#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "fexpr.h"
#include "fmpz.h"
#include "nf.h"
#include "nf_elem.h"
#include "ca/impl.h"
#include "gr.h"
#include "gr_generic.h"
#include "gr_vec.h"
#include "gr_poly.h"
#include "gr_generic.h"
typedef struct
{
nf_struct * nf;
char * var;
}
_gr_nf_ctx_t;
#define NF_CTX(ctx) (((_gr_nf_ctx_t *)(ctx))->nf)
#define NF_VAR(ctx) (((_gr_nf_ctx_t *)(ctx))->var)
static const char * default_var = "a";
static int
_gr_nf_ctx_write(gr_stream_t out, const gr_ctx_t ctx)
{
gr_stream_write(out, "Number field ");
gr_stream_write_free(out, fmpq_poly_get_str_pretty(NF_CTX(ctx)->pol, NF_VAR(ctx)));
return GR_SUCCESS;
}
static int _gr_nf_ctx_set_gen_name(gr_ctx_t ctx, const char * s)
{
slong len;
len = strlen(s);
if (NF_VAR(ctx) == default_var)
NF_VAR(ctx) = NULL;
NF_VAR(ctx) = flint_realloc(NF_VAR(ctx), len + 1);
memcpy(NF_VAR(ctx), s, len + 1);
return GR_SUCCESS;
}
static int _gr_nf_ctx_set_gen_names(gr_ctx_t ctx, const char ** s)
{
return _gr_nf_ctx_set_gen_name(ctx, s[0]);
}
static int
_gr_nf_ctx_gen_name(char ** name, slong i, gr_ctx_t ctx)
{
if (i != 0)
return GR_DOMAIN;
char * var = NF_VAR(ctx);
size_t len = strlen(var);
* name = flint_malloc(len + 1);
if (* name == NULL)
return GR_UNABLE;
strncpy(* name, var, len + 1);
return GR_SUCCESS;
}
static void
_gr_nf_ctx_clear(gr_ctx_t ctx)
{
nf_clear(NF_CTX(ctx));
flint_free(NF_CTX(ctx));
if (NF_VAR(ctx) != default_var)
flint_free(NF_VAR(ctx));
}
static void
_gr_nf_init(nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_init(x, NF_CTX(ctx));
}
static void
_gr_nf_clear(nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_clear(x, NF_CTX(ctx));
}
static void
_gr_nf_swap(nf_elem_t x, nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_t t;
*t = *x;
*x = *y;
*y = *t;
}
static void
_gr_nf_set_shallow(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
*res = *x;
}
static int
_gr_nf_randtest(nf_elem_t res, flint_rand_t state, const gr_ctx_t ctx)
{
switch (n_randint(state, 10))
{
case 0:
nf_elem_randtest(res, state, 100, NF_CTX(ctx));
break;
default:
nf_elem_randtest(res, state, 10, NF_CTX(ctx));
}
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_write(gr_stream_t out, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
gr_stream_write_free(out, nf_elem_get_str_pretty(x, NF_VAR(ctx), NF_CTX(ctx)));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_gen(nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_gen(x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_zero(nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_zero(x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_one(nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_one(x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_set_si(nf_elem_t res, slong v, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_set_si(res, v, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_set_ui(nf_elem_t res, ulong v, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_set_ui(res, v, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_set_fmpz(nf_elem_t res, const fmpz_t v, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_set_fmpz(res, v, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
#if 0#endif
static int
_gr_nf_set_other(nf_elem_t res, gr_ptr v, gr_ctx_t v_ctx, gr_ctx_t ctx)
{
if (v_ctx->which_ring == GR_CTX_NF && ctx->which_ring == GR_CTX_NF)
{
if (fmpq_poly_equal(NF_CTX(v_ctx)->pol, NF_CTX(ctx)->pol))
{
nf_elem_set(res, v, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
else
{
return GR_UNABLE;
}
}
return gr_generic_set_other(res, v, v_ctx, ctx);
}
static int
_gr_nf_get_fexpr(fexpr_t res, const nf_elem_t a, const gr_ctx_t ctx)
{
fexpr_t var;
fexpr_init(var);
fexpr_set_symbol_str(var, NF_VAR(ctx));
fexpr_set_nf_elem(res, a, NF_CTX(ctx), var);
fexpr_clear(var);
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_set_fexpr(nf_elem_t res, fexpr_vec_t inp, gr_vec_t out, const fexpr_t expr, gr_ctx_t ctx)
{
fexpr_t var;
nf_elem_t gen;
int status;
fexpr_init(var);
fexpr_set_symbol_str(var, NF_VAR(ctx));
nf_elem_init(gen, NF_CTX(ctx));
nf_elem_gen(gen, NF_CTX(ctx));
fexpr_vec_append(inp, var);
GR_MUST_SUCCEED(gr_vec_append(out, gen, ctx));
fexpr_clear(var);
nf_elem_clear(gen, NF_CTX(ctx));
status = gr_generic_set_fexpr(res, inp, out, expr, ctx);
return status;
}
static truth_t
_gr_nf_is_zero(const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
return nf_elem_is_zero(x, NF_CTX(ctx)) ? T_TRUE : T_FALSE;
}
static truth_t
_gr_nf_is_one(const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
return nf_elem_is_one(x, NF_CTX(ctx)) ? T_TRUE : T_FALSE;
}
static truth_t
_gr_nf_is_neg_one(const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
return nf_elem_equal_si(x, -1, NF_CTX(ctx)) ? T_TRUE : T_FALSE;
}
static truth_t
_gr_nf_equal(const nf_elem_t x, const nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
return nf_elem_equal(x, y, NF_CTX(ctx)) ? T_TRUE : T_FALSE;
}
static int
_gr_nf_set(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_set(res, x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_neg(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_neg(res, x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_add(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_add(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_add_si(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, slong y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_add_si(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_add_fmpz(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpz_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_add_fmpz(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_add_fmpq(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpq_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_add_fmpq(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_sub(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_sub(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_sub_si(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, slong y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_sub_si(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_sub_fmpz(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpz_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_sub_fmpz(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_sub_fmpq(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpq_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_sub_fmpq(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_mul(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_mul(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_mul_si(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, slong y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_scalar_mul_si(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_mul_fmpz(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpz_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_scalar_mul_fmpz(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_mul_fmpq(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpq_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_scalar_mul_fmpq(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_mul_two(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_add(res, x, x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_sqr(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_mul(res, x, x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_inv(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
if (nf_elem_is_zero(x, NF_CTX(ctx)))
return GR_DOMAIN;
nf_elem_inv(res, x, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_div(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const nf_elem_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
if (nf_elem_is_zero(y, NF_CTX(ctx)))
return GR_DOMAIN;
nf_elem_div(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_div_si(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, slong y, const gr_ctx_t ctx)
{
if (y == 0)
return GR_DOMAIN;
nf_elem_scalar_div_si(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_div_fmpz(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpz_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
if (fmpz_is_zero(y))
return GR_DOMAIN;
nf_elem_scalar_div_fmpz(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_div_fmpq(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const fmpq_t y, const gr_ctx_t ctx)
{
if (fmpq_is_zero(y))
return GR_DOMAIN;
nf_elem_scalar_div_fmpq(res, x, y, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static truth_t
_gr_nf_is_invertible(const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
return nf_elem_is_zero(x, NF_CTX(ctx)) ? T_FALSE : T_TRUE;
}
static int
_gr_nf_pow_ui(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, ulong exp, const gr_ctx_t ctx)
{
nf_elem_pow(res, x, exp, NF_CTX(ctx));
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_numerator(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
if (NF_CTX(ctx)->flag & NF_LINEAR)
{
fmpz_set(LNF_ELEM_NUMREF(res), LNF_ELEM_NUMREF(x));
fmpz_one(LNF_ELEM_DENREF(res));
}
else if (NF_CTX(ctx)->flag & NF_QUADRATIC)
{
fmpz_set(QNF_ELEM_NUMREF(res), QNF_ELEM_NUMREF(x));
fmpz_set(QNF_ELEM_NUMREF(res) + 1, QNF_ELEM_NUMREF(x) + 1);
fmpz_one(QNF_ELEM_DENREF(res));
}
else
{
fmpq_poly_set(NF_ELEM(res), NF_ELEM(x));
fmpz_one(NF_ELEM_DENREF(res));
}
return GR_SUCCESS;
}
static int
_gr_nf_denominator(nf_elem_t res, const nf_elem_t x, const gr_ctx_t ctx)
{
if (NF_CTX(ctx)->flag & NF_LINEAR)
{
fmpz_set(LNF_ELEM_NUMREF(res), LNF_ELEM_DENREF(x));
fmpz_one(LNF_ELEM_DENREF(res));
}
else if (NF_CTX(ctx)->flag & NF_QUADRATIC)
{
fmpz_set(QNF_ELEM_NUMREF(res), QNF_ELEM_DENREF(x));
fmpz_zero(QNF_ELEM_NUMREF(res) + 1);
fmpz_one(QNF_ELEM_DENREF(res));
}
else
{
fmpq_poly_set_fmpz(NF_ELEM(res), NF_ELEM_DENREF(x));
fmpz_one(NF_ELEM_DENREF(res));
}
return GR_SUCCESS;
}
int _nf_methods_initialized = 0;
gr_static_method_table _nf_methods;
gr_method_tab_input _nf_methods_input[] =
{
{GR_METHOD_CTX_WRITE, (gr_funcptr) _gr_nf_ctx_write},
{GR_METHOD_CTX_CLEAR, (gr_funcptr) _gr_nf_ctx_clear},
{GR_METHOD_CTX_IS_RING, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_COMMUTATIVE_RING, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_INTEGRAL_DOMAIN, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_FIELD, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_UNIQUE_FACTORIZATION_DOMAIN,
(gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_ALGEBRAICALLY_CLOSED, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_false},
{GR_METHOD_CTX_IS_RATIONAL_VECTOR_SPACE, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_REAL_VECTOR_SPACE, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_false},
{GR_METHOD_CTX_IS_COMPLEX_VECTOR_SPACE, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_false},
{GR_METHOD_CTX_IS_FINITE,
(gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_false},
{GR_METHOD_CTX_IS_FINITE_CHARACTERISTIC,
(gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_false},
{GR_METHOD_CTX_IS_EXACT, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_IS_CANONICAL,
(gr_funcptr) gr_generic_ctx_predicate_true},
{GR_METHOD_CTX_SET_GEN_NAME, (gr_funcptr) _gr_nf_ctx_set_gen_name},
{GR_METHOD_CTX_SET_GEN_NAMES,(gr_funcptr) _gr_nf_ctx_set_gen_names},
{GR_METHOD_CTX_NGENS, (gr_funcptr) gr_generic_ctx_ngens_1},
{GR_METHOD_CTX_GEN_NAME, (gr_funcptr) _gr_nf_ctx_gen_name},
{GR_METHOD_INIT, (gr_funcptr) _gr_nf_init},
{GR_METHOD_CLEAR, (gr_funcptr) _gr_nf_clear},
{GR_METHOD_SWAP, (gr_funcptr) _gr_nf_swap},
{GR_METHOD_SET_SHALLOW, (gr_funcptr) _gr_nf_set_shallow},
{GR_METHOD_RANDTEST, (gr_funcptr) _gr_nf_randtest},
{GR_METHOD_WRITE, (gr_funcptr) _gr_nf_write},
{GR_METHOD_ZERO, (gr_funcptr) _gr_nf_zero},
{GR_METHOD_ONE, (gr_funcptr) _gr_nf_one},
{GR_METHOD_GEN, (gr_funcptr) _gr_nf_gen},
{GR_METHOD_GENS, (gr_funcptr) gr_generic_gens_single},
{GR_METHOD_IS_ZERO, (gr_funcptr) _gr_nf_is_zero},
{GR_METHOD_IS_ONE, (gr_funcptr) _gr_nf_is_one},
{GR_METHOD_IS_NEG_ONE, (gr_funcptr) _gr_nf_is_neg_one},
{GR_METHOD_EQUAL, (gr_funcptr) _gr_nf_equal},
{GR_METHOD_SET, (gr_funcptr) _gr_nf_set},
{GR_METHOD_SET_SI, (gr_funcptr) _gr_nf_set_si},
{GR_METHOD_SET_UI, (gr_funcptr) _gr_nf_set_ui},
{GR_METHOD_SET_FMPZ, (gr_funcptr) _gr_nf_set_fmpz},
{GR_METHOD_SET_OTHER, (gr_funcptr) _gr_nf_set_other},
{GR_METHOD_SET_STR, (gr_funcptr) gr_generic_set_str_balance_additions},
{GR_METHOD_SET_FEXPR, (gr_funcptr) _gr_nf_set_fexpr},
{GR_METHOD_GET_FEXPR, (gr_funcptr) _gr_nf_get_fexpr},
{GR_METHOD_NEG, (gr_funcptr) _gr_nf_neg},
{GR_METHOD_ADD, (gr_funcptr) _gr_nf_add},
{GR_METHOD_ADD_SI, (gr_funcptr) _gr_nf_add_si},
{GR_METHOD_ADD_FMPZ, (gr_funcptr) _gr_nf_add_fmpz},
{GR_METHOD_ADD_FMPQ, (gr_funcptr) _gr_nf_add_fmpq},
{GR_METHOD_SUB, (gr_funcptr) _gr_nf_sub},
{GR_METHOD_SUB_SI, (gr_funcptr) _gr_nf_sub_si},
{GR_METHOD_SUB_FMPZ, (gr_funcptr) _gr_nf_sub_fmpz},
{GR_METHOD_SUB_FMPQ, (gr_funcptr) _gr_nf_sub_fmpq},
{GR_METHOD_MUL, (gr_funcptr) _gr_nf_mul},
{GR_METHOD_MUL_SI, (gr_funcptr) _gr_nf_mul_si},
{GR_METHOD_MUL_FMPZ, (gr_funcptr) _gr_nf_mul_fmpz},
{GR_METHOD_MUL_FMPQ, (gr_funcptr) _gr_nf_mul_fmpq},
{GR_METHOD_MUL_TWO, (gr_funcptr) _gr_nf_mul_two},
{GR_METHOD_SQR, (gr_funcptr) _gr_nf_sqr},
{GR_METHOD_DIV, (gr_funcptr) _gr_nf_div},
{GR_METHOD_DIV_SI, (gr_funcptr) _gr_nf_div_si},
{GR_METHOD_DIV_FMPZ, (gr_funcptr) _gr_nf_div_fmpz},
{GR_METHOD_DIV_FMPQ, (gr_funcptr) _gr_nf_div_fmpq},
{GR_METHOD_IS_INVERTIBLE, (gr_funcptr) _gr_nf_is_invertible},
{GR_METHOD_INV, (gr_funcptr) _gr_nf_inv},
{GR_METHOD_POW_UI, (gr_funcptr) _gr_nf_pow_ui},
{GR_METHOD_NUMERATOR, (gr_funcptr) _gr_nf_numerator},
{GR_METHOD_DENOMINATOR, (gr_funcptr) _gr_nf_denominator},
{0, (gr_funcptr) NULL},
};
void
gr_ctx_init_nf(gr_ctx_t ctx, const fmpq_poly_t poly)
{
ctx->which_ring = GR_CTX_NF;
ctx->sizeof_elem = sizeof(nf_elem_struct);
ctx->size_limit = WORD_MAX;
NF_CTX(ctx) = flint_malloc(sizeof(nf_struct));
nf_init(NF_CTX(ctx), poly);
NF_VAR(ctx) = (char *) default_var;
ctx->methods = _nf_methods;
if (!_nf_methods_initialized)
{
gr_method_tab_init(_nf_methods, _nf_methods_input);
_nf_methods_initialized = 1;
}
}
void
gr_ctx_init_nf_fmpz_poly(gr_ctx_t ctx, const fmpz_poly_t poly)
{
fmpq_poly_t f;
fmpz one = 1;
f->coeffs = poly->coeffs;
f->alloc = poly->alloc;
f->length = poly->length;
*f->den = one;
gr_ctx_init_nf(ctx, f);
}
void
_gr_ctx_init_nf_from_ref(gr_ctx_t ctx, const void * nfctx)
{
ctx->which_ring = GR_CTX_NF;
ctx->sizeof_elem = sizeof(nf_elem_struct);
ctx->size_limit = WORD_MAX;
NF_CTX(ctx) = (nf_struct *) nfctx;
NF_VAR(ctx) = (char *) default_var;
ctx->methods = _nf_methods;
if (!_nf_methods_initialized)
{
gr_method_tab_init(_nf_methods, _nf_methods_input);
_nf_methods_initialized = 1;
}
}