[BACK]Return to Q.c CVS log [TXT][DIR] Up to [local] / OpenXM_contrib2 / asir2018 / engine

Diff for /OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c between version 1.7 and 1.10

version 1.7, 2018/10/01 05:54:09 version 1.10, 2018/12/10 22:24:42
Line 1 
Line 1 
 /* $OpenXM: OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c,v 1.6 2018/10/01 05:49:06 noro Exp $ */  /* $OpenXM: OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c,v 1.9 2018/10/19 23:27:38 noro Exp $ */
 #include "ca.h"  #include "ca.h"
 #include "gmp.h"  #include "gmp.h"
 #include "base.h"  #include "base.h"
Line 11  Z current_mod_lf;
Line 11  Z current_mod_lf;
 int current_mod_lf_size;  int current_mod_lf_size;
 gmp_randstate_t GMP_RAND;  gmp_randstate_t GMP_RAND;
   
 #define F4_INTRAT_PERIOD 8  #define F4_INTRAT_PERIOD 4
   
 extern int DP_Print;  extern int DP_Print;
   
Line 30  void gc_free(void *p,size_t size)
Line 30  void gc_free(void *p,size_t size)
   
 void init_gmpq()  void init_gmpq()
 {  {
   mp_set_memory_functions(Risa_GC_malloc_atomic,gc_realloc,gc_free);    mp_set_memory_functions(Risa_GC_malloc,gc_realloc,gc_free);
   
   mpz_init(ONEMPZ); mpz_set_ui(ONEMPZ,1); MPZTOZ(ONEMPZ,ONE);    mpz_init(ONEMPZ); mpz_set_ui(ONEMPZ,1); MPZTOZ(ONEMPZ,ONE);
   gmp_randinit_default(GMP_RAND);    gmp_randinit_default(GMP_RAND);
Line 900  int generic_gauss_elim(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rin
Line 900  int generic_gauss_elim(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rin
   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv;    int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv;
   MAT r,crmat;    MAT r,crmat;
   int ret;    int ret;
     MAT mat2,nm2;
     Z dn2;
     int *rind2,*cind2;
     int ret2;
   
 #if SIZEOF_LONG == 8  #if SIZEOF_LONG == 8
   return generic_gauss_elim64(mat,nm,dn,rindp,cindp);    ret = generic_gauss_elim64(mat,nm,dn,rindp,cindp);
     return ret;
 #endif  #endif
   bmat = (Z **)mat->body;    bmat = (Z **)mat->body;
   row = mat->row; col = mat->col;    row = mat->row; col = mat->col;
Line 1180  int generic_gauss_elim_direct(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,in
Line 1185  int generic_gauss_elim_direct(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,in
   return rank;    return rank;
 }  }
   
   int mpz_intmtoratm(mpz_t **mat,int row,int col,mpz_t md,mpz_t **nm,mpz_t dn)
   {
     mpz_t t,s,b,u,nm1,dn1;
     int i,j,k,l,ret;
     mpz_t *mi,*nmk;
   
     if ( UNIMPZ(md) )
       return 0;
     mpz_init(t); mpz_init(s); mpz_init(b); mpz_init(u);
     mpz_init(nm1); mpz_init(dn1);
     mpz_fdiv_q_2exp(t,md,1); mpz_sqrt(s,t); mpz_fdiv_q_2exp(b,s,64);
     if ( !mpz_sgn(b) ) mpz_set_ui(b,1);
     mpz_set_ui(dn,1);
     for ( i = 0; i < row; i++ )
       for ( j = 0, mi = mat[i]; j < col; j++ )
         if ( mpz_sgn(mi[j]) ) {
           mpz_mul(s,mi[j],dn);
           mpz_mod(u,s,md);
           ret = mpz_inttorat(u,md,b,nm1,dn1);
           if ( !ret )
             return 0;
           else {
             if ( !UNIMPZ(dn1) ) {
               for ( k = 0; k < i; k++ )
                 for ( l = 0, nmk = nm[k]; l < col; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
               for ( l = 0, nmk = nm[i]; l < j; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
             }
             mpz_set(nm[i][j],nm1);
             mpz_mul(dn,dn,dn1);
           }
         }
     return 1;
   }
   
 int intmtoratm(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn)  int intmtoratm(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn)
 {  {
   Z t,s,b,dn0,dn1,nm1,q,u,unm,udn,dmy;    Z t,s,b,dn0,dn1,nm1,q,u,unm,udn,dmy;
Line 1280  int intvtoratv(Z *v,int n,Z md,Z b,Z *nm,Z *dn)
Line 1319  int intvtoratv(Z *v,int n,Z md,Z b,Z *nm,Z *dn)
   
 /* assuming 0 < c < m */  /* assuming 0 < c < m */
   
   int mpz_inttorat(mpz_t c,mpz_t m,mpz_t b,mpz_t nm,mpz_t dn)
   {
     mpz_t u1,v1,u2,v2,r1,r2;
     mpz_t q,t;
   
     mpz_init_set_ui(u1,0); mpz_init_set_ui(v1,1);
     mpz_init_set(u2,m); mpz_init_set(v2,c);
     mpz_init(q); mpz_init(t); mpz_init(r1); mpz_init(r2);
     while ( mpz_cmp(v2,b) >= 0 ) {
       /* r2 = u2-q*v2 */
       mpz_fdiv_qr(q,r2,u2,v2);
       mpz_set(u2,v2); mpz_set(v2,r2);
       /* r1 = u1-q*v1 */
       mpz_mul(t,q,v1); mpz_sub(r1,u1,t);
       mpz_set(u1,v1); mpz_set(v1,r1);
     }
     if ( mpz_cmp(v1,b) >= 0 ) return 0;
     else {
       if ( mpz_sgn(v1)<0  ) {
         mpz_neg(dn,v1); mpz_neg(nm,v2);
       } else {
         mpz_set(dn,v1); mpz_set(nm,v2);
       }
       return 1;
     }
   }
   
 int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)  int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
 {  {
   Z qq,t,u1,v1,r1;    Z qq,t,u1,v1,r1;
Line 1303  int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
Line 1369  int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
   
 extern int f4_nocheck;  extern int f4_nocheck;
   
   int mpz_gensolve_check(MAT mat,mpz_t **nm,mpz_t dn,int rank,int *rind,int *cind)
   {
     int row,col,clen,i,j,k,l;
     mpz_t t;
     mpz_t *w;
     Z *mati;
     mpz_t *nmk;
   
     if ( f4_nocheck ) return 1;
     row = mat->row; col = mat->col; clen = col-rank;
     w = (mpz_t *)MALLOC(clen*sizeof(mpz_t));
     mpz_init(t);
     for ( i = 0; i < clen; i++ ) mpz_init(w[i]);
     for ( i = 0; i < row; i++ ) {
       mati = (Z *)mat->body[i];
       for ( l = 0; l < clen; l++ ) mpz_set_ui(w[l],0);
       for ( k = 0; k < rank; k++ )
         for ( l = 0, nmk = (mpz_t *)nm[k]; l < clen; l++ ) {
           /* w[l] += mati[rind[k]]*nmk[k] */
           if ( mati[rind[k]] ) mpz_addmul(w[l],BDY(mati[rind[k]]),nmk[l]);
         }
       for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
         if ( mati[cind[j]] ) mpz_mul(t,dn,BDY(mati[cind[j]]));
         else mpz_set_ui(t,0);
         if ( mpz_cmp(w[j],t) ) break;
       }
       if ( j != clen ) break;
     }
     if ( i != row ) return 0;
     else return 1;
   }
   
 int gensolve_check(MAT mat,MAT nm,Z dn,int *rind,int *cind)  int gensolve_check(MAT mat,MAT nm,Z dn,int *rind,int *cind)
 {  {
   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;    int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
Line 1493  int generic_gauss_elim_hensel(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn
Line 1591  int generic_gauss_elim_hensel(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn
   Z wn;    Z wn;
   Z wq;    Z wq;
   
   #if SIZEOF_LONG == 8
     return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp);
   #endif
 init_eg(&eg_mul1); init_eg(&eg_mul2);  init_eg(&eg_mul1); init_eg(&eg_mul2);
   a0 = (Z **)mat->body;    a0 = (Z **)mat->body;
   row = mat->row; col = mat->col;    row = mat->row; col = mat->col;
Line 1791  mp_limb_t remqi64(Q a,mp_limb_t mod)
Line 1892  mp_limb_t remqi64(Q a,mp_limb_t mod)
 int generic_gauss_elim_mod64(mp_limb_t **mat,int row,int col,mp_limb_t md,int *colstat);  int generic_gauss_elim_mod64(mp_limb_t **mat,int row,int col,mp_limb_t md,int *colstat);
 mp_limb_t get_lprime64(int ind);  mp_limb_t get_lprime64(int ind);
   
   void mpz_print(mpz_t a)
   {
     mpz_out_str(stdout,10,a); printf("\n");
   }
   
   void mpz_printmat(mpz_t **a,int row,int col)
   {
     int i,j;
     for ( i = 0; i < row; i++ ) {
       for ( j = 0; j < col; j++ ) {
         mpz_out_str(stdout,10,a[i][j]); printf(" ");
       }
       printf("\n");
     }
   }
   
   mpz_t **mpz_allocmat(int row,int col)
   {
     mpz_t **p;
     int i,j;
   
     p = (mpz_t **)MALLOC(row*sizeof(mpz_t *));
     for ( i = 0; i < row; i++ ) {
       p[i] = (mpz_t *)MALLOC(col*sizeof(mpz_t));
       for ( j = 0; j < col; j++ ) mpz_init(p[i][j]);
     }
     return p;
   }
   
   #if 1
 int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)  int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
 {  {
   mp_limb_t **wmat;    mp_limb_t **wmat;
   mp_limb_t *wmi;    mp_limb_t *wmi;
   mp_limb_t md,inv,t,t1;    mp_limb_t md,inv,t,t1;
     Z z;
     Z **bmat,*bmi;
     mpz_t **tmat,**num;
     mpz_t *tmi;
     mpz_t den;
     mpz_t q,m1,m3,s,u;
     int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
     int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
     MAT r;
     int ret;
   
     bmat = (Z **)mat->body;
     row = mat->row; col = mat->col;
     wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
     colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
     wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
     mpz_init(m1); mpz_init(m3); mpz_init(den);
     for ( ind = 0; ; ind++ ) {
       if ( DP_Print ) {
         fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
       }
       md = get_lprime64(ind);
       for ( i = 0; i < row; i++ )
         for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
           wmi[j] = bmi[j]==0?0:mpz_fdiv_ui(BDY(bmi[j]),md);
       rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
       if ( !ind ) {
   RESET:
         mpz_set_ui(m1,md);
         rank0 = rank;
         bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
         // crmat
         tmat = mpz_allocmat(rank,col-rank);
         //
         num = mpz_allocmat(rank,col-rank);
         for ( i = 0; i < rank; i++ )
           for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
             if ( !colstat[j] ) { mpz_set_ui(tmi[k],wmi[j]); k++; }
       } else {
         if ( rank < rank0 ) {
           if ( DP_Print ) {
             fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
             fflush(asir_out);
           }
           continue;
         } else if ( rank > rank0 ) {
           if ( DP_Print ) {
             fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
             fflush(asir_out);
           }
           goto RESET;
         } else {
           for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
           if ( j < col ) {
             if ( DP_Print ) {
               fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
               fflush(asir_out);
             }
             goto RESET;
           }
         }
   
         inv = invmod64(mpz_fdiv_ui(m1,md),md);
         mpz_mul_ui(m3,m1,md);
         for ( i = 0; i < rank; i++ )
           for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
             if ( !colstat[j] ) {
               if ( mpz_sgn(tmi[k]) ) {
               /* f3 = f1+m1*(m1 mod md)^(-1)*(f2 - f1 mod md) */
                 t = mpz_fdiv_ui(tmi[k],md);
                 if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                 else t = md-(t-wmi[j]);
                 mpz_addmul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(t,inv,md));
               } else if ( wmi[j] ) {
               /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                 mpz_mul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(wmi[j],inv,md));
               }
               k++;
             }
         mpz_set(m1,m3);
         if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
           ret = 0;
         else
           ret = mpz_intmtoratm(tmat,rank,col-rank,m1,num,den);
         if ( ret ) {
           *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
           *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
           for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
             if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
             else cind[l++] = j;
           if ( mpz_gensolve_check(mat,num,den,rank,rind,cind) ) {
             MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
             for ( i = 0; i < rank; i++ )
               for ( j = 0; j < col-rank; j++ ) {
                 MPZTOZ(num[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
               }
             MPZTOZ(den,*dn);
             return rank;
           }
         }
       }
     }
   }
   #else
   int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
   {
     mp_limb_t **wmat;
     mp_limb_t *wmi;
     mp_limb_t md,inv,t,t1;
   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;    Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
   Z q,m1,m2,m3,s,u;    Z q,m1,m2,m3,s,u;
   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;    int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
Line 1889  RESET:
Line 2129  RESET:
     }      }
   }    }
 }  }
   #endif
   
   int generic_gauss_elim_hensel64(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
   {
     MAT r;
     Z z;
     Z **a0;
     Z *ai;
     mpz_t **a,**b,**x,**nm;
     mpz_t *bi,*xi;
     mpz_t q,u,den;
     mp_limb_t **w;
     mp_limb_t *wi;
     mp_limb_t **wc;
     mp_limb_t md;
     int row,col;
     int ind,i,j,k,l,li,ri,rank;
     int *cinfo,*rinfo;
     int *rind,*cind;
     int count;
     int ret;
     int period;
   
     a0 = (Z **)mat->body;
     row = mat->row; col = mat->col;
     w = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
     for ( ind = 0; ; ind++ ) {
       md = get_lprime64(ind);
       for ( i = 0; i < row; i++ )
         for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
           wi[j] = remqi64((Q)ai[j],md);
   
       if ( DP_Print > 3 ) {
         fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
       }
       rank = find_lhs_and_lu_mod64(w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
       if ( DP_Print > 3 ) {
         fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
       }
       a = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,rank); /* lhs mat */
       b = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,col-rank);
       for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
         if ( cinfo[j] ) {
           /* the column is in lhs */
           for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
             w[i][li] = w[i][j];
             if ( a0[rinfo[i]][j] )
               mpz_set(a[i][li],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
             else
               mpz_set_ui(a[i][li],0);
           }
           li++;
         } else {
           /* the column is in rhs */
           for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
             if ( a0[rinfo[i]][j] )
               mpz_set(b[i][ri],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
             else
               mpz_set_ui(b[i][ri],0);
           }
           ri++;
         }
   
         /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
         /* algorithm
            c <- B
            x <- 0
            q <- 1
            do
              t <- A^(-1)c mod p
              x <- x+qt
              c <- (c-At)/p
              q <- qp
            end do
            then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
         */
         x = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
         nm = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
         wc = (mp_limb_t **)almat64(rank,ri);
         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
   
         period = F4_INTRAT_PERIOD;
         mpz_init_set_ui(q,1);
         mpz_init(u);
         mpz_init(den);
         for ( count = 0; ; ) {
           /* check Ax=B mod q */
           if ( DP_Print > 3 )
             fprintf(stderr,"o");
           /* wc = b mod md */
           for ( i = 0; i < rank; i++ )
             for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
               wi[j] = mpz_fdiv_ui(bi[j],md);
           /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
           solve_by_lu_mod64(w,rank,md,wc,ri,0);
           /* x += q*wc */
           for ( i = 0; i < rank; i++ )
             for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ )
               if ( wi[j] > 0 )
                 mpz_addmul_ui(x[i][j],q,wi[j]);
               else if ( wi[j] < 0 )
                 mpz_submul_ui(x[i][j],q,-wi[j]);
           /* b =(b-A*wc)/md */
           for ( i = 0; i < rank; i++ )
             for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
               mpz_set(u,b[i][j]);
               for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                 if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   if ( wc[k][j] < 0 )
                     mpz_addmul_ui(u,a[i][k],-wc[k][j]);
                   else
                     mpz_submul_ui(u,a[i][k],wc[k][j]);
                 }
               }
               mpz_divexact_ui(b[i][j],u,md);
             }
           count++;
           /* q = q*md */
           mpz_mul_ui(q,q,md);
           fprintf(stderr,".");
           if ( count == period ) {
             ret = mpz_intmtoratm(x,rank,ri,q,nm,den);
             if ( ret ) {
               for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                 if ( cinfo[j] )
                   rind[k++] = j;
                 else
                   cind[l++] = j;
               ret = mpz_gensolve_check(mat,nm,den,rank,rind,cind);
               if ( ret ) {
                 *rindp = rind;
                 *cindp = cind;
                 for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   if ( !cinfo[j] )
                     cind[k++] = j;
                 MKMAT(r,rank,ri); *nmmat = r;
                 for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                     MPZTOZ(nm[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   }
                 MPZTOZ(den,*dn);
                 return rank;
               }
             } else {
               fprintf(stderr,"F");
               period = period*3/2;
               count = 0;
             }
           }
         }
     }
   }
   
 #endif  #endif
Legend:
Removed from v.1.7  
changed lines
  Added in v.1.10
FreeBSD-CVSweb <freebsd-cvsweb@FreeBSD.org>