEM(resmat,numVectors-i,numVectors-resVectorList[i].numColParNr[j-1]));
2508        }
2509      }
2510    }
2511  }
2512
2513  // obachman: idMatrix2Module frees resmat !!
2514  ideal resmod= id_Matrix2Module(resmat,currRing);
2515  return resmod;
2516}
2517
2518ideal resMatrixDense::getSubMatrix()
2519{
2520  int k,i,j,l;
2521  resVector *vecp;
2522
2523  // generate quadratic matrix resmat of size subSize
2524  matrix resmat= mpNew( subSize, subSize );
2525
2526  j=1;
2527  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2528  {
2529    vecp= getMVector(k);
2530    if ( vecp->isReduced ) continue;
2531    l=1;
2532    for ( i= numVectors - 1; i >= 0; i-- )
2533    {
2534      if ( getMVector(i)->isReduced ) continue;
2535      if ( !nIsZero(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)) )
2536      {
2537        MATELEM(resmat,j,l)= pCopy( vecp->getElem(numVectors-i-1) );
2538      }
2539      l++;
2540    }
2541    j++;
2542  }
2543
2544  // obachman: idMatrix2Module frees resmat !!
2545  ideal resmod= id_Matrix2Module(resmat,currRing);
2546  return resmod;
2547}
2548
2549number resMatrixDense::getDetAt( const number* evpoint )
2550{
2551  int k,i;
2552
2553  // copy evaluation point into matrix
2554  // p0, p1, ..., pn replace u0, u1, ..., un
2555  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2556  {
2557    if ( linPolyS == getMVector(k)->elementOfS )
2558    {
2559      for ( i= 0; i < (currRing->N); i++ )
2560      {
2561        number np=pGetCoeff(MATELEM(m,numVectors-k,numVectors-(getMVector(k)->numColParNr)[i]));
2562        if (np!=NULL) nDelete(&np);
2563        pSetCoeff0( MATELEM(m,numVectors-k,numVectors-(getMVector(k)->numColParNr)[i]),
2564                   nCopy(evpoint[i]) );
2565      }
2566    }
2567  }
2568
2569  mprSTICKYPROT(ST__DET);
2570
2571  // evaluate determinant of matrix m using factory singclap_det
2572  poly res= singclap_det( m, currRing );
2573
2574  // avoid errors for det==0
2575  number numres;
2576  if ( (res!=NULL)  && (!nIsZero(pGetCoeff( res ))) )
2577  {
2578    numres= nCopy( pGetCoeff( res ) );
2579  }
2580  else
2581  {
2582    numres= nInit(0);
2583    mprPROT("0");
2584  }
2585  pDelete( &res );
2586
2587  mprSTICKYPROT(ST__DET);
2588
2589  return( numres );
2590}
2591
2592number resMatrixDense::getSubDet()
2593{
2594  int k,i,j,l;
2595  resVector *vecp;
2596
2597  // generate quadratic matrix mat of size subSize
2598  matrix mat= mpNew( subSize, subSize );
2599
2600  for ( i= 1; i <= MATROWS( mat ); i++ )
2601  {
2602    for ( j= 1; j <= MATCOLS( mat ); j++ )
2603    {
2604      MATELEM(mat,i,j)= pInit();
2605      pSetCoeff0( MATELEM(mat,i,j), nInit(0) );
2606    }
2607  }
2608  j=1;
2609  for ( k= numVectors - 1; k >= 0; k-- )
2610  {
2611    vecp= getMVector(k);
2612    if ( vecp->isReduced ) continue;
2613    l=1;
2614    for ( i= numVectors - 1; i >= 0; i-- )
2615    {
2616      if ( getMVector(i)->isReduced ) continue;
2617      if ( vecp->getElemNum(numVectors - i - 1) && !nIsZero(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)) )
2618      {
2619        pSetCoeff(MATELEM(mat, j , l ), nCopy(vecp->getElemNum(numVectors - i - 1)));
2620      }
2621      /* else
2622      {
2623           MATELEM(mat, j , l )= pOne();
2624           pSetCoeff(MATELEM(mat, j , l ), nInit(0) );
2625      }
2626      */
2627      l++;
2628    }
2629    j++;
2630  }
2631
2632  poly res= singclap_det( mat, currRing );
2633
2634  number numres;
2635  if ((res != NULL) && (!nIsZero(pGetCoeff( res ))) )
2636  {
2637    numres= nCopy(pGetCoeff( res ));
2638  }
2639  else
2640  {
2641    numres= nInit(0);
2642  }
2643  pDelete( &res );
2644  return numres;
2645}
2646//<--
2647
2648//-----------------------------------------------------------------------------
2649//-------------- uResultant ---------------------------------------------------
2650//-----------------------------------------------------------------------------
2651
2652#define MAXEVPOINT 1000000 // 0x7fffffff
2653//#define MPR_MASI
2654
2655//-> unsigned long over(unsigned long n,unsigned long d)
2656// Calculates (n+d \over d) using gmp functionality
2657//
2658unsigned long over( const unsigned long n , const unsigned long d )
2659{ // (d+n)! / ( d! n! )
2660  mpz_t res;
2661  mpz_init(res);
2662  mpz_t m,md,mn;
2663  mpz_init(m);mpz_set_ui(m,1);
2664  mpz_init(md);mpz_set_ui(md,1);
2665  mpz_init(mn);mpz_set_ui(mn,1);
2666
2667  mpz_fac_ui(m,n+d);
2668  mpz_fac_ui(md,d);
2669  mpz_fac_ui(mn,n);
2670
2671  mpz_mul(res,md,mn);
2672  mpz_tdiv_q(res,m,res);
2673
2674  mpz_clear(m);mpz_clear(md);mpz_clear(mn);
2675
2676  unsigned long result = mpz_get_ui(res);
2677  mpz_clear(res);
2678
2679  return result;
2680}
2681//<-
2682
2683//-> uResultant::*
2684uResultant::uResultant( const ideal _gls, const resMatType _rmt, BOOLEAN extIdeal )
2685  : rmt( _rmt )
2686{
2687  if ( extIdeal )
2688  {
2689    // extend given ideal by linear poly F0=u0x0 + u1x1 +...+ unxn
2690    gls= extendIdeal( _gls, linearPoly( rmt ), rmt );
2691    n= IDELEMS( gls );
2692  }
2693  else
2694    gls= idCopy( _gls );
2695
2696  switch ( rmt )
2697  {
2698  case sparseResMat:
2699    resMat= new resMatrixSparse( gls );
2700    break;
2701  case denseResMat:
2702    resMat= new resMatrixDense( gls );
2703    break;
2704  default:
2705    WerrorS("uResultant::uResultant: Unknown chosen resultant matrix type!");
2706  }
2707}
2708
2709uResultant::~uResultant( )
2710{
2711  delete resMat;
2712}
2713
2714ideal uResultant::extendIdeal( const ideal igls, poly linPoly, const resMatType rrmt )
2715{
2716  ideal newGls= idCopy( igls );
2717  newGls->m= (poly *)omReallocSize( newGls->m,
2718                              IDELEMS(igls) * sizeof(poly),
2719                              (IDELEMS(igls) + 1) * sizeof(poly) );
2720  IDELEMS(newGls)++;
2721
2722  switch ( rrmt )
2723  {
2724  case sparseResMat:
2725  case denseResMat:
2726    {
2727      int i;
2728      for ( i= IDELEMS(newGls)-1; i > 0; i-- )
2729      {
2730        newGls->m[i]= newGls->m[i-1];
2731      }
2732      newGls->m[0]= linPoly;
2733    }
2734    break;
2735  default:
2736    WerrorS("uResultant::extendIdeal: Unknown chosen resultant matrix type!");
2737  }
2738
2739  return( newGls );
2740}
2741
2742poly uResultant::linearPoly( const resMatType rrmt )
2743{
2744  int i;
2745
2746  poly newlp= pOne();
2747  poly actlp, rootlp= newlp;
2748
2749  for ( i= 1; i <= (currRing->N); i++ )
2750  {
2751    actlp= newlp;
2752    pSetExp( actlp, i, 1 );
2753    pSetm( actlp );
2754    newlp= pOne();
2755    actlp->next= newlp;
2756  }
2757  actlp->next= NULL;
2758  pDelete( &newlp );
2759
2760  if ( rrmt == sparseResMat )
2761  {
2762    newlp= pOne();
2763    actlp->next= newlp;
2764    newlp->next= NULL;
2765  }
2766  return ( rootlp );
2767}
2768
2769poly uResultant::interpolateDense( const number subDetVal )
2770{
2771  int i,j,p;
2772  long tdg;
2773
2774  // D is a Polynom homogeneous in the coeffs of F0 and of degree tdg = d0*d1*...*dn
2775  tdg= resMat->getDetDeg();
2776
2777  // maximum number of terms in polynom D (homogeneous, of degree tdg)
2778  // long mdg= (facul(tdg+n-1) / facul( tdg )) / facul( n - 1 );
2779  long mdg= over( n-1, tdg );
2780
2781  // maximal number of terms in a polynom of degree tdg
2782  long l=(long)pow( (double)(tdg+1), n );
2783
2784#ifdef mprDEBUG_PROT
2785  Print("// total deg of D: tdg %ld\n",tdg);
2786  Print("// maximum number of terms in D: mdg: %ld\n",mdg);
2787  Print("// maximum number of terms in polynom of deg tdg: l %ld\n",l);
2788#endif
2789
2790  // we need mdg results of D(p0,p1,...,pn)
2791  number *presults;
2792  presults= (number *)omAlloc( mdg * sizeof( number ) );
2793  for (i=0; i < mdg; i++) presults[i]= nInit(0);
2794
2795  number *pevpoint= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2796  number *pev= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2797  for (i=0; i < n; i++) pev[i]= nInit(0);
2798
2799  mprPROTnl("// initial evaluation point: ");
2800  // initial evaluatoin point
2801  p=1;
2802  for (i=0; i < n; i++)
2803  {
2804    // init pevpoint with primes 3,5,7,11, ...
2805    p= nextPrime( p );
2806    pevpoint[i]=nInit( p );
2807    nTest(pevpoint[i]);
2808    mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2809  }
2810
2811  // evaluate the determinant in the points pev^0, pev^1, ..., pev^mdg
2812  mprPROTnl("// evaluating:");
2813  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2814  {
2815    for (j=0; j < n; j++)
2816    {
2817      nDelete( &pev[j] );
2818      nPower(pevpoint[j],i,&pev[j]);
2819      mprPROTN(" ",pev[j]);
2820    }
2821    mprPROTnl("");
2822
2823    nDelete( &presults[i] );
2824    presults[i]=resMat->getDetAt( pev );
2825
2826    mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV);
2827  }
2828  mprSTICKYPROT("\n");
2829
2830  // now interpolate using vandermode interpolation
2831  mprPROTnl("// interpolating:");
2832  number *ncpoly;
2833  {
2834    vandermonde vm( mdg, n, tdg, pevpoint );
2835    ncpoly= vm.interpolateDense( presults );
2836  }
2837
2838  if ( subDetVal != NULL )
2839  {   // divide by common factor
2840    number detdiv;
2841    for ( i= 0; i <= mdg; i++ )
2842    {
2843      detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
2844      nNormalize( detdiv );
2845      nDelete( &ncpoly[i] );
2846      ncpoly[i]= detdiv;
2847    }
2848  }
2849
2850#ifdef mprDEBUG_ALL
2851  PrintLn();
2852  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2853  {
2854    nPrint(ncpoly[i]); PrintS(" --- ");
2855  }
2856  PrintLn();
2857#endif
2858
2859  // prepare ncpoly for later use
2860  number nn=nInit(0);
2861  for ( i=0; i < mdg; i++ )
2862  {
2863    if ( nEqual(ncpoly[i],nn) )
2864    {
2865      nDelete( &ncpoly[i] );
2866      ncpoly[i]=NULL;
2867    }
2868  }
2869  nDelete( &nn );
2870
2871  // create poly presenting the determinat of the uResultant
2872  intvec exp( n );
2873  for ( i= 0; i < n; i++ ) exp[i]=0;
2874
2875  poly result= NULL;
2876
2877  long sum=0;
2878  long c=0;
2879
2880  for ( i=0; i < l; i++ )
2881  {
2882    if ( sum == tdg )
2883    {
2884      if ( !nIsZero(ncpoly[c]) )
2885      {
2886        poly p= pOne();
2887        if ( rmt == denseResMat )
2888        {
2889          for ( j= 0; j < n; j++ ) pSetExp( p, j+1, exp[j] );
2890        }
2891        else if ( rmt == sparseResMat )
2892        {
2893          for ( j= 1; j < n; j++ ) pSetExp( p, j, exp[j] );
2894        }
2895        pSetCoeff( p, ncpoly[c] );
2896        pSetm( p );
2897        if (result!=NULL) result= pAdd( result, p );
2898        else result=  p;
2899      }
2900      c++;
2901    }
2902    sum=0;
2903    exp[0]++;
2904    for ( j= 0; j < n - 1; j++ )
2905    {
2906      if ( exp[j] > tdg )
2907      {
2908        exp[j]= 0;
2909        exp[j + 1]++;
2910      }
2911      sum+=exp[j];
2912    }
2913    sum+=exp[n-1];
2914  }
2915
2916  pTest( result );
2917
2918  return result;
2919}
2920
2921rootContainer ** uResultant::interpolateDenseSP( BOOLEAN matchUp, const number subDetVal )
2922{
2923  int i,p,uvar;
2924  long tdg;
2925  int loops= (matchUp?n-2:n-1);
2926
2927  mprPROTnl("uResultant::interpolateDenseSP");
2928
2929  tdg= resMat->getDetDeg();
2930
2931  // evaluate D in tdg+1 distinct points, so
2932  // we need tdg+1 results of D(p0,1,0,...,0) =
2933  //              c(0)*u0^tdg + c(1)*u0^tdg-1 + ... + c(tdg-1)*u0 + c(tdg)
2934  number *presults;
2935  presults= (number *)omAlloc( (tdg + 1) * sizeof( number ) );
2936  for ( i=0; i <= tdg; i++ ) presults[i]= nInit(0);
2937
2938  rootContainer ** roots;
2939  roots= (rootContainer **) omAlloc( loops * sizeof(rootContainer*) );
2940  for ( i=0; i < loops; i++ ) roots[i]= new rootContainer(); // 0..n-2
2941
2942  number *pevpoint= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2943  for (i=0; i < n; i++) pevpoint[i]= nInit(0);
2944
2945  number *pev= (number *)omAlloc( n * sizeof( number ) );
2946  for (i=0; i < n; i++) pev[i]= nInit(0);
2947
2948  // now we evaluate D(u0,-1,0,...0), D(u0,0,-1,0,...,0), ..., D(u0,0,..,0,-1)
2949  // or D(u0,k1,k2,0,...,0), D(u0,k1,k2,k3,0,...,0), ..., D(u0,k1,k2,k3,...,kn)
2950  // this gives us n-1 evaluations
2951  p=3;
2952  for ( uvar= 0; uvar < loops; uvar++ )
2953  {
2954    // generate initial evaluation point
2955    if ( matchUp )
2956    {
2957      for (i=0; i < n; i++)
2958      {
2959        // prime(random number) between 1 and MAXEVPOINT
2960        nDelete( &pevpoint[i] );
2961        if ( i == 0 )
2962        {
2963          //p= nextPrime( p );
2964          pevpoint[i]= nInit( p );
2965        }
2966        else if ( i <= uvar + 2 )
2967        {
2968          pevpoint[i]=nInit(1+siRand()%MAXEVPOINT);
2969          //pevpoint[i]=nInit(383);
2970        }
2971        else
2972          pevpoint[i]=nInit(0);
2973        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2974      }
2975    }
2976    else
2977    {
2978      for (i=0; i < n; i++)
2979      {
2980        // init pevpoint with  prime,0,...0,1,0,...,0
2981        nDelete( &pevpoint[i] );
2982        if ( i == 0 )
2983        {
2984          //p=nextPrime( p );
2985          pevpoint[i]=nInit( p );
2986        }
2987        else
2988        {
2989          if ( i == (uvar + 1) ) pevpoint[i]= nInit(-1);
2990          else pevpoint[i]= nInit(0);
2991        }
2992        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
2993      }
2994    }
2995
2996    // prepare aktual evaluation point
2997    for (i=0; i < n; i++)
2998    {
2999      nDelete( &pev[i] );
3000      pev[i]= nCopy( pevpoint[i] );
3001    }
3002    // evaluate the determinant in the points pev^0, pev^1, ..., pev^tdg
3003    for ( i=0; i <= tdg; i++ )
3004    {
3005      nDelete( &pev[0] );
3006      nPower(pevpoint[0],i,&pev[0]);          // new evpoint
3007
3008      nDelete( &presults[i] );
3009      presults[i]=resMat->getDetAt( pev );   // evaluate det at point evpoint
3010
3011      mprPROTNnl("",presults[i]);
3012
3013      mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV);
3014      mprPROTL("",tdg-i);
3015    }
3016    mprSTICKYPROT("\n");
3017
3018    // now interpolate
3019    vandermonde vm( tdg + 1, 1, tdg, pevpoint, FALSE );
3020    number *ncpoly= vm.interpolateDense( presults );
3021
3022    if ( subDetVal != NULL )
3023    {  // divide by common factor
3024      number detdiv;
3025      for ( i= 0; i <= tdg; i++ )
3026      {
3027        detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
3028        nNormalize( detdiv );
3029        nDelete( &ncpoly[i] );
3030        ncpoly[i]= detdiv;
3031      }
3032    }
3033
3034#ifdef mprDEBUG_ALL
3035    PrintLn();
3036    for ( i=0; i <= tdg; i++ )
3037    {
3038      nPrint(ncpoly[i]); PrintS(" --- ");
3039    }
3040    PrintLn();
3041#endif
3042
3043    // save results
3044    roots[uvar]->fillContainer( ncpoly, pevpoint, uvar+1, tdg,
3045                                (matchUp?rootContainer::cspecialmu:rootContainer::cspecial),
3046                                loops );
3047  }
3048
3049  // free some stuff: pev, presult
3050  for ( i=0; i < n; i++ ) nDelete( pev + i );
3051  omFreeSize( (void *)pev, n * sizeof( number ) );
3052
3053  for ( i=0; i <= tdg; i++ ) nDelete( presults+i );
3054  omFreeSize( (void *)presults, (tdg + 1) * sizeof( number ) );
3055
3056  return roots;
3057}
3058
3059rootContainer ** uResultant::specializeInU( BOOLEAN matchUp, const number subDetVal )
3060{
3061  int i,/*p,*/uvar;
3062  long tdg;
3063  poly pures,piter;
3064  int loops=(matchUp?n-2:n-1);
3065  int nn=n;
3066  if (loops==0) { loops=1;nn++;}
3067
3068  mprPROTnl("uResultant::specializeInU");
3069
3070  tdg= resMat->getDetDeg();
3071
3072  rootContainer ** roots;
3073  roots= (rootContainer **) omAlloc( loops * sizeof(rootContainer*) );
3074  for ( i=0; i < loops; i++ ) roots[i]= new rootContainer(); // 0..n-2
3075
3076  number *pevpoint= (number *)omAlloc( nn * sizeof( number ) );
3077  for (i=0; i < nn; i++) pevpoint[i]= nInit(0);
3078
3079  // now we evaluate D(u0,-1,0,...0), D(u0,0,-1,0,...,0), ..., D(u0,0,..,0,-1)
3080  // or D(u0,k1,k2,0,...,0), D(u0,k1,k2,k3,0,...,0), ..., D(u0,k1,k2,k3,...,kn)
3081  // p=3;
3082  for ( uvar= 0; uvar < loops; uvar++ )
3083  {
3084    // generate initial evaluation point
3085    if ( matchUp )
3086    {
3087      for (i=0; i < n; i++)
3088      {
3089        // prime(random number) between 1 and MAXEVPOINT
3090        nDelete( &pevpoint[i] );
3091        if ( i <= uvar + 2 )
3092        {
3093          pevpoint[i]=nInit(1+siRand()%MAXEVPOINT);
3094          //pevpoint[i]=nInit(383);
3095        }
3096        else pevpoint[i]=nInit(0);
3097        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
3098      }
3099    }
3100    else
3101    {
3102      for (i=0; i < n; i++)
3103      {
3104        // init pevpoint with  prime,0,...0,-1,0,...,0
3105        nDelete( &(pevpoint[i]) );
3106        if ( i == (uvar + 1) ) pevpoint[i]= nInit(-1);
3107        else pevpoint[i]= nInit(0);
3108        mprPROTNnl(" ",pevpoint[i]);
3109      }
3110    }
3111
3112    pures= resMat->getUDet( pevpoint );
3113
3114    number *ncpoly= (number *)omAlloc( (tdg+1) * sizeof(number) );
3115
3116#ifdef MPR_MASI
3117    BOOLEAN masi=true;
3118#endif
3119
3120    piter= pures;
3121    for ( i= tdg; i >= 0; i-- )
3122    {
3123      if ( piter && pTotaldegree(piter) == i )
3124      {
3125        ncpoly[i]= nCopy( pGetCoeff( piter ) );
3126        pIter( piter );
3127#ifdef MPR_MASI
3128        masi=false;
3129#endif
3130      }
3131      else
3132      {
3133        ncpoly[i]= nInit(0);
3134      }
3135      mprPROTNnl("", ncpoly[i] );
3136    }
3137#ifdef MPR_MASI
3138    if ( masi ) mprSTICKYPROT("MASI");
3139#endif
3140
3141    mprSTICKYPROT(ST_BASE_EV); // .
3142
3143    if ( subDetVal != NULL )  // divide by common factor
3144    {
3145      number detdiv;
3146      for ( i= 0; i <= tdg; i++ )
3147      {
3148        detdiv= nDiv( ncpoly[i], subDetVal );
3149        nNormalize( detdiv );
3150        nDelete( &ncpoly[i] );
3151        ncpoly[i]= detdiv;
3152      }
3153    }
3154
3155    pDelete( &pures );
3156
3157    // save results
3158    roots[uvar]->fillContainer( ncpoly, pevpoint, uvar+1, tdg,
3159                                (matchUp?rootContainer::cspecialmu:rootContainer::cspecial),
3160                                loops );
3161  }
3162
3163  mprSTICKYPROT("\n");
3164
3165  // free some stuff: pev, presult
3166  for ( i=0; i < n; i++ ) nDelete( pevpoint + i );
3167  omFreeSize( (void *)pevpoint, n * sizeof( number ) );
3168
3169  return roots;
3170}
3171
3172int uResultant::nextPrime( const int i )
3173{
3174  int init=i;
3175  int ii=i+2;
3176  extern int IsPrime(int p); // from Singular/ipshell.{h,cc}
3177  int j= IsPrime( ii );
3178  while ( j <= init )
3179  {
3180    ii+=2;
3181    j= IsPrime( ii );
3182  }
3183  return j;
3184}
3185//<-
3186
3187//-----------------------------------------------------------------------------
3188
3189//-> loNewtonPolytope(...)
3190ideal loNewtonPolytope( const ideal id )
3191{
3192  simplex * LP;
3193  int i;
3194  int /*n,*/totverts,idelem;
3195  ideal idr;
3196
3197  // n= (currRing->N);
3198  idelem= IDELEMS(id);  // should be n+1
3199
3200  totverts = 0;
3201  for( i=0; i < idelem; i++) totverts += pLength( (id->m)[i] );
3202
3203  LP = new simplex( idelem+totverts*2+5, totverts+5 ); // rows, cols
3204
3205  // evaluate convex hull for supports of id
3206  convexHull chnp( LP );
3207  idr = chnp.newtonPolytopesI( id );
3208
3209  delete LP;
3210
3211  return idr;
3212}
3213//<-
3214
3215//%e
3216
3217//-----------------------------------------------------------------------------
3218
3219// local Variables: ***
3220// folded-file: t ***
3221// compile-command-1: "make installg" ***
3222// compile-command-2: "make install" ***
3223// End: ***
3224
3225// in folding: C-c x
3226// leave fold: C-c y
3227//   foldmode: F10
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.