1 | /***************************************** |
---|
2 | * Computer Algebra System SINGULAR * |
---|
3 | *****************************************/ |
---|
4 | /* |
---|
5 | * ABSTRACT: class bigintmat: matrizes of big integers |
---|
6 | */ |
---|
7 | #include <kernel/mod2.h> |
---|
8 | //#include <kernel/options.h> |
---|
9 | #include "bigintmat.h" |
---|
10 | #include <omalloc/omalloc.h> |
---|
11 | #include <coeffs/longrat.h> |
---|
12 | #include <misc/intvec.h> |
---|
13 | #include <math.h> |
---|
14 | #include <string.h> |
---|
15 | |
---|
16 | #define BIGIMATELEM(M,I,J) (M)[(I-1)*(M).cols()+J-1] |
---|
17 | |
---|
18 | // Beginnt bei [1,1] |
---|
19 | void bigintmat::set(int i, int j, number n) |
---|
20 | { |
---|
21 | nlDelete(&(v[(i-1)*col+j-1]), NULL); |
---|
22 | v[(i-1)*col+j-1] = nlCopy(n,NULL); |
---|
23 | } |
---|
24 | |
---|
25 | // Beginnt bei [0] |
---|
26 | void bigintmat::set(int i, number n) |
---|
27 | { |
---|
28 | if (i<row*col) |
---|
29 | { |
---|
30 | nlDelete(&(v[i]), NULL); |
---|
31 | v[i] = nlCopy(n,NULL); |
---|
32 | } |
---|
33 | } |
---|
34 | |
---|
35 | number bigintmat::get(int i, int j) |
---|
36 | { |
---|
37 | return nlCopy(v[(i-1)*col+j-1],NULL); |
---|
38 | } |
---|
39 | |
---|
40 | number bigintmat::get(int i) |
---|
41 | { |
---|
42 | return nlCopy(v[i],NULL); |
---|
43 | } |
---|
44 | |
---|
45 | bigintmat::bigintmat(int r, int c) |
---|
46 | { |
---|
47 | row = r; |
---|
48 | col = c; |
---|
49 | int l = r*c; |
---|
50 | if (l>0) /*(r>0) && (c>0) */ |
---|
51 | v = (number *)omAlloc(sizeof(number)*l); |
---|
52 | else |
---|
53 | v = NULL; |
---|
54 | for (int i=0; i<l; i++) |
---|
55 | { |
---|
56 | v[i] = nlInit(0, NULL); |
---|
57 | } |
---|
58 | } |
---|
59 | |
---|
60 | // Ãberladener *=-Operator (fÃŒr int und bigint) |
---|
61 | // Frage hier: *= verwenden oder lieber = und * einzeln? |
---|
62 | void bigintmat::operator*=(int intop) |
---|
63 | { |
---|
64 | for (int i=0; i<row*col; i++) |
---|
65 | { |
---|
66 | number iop = nlInit(intop, NULL); |
---|
67 | number prod = nlMult(v[i], iop,NULL); |
---|
68 | nlDelete(&(v[i]), NULL); |
---|
69 | nlDelete(&iop, NULL); |
---|
70 | v[i] = prod; |
---|
71 | } |
---|
72 | } |
---|
73 | |
---|
74 | void bigintmat::operator*=(number bintop) |
---|
75 | { |
---|
76 | for (int i=0; i<row*col; i++) |
---|
77 | { |
---|
78 | number prod = nlMult(v[i], bintop,NULL); |
---|
79 | nlDelete(&(v[i]), NULL); |
---|
80 | v[i] = prod; |
---|
81 | } |
---|
82 | } |
---|
83 | |
---|
84 | // Stimmen Parameter? |
---|
85 | // Welche der beiden Methoden? |
---|
86 | // Oder lieber eine comp-Funktion? |
---|
87 | |
---|
88 | bool operator==(bigintmat & lhr, bigintmat & rhr) |
---|
89 | { |
---|
90 | if (&lhr == &rhr) { return true; } |
---|
91 | if (lhr.cols() != rhr.cols()) { return false; } |
---|
92 | if (lhr.rows() != rhr.rows()) { return false; } |
---|
93 | for (int i=0; i<(lhr.rows())*(lhr.cols()); i++) |
---|
94 | { |
---|
95 | if (!nlEqual(lhr[i], rhr[i],NULL)) { return false; } |
---|
96 | } |
---|
97 | return true; |
---|
98 | } |
---|
99 | |
---|
100 | bool operator!=(bigintmat & lhr, bigintmat & rhr) |
---|
101 | { |
---|
102 | return !(lhr==rhr); |
---|
103 | } |
---|
104 | |
---|
105 | // Matrix-Add/-Sub/-Mult so oder mit operator+/-/* ? |
---|
106 | bigintmat * bimAdd(bigintmat * a, bigintmat * b) |
---|
107 | { |
---|
108 | bigintmat * bim; |
---|
109 | int mn, ma, i; |
---|
110 | if (a->cols() != b->cols()) return NULL; |
---|
111 | mn = si_min(a->rows(),b->rows()); |
---|
112 | ma = si_max(a->rows(),b->rows()); |
---|
113 | if (a->cols() == 1) |
---|
114 | { |
---|
115 | bim = new bigintmat(ma, 1); |
---|
116 | for (i=0; i<mn; i++) |
---|
117 | { |
---|
118 | number n = nlAdd((*a)[i], (*b)[i],NULL); |
---|
119 | bim->set(i, n); |
---|
120 | nlDelete(&n, NULL); |
---|
121 | } |
---|
122 | if (ma > mn) |
---|
123 | { |
---|
124 | if (ma == a->rows()) |
---|
125 | { |
---|
126 | for(i=mn; i<ma; i++) |
---|
127 | { |
---|
128 | bim->set(i, (*a)[i]); |
---|
129 | } |
---|
130 | } |
---|
131 | else |
---|
132 | { |
---|
133 | for(i=mn; i<ma; i++) |
---|
134 | { |
---|
135 | bim->set(i, (*b)[i]); |
---|
136 | } |
---|
137 | } |
---|
138 | } |
---|
139 | return bim; |
---|
140 | } |
---|
141 | if (mn != ma) return NULL; |
---|
142 | bim = new bigintmat(mn, a->cols()); |
---|
143 | for (i=0; i<mn*a->cols(); i++) |
---|
144 | { |
---|
145 | number n = nlAdd((*a)[i], (*b)[i],NULL); |
---|
146 | bim->set(i, n); |
---|
147 | nlDelete(&n, NULL); |
---|
148 | } |
---|
149 | return bim; |
---|
150 | } |
---|
151 | |
---|
152 | bigintmat * bimSub(bigintmat * a, bigintmat * b) |
---|
153 | { |
---|
154 | bigintmat * bim; |
---|
155 | int mn, ma, i; |
---|
156 | if (a->cols() != b->cols()) return NULL; |
---|
157 | mn = si_min(a->rows(),b->rows()); |
---|
158 | ma = si_max(a->rows(),b->rows()); |
---|
159 | if (a->cols() == 1) |
---|
160 | { |
---|
161 | bim = new bigintmat(ma, 1); |
---|
162 | for (i=0; i<mn; i++) |
---|
163 | { |
---|
164 | number n = nlSub((*a)[i], (*b)[i],NULL); |
---|
165 | bim->set(i, n); |
---|
166 | nlDelete(&n, NULL); |
---|
167 | } |
---|
168 | if (ma > mn) |
---|
169 | { |
---|
170 | if (ma == a->rows()) |
---|
171 | { |
---|
172 | for(i=mn; i<ma; i++) |
---|
173 | { |
---|
174 | bim->set(i, (*a)[i]); |
---|
175 | } |
---|
176 | } |
---|
177 | else |
---|
178 | { |
---|
179 | for(i=mn; i<ma; i++) |
---|
180 | { |
---|
181 | bim->set(i, (*b)[i]); |
---|
182 | } |
---|
183 | } |
---|
184 | } |
---|
185 | return bim; |
---|
186 | } |
---|
187 | if (mn != ma) return NULL; |
---|
188 | bim = new bigintmat(mn, a->cols()); |
---|
189 | for (i=0; i<mn*a->cols(); i++) |
---|
190 | { |
---|
191 | number n = nlSub((*a)[i], (*b)[i],NULL); |
---|
192 | bim->set(i, n); |
---|
193 | nlDelete(&n, NULL); |
---|
194 | } |
---|
195 | return bim; |
---|
196 | } |
---|
197 | |
---|
198 | bigintmat * bimMult(bigintmat * a, bigintmat * b) |
---|
199 | { |
---|
200 | int i, j, k, |
---|
201 | ra = a->rows(), ca = a->cols(), |
---|
202 | rb = b->rows(), cb = b->cols(); |
---|
203 | number sum; |
---|
204 | bigintmat * bim; |
---|
205 | if (ca != rb) return NULL; |
---|
206 | bim = new bigintmat(ra, cb); |
---|
207 | for (i=0; i<ra; i++) |
---|
208 | { |
---|
209 | for (j=0; j<cb; j++) |
---|
210 | { |
---|
211 | sum = nlInit(0, NULL); |
---|
212 | for (k=0; k<ca; k++) |
---|
213 | { |
---|
214 | number prod = nlMult((*a)[i*ca+k], (*b)[k*cb+j],NULL); |
---|
215 | number sum2 = nlAdd(sum, prod,NULL); |
---|
216 | nlDelete(&sum, NULL); |
---|
217 | sum = sum2; |
---|
218 | nlDelete(&prod, NULL); |
---|
219 | } |
---|
220 | bim->set(i+1, j+1, sum); |
---|
221 | nlDelete(&sum, NULL); |
---|
222 | } |
---|
223 | } |
---|
224 | return bim; |
---|
225 | } |
---|
226 | |
---|
227 | // Korrekt? |
---|
228 | |
---|
229 | intvec * bim2iv(bigintmat * b) |
---|
230 | { |
---|
231 | intvec * iv; |
---|
232 | iv = new intvec(b->rows(), b->cols(), 0); |
---|
233 | for (int i=0; i<(b->rows())*(b->cols()); i++) { (*iv)[i] = nlInt((*b)[i], NULL); } // Geht das so? |
---|
234 | return iv; |
---|
235 | } |
---|
236 | |
---|
237 | bigintmat * iv2bim(intvec * b) |
---|
238 | { |
---|
239 | bigintmat * bim; |
---|
240 | bim = new bigintmat(b->rows(), b->cols()); |
---|
241 | for (int i=0; i<(b->rows())*(b->cols()); i++) |
---|
242 | { |
---|
243 | number n = nlInit((*b)[i], NULL); |
---|
244 | bim->set(i, n); |
---|
245 | nlDelete(&n, NULL); |
---|
246 | } |
---|
247 | return bim; |
---|
248 | } |
---|
249 | |
---|
250 | int bigintmat::compare(const bigintmat* op) const |
---|
251 | { |
---|
252 | if ((col!=1) ||(op->cols()!=1)) |
---|
253 | { |
---|
254 | if((col!=op->cols()) |
---|
255 | || (row!=op->rows())) |
---|
256 | return -2; |
---|
257 | } |
---|
258 | int i; |
---|
259 | for (i=0; i<si_min(row*col,op->rows()*op->cols()); i++) |
---|
260 | { |
---|
261 | if (nlGreater(v[i], (*op)[i],NULL)) |
---|
262 | return 1; |
---|
263 | else if (!nlEqual(v[i], (*op)[i],NULL)) |
---|
264 | return -1; |
---|
265 | } |
---|
266 | |
---|
267 | for (; i<row; i++) |
---|
268 | { |
---|
269 | if (nlGreaterZero(v[i],NULL)) |
---|
270 | return 1; |
---|
271 | else if (!nlIsZero(v[i],NULL)) |
---|
272 | return -1; |
---|
273 | } |
---|
274 | for (; i<op->rows(); i++) |
---|
275 | { |
---|
276 | if (nlGreaterZero((*op)[i],NULL)) |
---|
277 | return -1; |
---|
278 | else if (!nlIsZero((*op)[i],NULL)) |
---|
279 | return 1; |
---|
280 | } |
---|
281 | return 0; |
---|
282 | } |
---|
283 | |
---|
284 | |
---|
285 | bigintmat * bimCopy(const bigintmat * b) |
---|
286 | { |
---|
287 | bigintmat * a=NULL; |
---|
288 | if (b!=NULL) |
---|
289 | { |
---|
290 | a = new bigintmat(b->rows(), b->cols()); |
---|
291 | for (int i=0; i<(b->rows())*(b->cols()); i++) |
---|
292 | { |
---|
293 | a->set(i, (*b)[i]); |
---|
294 | } |
---|
295 | } |
---|
296 | return a; |
---|
297 | } |
---|
298 | |
---|
299 | char* bigintmat::String() |
---|
300 | { |
---|
301 | StringSetS(""); |
---|
302 | int i; |
---|
303 | for (i=0; i<col*row-1; i++) |
---|
304 | { |
---|
305 | nlWrite(v[i], NULL); |
---|
306 | StringAppendS(","); |
---|
307 | } |
---|
308 | nlWrite(v[i], NULL); |
---|
309 | /* if (i != col*row-1) |
---|
310 | { |
---|
311 | StringAppendS(","); |
---|
312 | if ((i+1)%col == 0) |
---|
313 | StringAppendS("\n"); |
---|
314 | } */ |
---|
315 | return StringAppendS(""); |
---|
316 | } |
---|
317 | |
---|
318 | int bigintmat::getwid(int maxwid) |
---|
319 | { |
---|
320 | int wid=0; |
---|
321 | int colwid = floor((maxwid-2*(col-1))/col); |
---|
322 | for (int i=0; i<col*row; i++) |
---|
323 | { |
---|
324 | StringSetS(""); |
---|
325 | nlWrite(v[i], NULL); |
---|
326 | char * tmp = StringAppendS(""); |
---|
327 | char * ts = omStrDup(tmp); |
---|
328 | int nl = strlen(ts); |
---|
329 | if (nl > wid) |
---|
330 | { |
---|
331 | if (nl > colwid) |
---|
332 | { |
---|
333 | int phwid = floor(log10(row))+floor(log10(col))+5; |
---|
334 | if ((colwid > phwid) && (wid < phwid)) |
---|
335 | wid = phwid; |
---|
336 | } |
---|
337 | else |
---|
338 | wid = nl; |
---|
339 | } |
---|
340 | } |
---|
341 | return wid; |
---|
342 | } |
---|
343 | |
---|
344 | void bigintmat::pprint(int maxwid) |
---|
345 | { |
---|
346 | if ((col==0) || (row==0)) |
---|
347 | PrintS(""); |
---|
348 | else |
---|
349 | { |
---|
350 | int colwid = getwid(maxwid); |
---|
351 | if (colwid*col+2*(col-1) > maxwid) |
---|
352 | colwid = floor((maxwid-2*(col-1))/col); |
---|
353 | char * ps; |
---|
354 | ps = (char*) omAlloc0(sizeof(char)*(colwid*col*row+2*(col-1)*row+row)); |
---|
355 | int pos = 0; |
---|
356 | for (int i=0; i<col*row; i++) |
---|
357 | { |
---|
358 | StringSetS(""); |
---|
359 | nlWrite(v[i], NULL); |
---|
360 | char * temp = StringAppendS(""); |
---|
361 | char * ts = omStrDup(temp); |
---|
362 | int nl = strlen(ts); |
---|
363 | if (nl > colwid) |
---|
364 | { |
---|
365 | StringSetS(""); |
---|
366 | int cj = i%col; |
---|
367 | int ci = floor(i/col); |
---|
368 | StringAppend("[%d,%d]", ci+1, cj+1); |
---|
369 | char *tmp = StringAppendS(""); |
---|
370 | char * ph = omStrDup(tmp); |
---|
371 | int phl = strlen(ph); |
---|
372 | if (phl > colwid) |
---|
373 | { |
---|
374 | for (int j=0; j<colwid; j++) |
---|
375 | ps[pos+j] = '*'; |
---|
376 | } |
---|
377 | else |
---|
378 | { |
---|
379 | for (int j=0; j<colwid-phl; j++) |
---|
380 | ps[pos+j] = ' '; |
---|
381 | for (int j=0; j<phl; j++) |
---|
382 | ps[pos+colwid-phl+j] = ph[j]; |
---|
383 | } |
---|
384 | omFree(ph); |
---|
385 | } |
---|
386 | else // Mit Leerzeichen auffÃŒllen und zahl reinschreiben |
---|
387 | { |
---|
388 | for (int j=0; j<colwid-nl; j++) |
---|
389 | ps[pos+j] = ' '; |
---|
390 | for (int j=0; j<nl; j++) |
---|
391 | ps[pos+colwid-nl+j] = ts[j]; |
---|
392 | } |
---|
393 | // ", " oder "\n" einfÃŒgen |
---|
394 | if ((i+1)%col == 0) |
---|
395 | { |
---|
396 | if (i != col*row-1) |
---|
397 | { |
---|
398 | ps[pos+colwid] = '\n'; |
---|
399 | pos += colwid+1; |
---|
400 | } |
---|
401 | } |
---|
402 | else |
---|
403 | { |
---|
404 | ps[pos+colwid] = ','; |
---|
405 | ps[pos+colwid+1] = ' '; |
---|
406 | pos += colwid+2; |
---|
407 | } |
---|
408 | // Hier ts zerstören |
---|
409 | } |
---|
410 | PrintS(ps); |
---|
411 | omFree(ps); |
---|
412 | } |
---|
413 | } |
---|
414 | |
---|
415 | // Ungetestet |
---|
416 | static void bimRowContent(bigintmat *bimat, int rowpos, int colpos) |
---|
417 | { |
---|
418 | number tgcd, m; |
---|
419 | int i=bimat->cols(); |
---|
420 | |
---|
421 | loop |
---|
422 | { |
---|
423 | tgcd = nlCopy(BIMATELEM(*bimat,rowpos,i--),NULL); |
---|
424 | if (!nlIsZero(tgcd,NULL)) break; |
---|
425 | if (i<colpos) return; |
---|
426 | } |
---|
427 | if ((!nlGreaterZero(tgcd,NULL)) && (!nlIsZero(tgcd,NULL))) tgcd = nlNeg(tgcd,NULL); |
---|
428 | if (nlIsOne(tgcd,NULL)) return; |
---|
429 | loop |
---|
430 | { |
---|
431 | m = nlCopy(BIMATELEM(*bimat,rowpos,i--),NULL); |
---|
432 | if (!nlIsZero(m,NULL)) |
---|
433 | { |
---|
434 | number tp1 = nlGcd(tgcd, m, NULL); |
---|
435 | nlDelete(&tgcd, NULL); |
---|
436 | tgcd = tp1; |
---|
437 | } |
---|
438 | if (nlIsOne(tgcd,NULL)) return; |
---|
439 | if (i<colpos) break; |
---|
440 | } |
---|
441 | for (i=bimat->cols();i>=colpos;i--) |
---|
442 | { |
---|
443 | number tp2 = nlDiv(BIMATELEM(*bimat,rowpos,i), tgcd,NULL); |
---|
444 | nlDelete(&BIMATELEM(*bimat,rowpos,i), NULL); |
---|
445 | BIMATELEM(*bimat,rowpos,i) = tp2; |
---|
446 | } |
---|
447 | nlDelete(&tgcd, NULL); |
---|
448 | nlDelete(&m, NULL); |
---|
449 | } |
---|
450 | |
---|
451 | static void bimReduce(bigintmat *bimat, int rpiv, int colpos, |
---|
452 | int ready, int all) |
---|
453 | { |
---|
454 | number tgcd, ce, m1, m2; |
---|
455 | int j, i; |
---|
456 | number piv = BIMATELEM(*bimat,rpiv,colpos); |
---|
457 | |
---|
458 | for (j=all;j>ready;j--) |
---|
459 | { |
---|
460 | ce = nlCopy(BIMATELEM(*bimat,j,colpos),NULL); |
---|
461 | if (!nlIsZero(ce,NULL)) |
---|
462 | { |
---|
463 | nlDelete(&BIMATELEM(*bimat,j,colpos), NULL); |
---|
464 | BIMATELEM(*bimat,j,colpos) = nlInit(0, NULL); |
---|
465 | m1 = nlCopy(piv,NULL); |
---|
466 | m2 = nlCopy(ce,NULL); |
---|
467 | tgcd = nlGcd(m1, m2, NULL); |
---|
468 | if (!nlIsOne(tgcd,NULL)) |
---|
469 | { |
---|
470 | number tp1 = nlDiv(m1, tgcd,NULL); |
---|
471 | number tp2 = nlDiv(m2, tgcd,NULL); |
---|
472 | nlDelete(&m1, NULL); |
---|
473 | nlDelete(&m2, NULL); |
---|
474 | m1 = tp1; |
---|
475 | m2 = tp2; |
---|
476 | } |
---|
477 | for (i=bimat->cols();i>colpos;i--) |
---|
478 | { |
---|
479 | nlDelete(&BIMATELEM(*bimat,j,i), NULL); |
---|
480 | number tp1 = nlMult(BIMATELEM(*bimat,j,i), m1,NULL); |
---|
481 | number tp2 = nlMult(BIMATELEM(*bimat,rpiv,i), m2,NULL); |
---|
482 | BIMATELEM(*bimat,j,i) = nlSub(tp1, tp2,NULL); |
---|
483 | nlDelete(&tp1, NULL); |
---|
484 | nlDelete(&tp2, NULL); |
---|
485 | } |
---|
486 | bimRowContent(bimat, j, colpos+1); |
---|
487 | nlDelete(&m1, NULL); |
---|
488 | nlDelete(&m2, NULL); |
---|
489 | } |
---|
490 | nlDelete(&ce, NULL); |
---|
491 | } |
---|
492 | } |
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493 | |
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494 | |
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495 | |
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496 | |
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497 | |
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