#include <math.h>
#include "ulong_extras.h"
#include "nmod_mat.h"
#include "nmod_poly.h"
#include "nmod_poly_factor.h"
static int nmod_poly_is_reducible_trial_div(const nmod_poly_t poly)
{
ulong x, p = poly->mod.n;
if (poly->mod.n > FLINT_MAX(200, 2 * poly->length))
return 0;
for (x = 1; x < p; x++)
if (nmod_poly_evaluate_nmod(poly, x) == 0)
return 1;
return 0;
}
int nmod_poly_is_irreducible_ddf(const nmod_poly_t poly)
{
nmod_poly_t f, v, vinv, tmp;
nmod_poly_struct * h, * H, * I;
nmod_mat_t HH;
slong i, j, l, m, n, d;
double beta;
int result = 1;
n = nmod_poly_degree(poly);
if (n < 2)
return 1;
if (!nmod_poly_is_squarefree(poly))
return 0;
beta = 0.5 * (1. - (log(2)/log(n)));
l = ceil(pow (n, beta));
m = ceil(0.5*n/l);
nmod_poly_init_mod(f, poly->mod);
nmod_poly_init_mod(v, poly->mod);
nmod_poly_init_mod(vinv, poly->mod);
nmod_poly_init_mod(tmp, poly->mod);
h = flint_malloc((2 * m + l + 1) * sizeof(nmod_poly_struct));
H = h + (l + 1);
I = H + m;
for (i = 0; i < 2*m + l + 1; i++)
nmod_poly_init_mod(h + i, poly->mod);
nmod_poly_make_monic(v, poly);
nmod_poly_reverse(vinv, v, v->length);
nmod_poly_inv_series(vinv, vinv, v->length);
nmod_poly_set_coeff_ui(h + 0, 1, 1);
nmod_poly_powmod_x_ui_preinv(h + 1, poly->mod.n, v, vinv);
if (FLINT_BIT_COUNT(poly->mod.n) > ((n_sqrt(v->length - 1) + 1)*3)/4)
{
for (i = 1; i < (slong) FLINT_BIT_COUNT(l); i++)
nmod_poly_compose_mod_brent_kung_vec_preinv(h + 1 +
(1 << (i - 1)), h + 1, (1 << (i - 1)),
(1 << (i - 1)), h + (1 << (i - 1)), v, vinv);
nmod_poly_compose_mod_brent_kung_vec_preinv(h + 1 + (1 << (i - 1)),
h + 1, (1 << (i - 1)), l - (1 << (i - 1)),
h + (1 << (i - 1)), v, vinv);
}
else
{
for (i = 2; i < l + 1; i++)
{
nmod_poly_init_mod(h + i, poly->mod);
nmod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(h + i, h + i - 1, poly->mod.n,
v, vinv);
}
}
nmod_poly_set(H + 0, h + l);
nmod_mat_init(HH, n_sqrt(v->length - 1) + 1, v->length - 1, poly->mod.n);
nmod_poly_precompute_matrix(HH, H + 0, v, vinv);
d = 1;
for (j = 0; j < m; j++)
{
if (j > 0)
nmod_poly_compose_mod_brent_kung_precomp_preinv(H + j, H + j - 1, HH,
v, vinv);
nmod_poly_set_coeff_ui(I + j, 0, 1);
for (i = l - 1; i >= 0 && 2*d <= v->length - 1; i--, d++)
{
nmod_poly_rem(tmp, h + i, v);
nmod_poly_sub(tmp, H + j, tmp);
nmod_poly_mulmod_preinv (I + j, tmp, I + j, v, vinv);
}
nmod_poly_gcd(I + j, v, I + j);
if (I[j].length > 1)
{
result = 0;
break;
}
}
nmod_poly_clear(f);
nmod_poly_clear(v);
nmod_poly_clear(vinv);
nmod_poly_clear(tmp);
nmod_mat_clear (HH);
for (i = 0; i < l + 1; i++)
nmod_poly_clear(h + i);
for (i = 0; i < m; i++)
{
nmod_poly_clear(H + i);
nmod_poly_clear(I + i);
}
flint_free (h);
return result;
}
int
nmod_poly_is_irreducible(const nmod_poly_t f)
{
if (nmod_poly_length(f) <= 2)
return 1;
if (nmod_poly_is_reducible_trial_div(f))
return 0;
return nmod_poly_is_irreducible_ddf(f);
}
static void
nmod_poly_powpowmod(nmod_poly_t res, const nmod_poly_t pol,
ulong exp, ulong exp2, const nmod_poly_t f)
{
nmod_poly_t pow;
ulong i;
nmod_poly_init_mod(pow, f->mod);
nmod_poly_powmod_ui_binexp(pow, pol, exp, f);
nmod_poly_set(res, pow);
if (!nmod_poly_equal(pow, pol))
for (i = 1; i < exp2; i++)
nmod_poly_powmod_ui_binexp(res, res, exp, f);
nmod_poly_clear(pow);
}
int
nmod_poly_is_irreducible_rabin(const nmod_poly_t f)
{
if (nmod_poly_length(f) > 2)
{
const ulong p = nmod_poly_modulus(f);
const slong n = nmod_poly_degree(f);
nmod_poly_t a, x, x_p;
nmod_poly_init(a, p);
nmod_poly_init(x, p);
nmod_poly_init(x_p, p);
nmod_poly_set_coeff_ui(x, 1, 1);
nmod_poly_powpowmod(x_p, x, p, n, f);
if (!nmod_poly_is_zero(x_p))
nmod_poly_make_monic(x_p, x_p);
if (!nmod_poly_equal(x_p, x))
{
nmod_poly_clear(a);
nmod_poly_clear(x);
nmod_poly_clear(x_p);
return 0;
} else
{
n_factor_t factors;
slong i;
n_factor_init(&factors);
n_factor(&factors, n, 1);
for (i = 0; i < factors.num; i++)
{
nmod_poly_powpowmod(a, x, p, n/factors.p[i], f);
nmod_poly_sub(a, a, x);
if (!nmod_poly_is_zero(a))
nmod_poly_make_monic(a, a);
nmod_poly_gcd(a, a, f);
if (a->length != 1)
{
nmod_poly_clear(a);
nmod_poly_clear(x);
nmod_poly_clear(x_p);
return 0;
}
}
}
nmod_poly_clear(a);
nmod_poly_clear(x);
nmod_poly_clear(x_p);
}
return 1;
}