1 | /* |
---|
2 | * lib_zvector.h |
---|
3 | * |
---|
4 | * Created on: Sep 6, 2010 |
---|
5 | * Author: anders |
---|
6 | */ |
---|
7 | |
---|
8 | #ifndef GFANLIB_ZVECTOR_H_INCLUDED |
---|
9 | #define GFANLIB_ZVECTOR_H_INCLUDED |
---|
10 | |
---|
11 | #include <vector> |
---|
12 | #include <list> |
---|
13 | #include <assert.h> |
---|
14 | #include <algorithm> |
---|
15 | #include <iostream> |
---|
16 | |
---|
17 | #include "gfanlib_z.h" |
---|
18 | #include "gfanlib_q.h" |
---|
19 | |
---|
20 | namespace gfan{ |
---|
21 | |
---|
22 | inline void outOfRange(int i, int n) |
---|
23 | { |
---|
24 | std::cerr<<"Index out of range. i="<<i<<" n="<<n<<std::endl; |
---|
25 | assert(0); |
---|
26 | } |
---|
27 | |
---|
28 | template <class typ> class Vector{ |
---|
29 | private: |
---|
30 | std::vector<typ> v; |
---|
31 | public: |
---|
32 | //-------------- |
---|
33 | // Constructors |
---|
34 | //-------------- |
---|
35 | Vector(const Vector &a):v(a.v){ |
---|
36 | } |
---|
37 | Vector(int n):v(n){ |
---|
38 | assert(n>=0); |
---|
39 | }; |
---|
40 | /* Vektor(const typ *p, int n):v(n){ |
---|
41 | assert(n>=0); |
---|
42 | support=0;for(int i=0;i<n;i++)v[i]=p[i]; |
---|
43 | };*/ |
---|
44 | ~Vector(){ |
---|
45 | }; |
---|
46 | Vector(){ |
---|
47 | }; |
---|
48 | static Vector standardVector(int n, int i) |
---|
49 | { |
---|
50 | Vector v(n); |
---|
51 | v[i]=typ(1); |
---|
52 | return v; |
---|
53 | } |
---|
54 | static Vector allOnes(int n) |
---|
55 | { |
---|
56 | Vector v(n); |
---|
57 | for(int i=0;i<n;i++) |
---|
58 | v[i]=typ(1); |
---|
59 | return v; |
---|
60 | } |
---|
61 | //------------- |
---|
62 | // Conversions |
---|
63 | //------------- |
---|
64 | /* template<class T> Vektor(const Vektor<T>& c) |
---|
65 | :v(c.size()) |
---|
66 | { |
---|
67 | for(int i=0;i<size();i++)v[i]=typ(c[i]); |
---|
68 | } |
---|
69 | */ |
---|
70 | //-------- |
---|
71 | // Access |
---|
72 | //-------- |
---|
73 | typ& operator[](int n) |
---|
74 | { |
---|
75 | if(!(n>=0 && n<v.size()))outOfRange(n,v.size()); |
---|
76 | return (v[n]); |
---|
77 | } |
---|
78 | const typ& operator[](int n)const{assert(n>=0 && n<v.size());return (v[n]);} |
---|
79 | const typ& UNCHECKEDACCESS(int n)const{return (v[n]);} |
---|
80 | |
---|
81 | //------------- |
---|
82 | // STL related |
---|
83 | //------------- |
---|
84 | unsigned int size()const{return v.size();}; |
---|
85 | void resize(int n){v.resize(n,typ());}; |
---|
86 | void grow(int i){if(size()<i)resize(i);} |
---|
87 | void push_back(typ a) |
---|
88 | { |
---|
89 | v.push_back(a); |
---|
90 | } |
---|
91 | void sort() |
---|
92 | { |
---|
93 | std::sort(v.begin(),v.end()); |
---|
94 | } |
---|
95 | bool nextPermutation() |
---|
96 | { |
---|
97 | return std::next_permutation(v.begin(),v.end()); |
---|
98 | } |
---|
99 | bool operator<(const Vector & b)const |
---|
100 | { |
---|
101 | if(size()<b.size())return true; |
---|
102 | if(size()>b.size())return false; |
---|
103 | for(int i=0;i<size();i++) |
---|
104 | { |
---|
105 | if(v[i]<b[i])return true; |
---|
106 | if(b[i]<v[i])return false; |
---|
107 | } |
---|
108 | return false; |
---|
109 | } |
---|
110 | |
---|
111 | //----------------- |
---|
112 | // Arithmetic fast |
---|
113 | //----------------- |
---|
114 | typ sum()const{typ f;for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=v.begin();i!=v.end();i++)f+=*i;return f;}; |
---|
115 | Vector& operator+=(const Vector& q){assert(size()==q.size());typename std::vector<typ>::const_iterator j=q.v.begin();for(typename std::vector<typ>::iterator i=v.begin();i!=v.end();++i,++j)(*i)+=(*j);return *this;} |
---|
116 | Vector& operator-=(const Vector& q){assert(size()==q.size());typename std::vector<typ>::const_iterator j=q.v.begin();for(typename std::vector<typ>::iterator i=v.begin();i!=v.end();++i,++j)(*i)-=(*j);return *this;} |
---|
117 | Vector& operator/=(const Vector& q){assert(size()==q.size());typename std::vector<typ>::const_iterator j=q.v.begin();for(typename std::vector<typ>::iterator i=v.begin();i!=v.end();++i,++j)(*i)/=(*j);return *this;} |
---|
118 | inline friend typ dot(const Vector& p, const Vector& q){assert(p.size()==q.size());typ s;typename std::vector<typ>::const_iterator j=q.v.begin();for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=p.v.begin();i!=p.v.end();++i,++j)s+=(*i)*(*j);return s;} |
---|
119 | // inline friend int64 dotLong(const Vektor& p, const Vektor& q){assert(p.size()==q.size());int64 s=0;for(int i=0;i<p.size();i++)s+=(int64)p[i]*(int64)q[i];return s;} |
---|
120 | bool operator==(const Vector & q)const{if(size()!=q.size())return false;typename std::vector<typ>::const_iterator j=q.v.begin();for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=v.begin();i!=v.end();++i,++j)if((*i)!=(*j))return false;return true;} |
---|
121 | bool operator!=(const Vector & q)const {return !(operator==(q));} |
---|
122 | bool isZero() const |
---|
123 | { |
---|
124 | for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=v.begin();i!=v.end();++i)if(!(*i).isZero())return false; |
---|
125 | return true; |
---|
126 | } |
---|
127 | bool isPositive() const |
---|
128 | { |
---|
129 | for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=v.begin();i!=v.end();++i)if((*i).sign()<=0)return false; |
---|
130 | return true; |
---|
131 | } |
---|
132 | bool isNonNegative() const |
---|
133 | { |
---|
134 | for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=v.begin();i!=v.end();++i)if(i->sign()<0)return false; |
---|
135 | return true; |
---|
136 | } |
---|
137 | /* int max()const |
---|
138 | { |
---|
139 | int ret=-0x7fffffff; //not completely correct, but kind of works for 64bit |
---|
140 | for(int i=0;i<v.size();i++)if(ret<v[i])ret=v[i]; |
---|
141 | return ret; |
---|
142 | } |
---|
143 | int min()const |
---|
144 | { |
---|
145 | int ret=0x7fffffff; |
---|
146 | for(int i=0;i<v.size();i++)if(ret>v[i])ret=v[i]; |
---|
147 | return ret; |
---|
148 | } |
---|
149 | */ |
---|
150 | friend bool dependent(const Vector& p, const Vector& q) |
---|
151 | { |
---|
152 | /* |
---|
153 | typ pp=dot(p,p); |
---|
154 | typ qq=dot(q,q); |
---|
155 | typ pq=dot(p,q); |
---|
156 | return pq*pq==pp*qq; |
---|
157 | */ |
---|
158 | int n=p.size(); |
---|
159 | assert(n==q.size()); |
---|
160 | int i; |
---|
161 | for(i=0;i<n;i++) |
---|
162 | { |
---|
163 | if(!p.v[i].isZero())break; |
---|
164 | } |
---|
165 | if(i==n)return true; |
---|
166 | if(q.v[i].isZero())return q.isZero(); |
---|
167 | typ a=p.v[i]; |
---|
168 | typ b=q.v[i]; |
---|
169 | for(int j=0;j<n;j++) |
---|
170 | if(a*q.v[j]!=b*p.v[j])return false; |
---|
171 | return true; |
---|
172 | } |
---|
173 | |
---|
174 | //----------------- |
---|
175 | // Arithmetic slow |
---|
176 | //----------------- |
---|
177 | inline friend Vector operator*(typ s, const Vector& q){Vector p=q;for(int i=0;i<q.size();i++)p[i]*=s;return p;} |
---|
178 | // inline friend Vektor operator/(const Vektor& q, typ s){Vektor p=q;for(int i=0;i<q.size();i++)p[i]/=s;return p;} |
---|
179 | /* inline friend Vector operator*(const Vektor& p, const Vektor& q){assert(p.size()==q.size());Vektor p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)p1.v[i]*=q.v[i];return p1;} |
---|
180 | inline friend Vektor operator+(const Vektor& p, const Vektor& q){assert(p.size()==q.size());Vektor p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)p1[i]+=q[i];return p1;} |
---|
181 | */ |
---|
182 | inline friend Vector operator/(const Vector& p, typ const &s){Vector ret(p.size());for(int i=0;i<p.size();i++)ret[i]=p[i]/s;return ret;} |
---|
183 | inline friend Vector operator+(const Vector& p, const Vector& q){assert(p.size()==q.size());Vector p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)p1[i]+=q[i];return p1;} |
---|
184 | inline friend Vector operator-(const Vector& p, const Vector& q){assert(p.size()==q.size());Vector p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)p1[i]-=q[i];return p1;} |
---|
185 | inline friend Vector max(const Vector& p, const Vector& q){assert(p.size()==q.size());Vector p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)if(p1[i]<q[i])p1[i]=q[i];return p1;} |
---|
186 | inline friend Vector min(const Vector& p, const Vector& q){assert(p.size()==q.size());Vector p1=p;for(int i=0;i<p.size();i++)if(p1[i]>q[i])p1[i]=q[i];return p1;} |
---|
187 | |
---|
188 | friend Vector operator-(const Vector &b) |
---|
189 | { |
---|
190 | Vector ret(b.size()); |
---|
191 | for(int i=0;i<b.size();i++)ret[i]=-b[i]; |
---|
192 | return ret; |
---|
193 | } |
---|
194 | //------------------ |
---|
195 | // Monomial related |
---|
196 | //------------------ |
---|
197 | /* int divides(const Vektor& q) const |
---|
198 | { |
---|
199 | assert(size()==q.size()); |
---|
200 | int n=v.size(); |
---|
201 | for(int i=0;i<n;i++) |
---|
202 | { |
---|
203 | if(v[i]>0)if(q.v[i]<v[i])return 0; |
---|
204 | } |
---|
205 | return 1; |
---|
206 | } |
---|
207 | inline friend bool relativelyPrime(const Vektor& p, const Vektor& q) |
---|
208 | { |
---|
209 | assert(p.size()==q.size()); |
---|
210 | int n=p.size(); |
---|
211 | for(int t=0;t<n;t++)if((p[t]>0)&&(q[t]>0)) return false; |
---|
212 | return true; |
---|
213 | } |
---|
214 | Vektor supportVector()const |
---|
215 | { |
---|
216 | Vektor r(v.size()); |
---|
217 | for(int i=0;i<size();i++) |
---|
218 | r[i]=(v[i]!=0); |
---|
219 | return r; |
---|
220 | } |
---|
221 | */ |
---|
222 | //------------------------------ |
---|
223 | // Subvectors and concatenation |
---|
224 | //------------------------------ |
---|
225 | Vector subvector(int begin, int end)const |
---|
226 | { |
---|
227 | assert(begin>=0); |
---|
228 | assert(end<=size()); |
---|
229 | assert(end>=begin); |
---|
230 | Vector ret(end-begin); |
---|
231 | for(int i=0;i<end-begin;i++) |
---|
232 | ret[i]=v[begin+i]; |
---|
233 | return ret; |
---|
234 | } |
---|
235 | /* Vektor subvector(list<int> const &chosenIndices)const |
---|
236 | { |
---|
237 | Vektor ret(chosenIndices.size()); |
---|
238 | int I=0; |
---|
239 | for(list<int>::const_iterator i=chosenIndices.begin();i!=chosenIndices.end();i++,I++)ret[I]=v[*i]; |
---|
240 | return ret; |
---|
241 | } |
---|
242 | */ |
---|
243 | friend Vector concatenation(Vector const &a, Vector const &b) |
---|
244 | { |
---|
245 | Vector ret(a.size()+b.size()); |
---|
246 | for(int i=0;i<a.size();i++)ret[i]=a[i]; |
---|
247 | for(int i=0;i<b.size();i++)ret[i+a.size()]=b[i]; |
---|
248 | return ret; |
---|
249 | } |
---|
250 | //---------------------- |
---|
251 | // Zero/nonZero entries |
---|
252 | //---------------------- |
---|
253 | /* int indexOfLargestNonzeroEntry()const |
---|
254 | { |
---|
255 | int ret=-1; |
---|
256 | for(int i=0;i<v.size();i++) |
---|
257 | { |
---|
258 | if(v[i])ret=i; |
---|
259 | } |
---|
260 | return ret; |
---|
261 | } |
---|
262 | Vektor supportIndices()const |
---|
263 | { |
---|
264 | Vektor ret(0); |
---|
265 | for(int i=0;i<v.size();i++) |
---|
266 | if(v[i]!=0)ret.push_back(i); |
---|
267 | return ret; |
---|
268 | } |
---|
269 | Vektor supportAsZeroOneVector()const |
---|
270 | { |
---|
271 | Vektor ret(v.size()); |
---|
272 | for(int i=0;i<v.size();i++)ret[i]=bool(v[i]); |
---|
273 | return ret; |
---|
274 | } |
---|
275 | void calcsupport(void) |
---|
276 | { |
---|
277 | support=0; |
---|
278 | for(int i=0;i<v.size();i++)support=(support<<1)|(((v[i]>0)==true)&1); |
---|
279 | } |
---|
280 | */ |
---|
281 | friend std::ostream &operator<<(std::ostream &f, Vector const &a){ |
---|
282 | f<<"("; |
---|
283 | |
---|
284 | for(typename std::vector<typ>::const_iterator i=a.v.begin();i!=a.v.end();i++) |
---|
285 | { |
---|
286 | if(i!=a.v.begin()) |
---|
287 | f<<","; |
---|
288 | f<<*i; |
---|
289 | } |
---|
290 | f<<")"; |
---|
291 | } |
---|
292 | typ gcd()const |
---|
293 | { |
---|
294 | typ temp1,temp2; |
---|
295 | typ ret(1); |
---|
296 | for(int i=0;i<size();i++) |
---|
297 | ret=typ::gcd(ret,v[i],temp1,temp2); |
---|
298 | return ret; |
---|
299 | } |
---|
300 | Vector normalized()const |
---|
301 | { |
---|
302 | assert(!typ::isField()); |
---|
303 | return (*this)/gcd(); |
---|
304 | } |
---|
305 | }; |
---|
306 | |
---|
307 | typedef Vector<Integer> ZVector; |
---|
308 | typedef Vector<Rational> QVector; |
---|
309 | typedef Vector<int> IntVector; |
---|
310 | |
---|
311 | inline QVector ZToQVector(ZVector const &v) |
---|
312 | { |
---|
313 | QVector ret(v.size()); |
---|
314 | for(int i=0;i<v.size();i++)ret[i]=Rational(v[i]); |
---|
315 | return ret; |
---|
316 | } |
---|
317 | |
---|
318 | |
---|
319 | inline IntVector ZToIntVector(ZVector const &v) |
---|
320 | { |
---|
321 | IntVector ret(v.size()); |
---|
322 | for(int i=0;i<v.size();i++)ret[i]=v[i].toInt(); |
---|
323 | return ret; |
---|
324 | } |
---|
325 | |
---|
326 | |
---|
327 | inline ZVector IntToZVector(IntVector const &v) |
---|
328 | { |
---|
329 | ZVector ret(v.size()); |
---|
330 | for(int i=0;i<v.size();i++)ret[i]=Integer(v[i]); |
---|
331 | return ret; |
---|
332 | } |
---|
333 | |
---|
334 | inline ZVector QToZVectorPrimitive(QVector const &v) |
---|
335 | { |
---|
336 | int n=v.size(); |
---|
337 | ZVector ret(n); |
---|
338 | |
---|
339 | mpz_t lcm; |
---|
340 | mpz_t gcd; |
---|
341 | mpz_init_set_ui(lcm, 1); |
---|
342 | mpz_init_set_ui(gcd, 0); |
---|
343 | |
---|
344 | mpq_t a; |
---|
345 | mpq_init(a); |
---|
346 | for(int j=0;j<n;j++) |
---|
347 | { |
---|
348 | v[j].setGmp(a); |
---|
349 | if(mpz_cmp_si(mpq_denref(a),1)!=0) |
---|
350 | mpz_lcm(lcm,lcm,mpq_denref(a)); |
---|
351 | if(mpz_sgn(mpq_numref(a))!=0) |
---|
352 | mpz_gcd(gcd,gcd,mpq_numref(a)); |
---|
353 | } |
---|
354 | mpq_clear(a); |
---|
355 | if(mpz_sgn(gcd)!=0)//v is non-zero |
---|
356 | { |
---|
357 | if((mpz_cmp_si(lcm,1)==0)&&(mpz_cmp_si(gcd,1)==0)) //gcd=lcm=1 |
---|
358 | { |
---|
359 | mpq_t a; |
---|
360 | mpq_init(a); |
---|
361 | |
---|
362 | for(int i=0;i<n;i++) |
---|
363 | { |
---|
364 | v[i].setGmp(a); |
---|
365 | ret[i]=Integer(mpq_numref(a)); |
---|
366 | } |
---|
367 | mpq_clear(a); |
---|
368 | } |
---|
369 | else |
---|
370 | { |
---|
371 | mpq_t a; |
---|
372 | mpq_init(a); |
---|
373 | mpz_t tempA; |
---|
374 | mpz_t tempB; |
---|
375 | mpz_init(tempA); |
---|
376 | mpz_init(tempB); |
---|
377 | for(int i=0;i<n;i++) |
---|
378 | { |
---|
379 | v[i].setGmp(a); |
---|
380 | mpz_set(tempA,mpq_denref(a)); |
---|
381 | mpz_set(tempB,mpq_numref(a)); |
---|
382 | mpz_mul(tempA,gcd,tempA); |
---|
383 | mpz_mul(tempB,lcm,tempB); |
---|
384 | mpz_divexact(tempA,tempB,tempA); |
---|
385 | ret[i]=Integer(tempA); |
---|
386 | } |
---|
387 | mpz_clear(tempB); |
---|
388 | mpz_clear(tempA); |
---|
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