use std::boxed::Box;
use std::default::Default;
use std::sync::Once;
use fnv::FnvHashMap;
use m4ri_rust::friendly::BinMatrix;
use m4ri_rust::friendly::BinVector;
use crate::codes::BinaryCode;
#[derive(Clone, Serialize)]
pub struct GuavaCode18_10;
static INIT: Once = Once::new();
static mut GENERATOR_MATRIX: *const BinMatrix = 0 as *const BinMatrix;
static mut PARITY_MATRIX: *const BinMatrix = 0 as *const BinMatrix;
static mut PARITY_MATRIX_T: *const BinMatrix = 0 as *const BinMatrix;
static mut SYNDROME_MAP: *const FnvHashMap<u64, &'static [usize; 1]> = 0 as *const FnvHashMap<u64, &'static [usize; 1]>;
fn init() {
INIT.call_once(|| {
unsafe {
let matrix = Box::new(BinMatrix::from_slices(&[
&[ 197633 ],
&[ 219138 ],
&[ 235524 ],
&[ 137224 ],
&[ 141328 ],
&[ 149536 ],
&[ 165952 ],
&[ 198784 ],
&[ 86272 ],
&[ 102912 ],
], 18));
GENERATOR_MATRIX = Box::into_raw(matrix);
let matrix = Box::new(BinMatrix::from_slices(&[
&[ 133121 ],
&[ 31426 ],
&[ 33348 ],
&[ 202888 ],
&[ 8208 ],
&[ 248032 ],
&[ 258816 ],
&[ 134144 ],
], 18));
let matrix_t = Box::new(matrix.transposed());
PARITY_MATRIX = Box::into_raw(matrix);
PARITY_MATRIX_T = Box::into_raw(matrix_t);
let mut map = Box::new(FnvHashMap::with_capacity_and_hasher(256, Default::default()));
map.insert(0, &[0]); map.insert(1, &[1]); map.insert(2, &[2]); map.insert(4, &[4]); map.insert(8, &[8]); map.insert(16, &[16]); map.insert(32, &[32]); map.insert(38, &[64]); map.insert(42, &[128]); map.insert(64, &[256]); map.insert(70, &[512]); map.insert(128, &[1024]); map.insert(171, &[2048]); map.insert(74, &[4096]); map.insert(82, &[8192]); map.insert(98, &[16384]); map.insert(100, &[32768]); map.insert(104, &[65536]); map.insert(233, &[131072]); map.insert(3, &[3]); map.insert(5, &[5]); map.insert(9, &[9]); map.insert(17, &[17]); map.insert(33, &[33]); map.insert(39, &[65]); map.insert(43, &[129]); map.insert(65, &[257]); map.insert(71, &[513]); map.insert(129, &[1025]); map.insert(170, &[2049]); map.insert(75, &[4097]); map.insert(83, &[8193]); map.insert(99, &[16385]); map.insert(101, &[32769]); map.insert(105, &[65537]); map.insert(232, &[131073]); map.insert(6, &[6]); map.insert(10, &[10]); map.insert(18, &[18]); map.insert(34, &[34]); map.insert(36, &[66]); map.insert(40, &[130]); map.insert(66, &[258]); map.insert(68, &[514]); map.insert(130, &[1026]); map.insert(169, &[2050]); map.insert(72, &[4098]); map.insert(80, &[8194]); map.insert(96, &[16386]); map.insert(102, &[32770]); map.insert(106, &[65538]); map.insert(235, &[131074]); map.insert(12, &[12]); map.insert(20, &[20]); map.insert(46, &[132]); map.insert(132, &[1028]); map.insert(175, &[2052]); map.insert(78, &[4100]); map.insert(86, &[8196]); map.insert(108, &[65540]); map.insert(237, &[131076]); map.insert(24, &[24]); map.insert(136, &[1032]); map.insert(163, &[2056]); map.insert(90, &[8200]); map.insert(225, &[131080]); map.insert(48, &[48]); map.insert(54, &[80]); map.insert(58, &[144]); map.insert(144, &[1040]); map.insert(187, &[2064]); map.insert(114, &[16400]); map.insert(116, &[32784]); map.insert(120, &[65552]); map.insert(249, &[131088]); map.insert(160, &[1056]); map.insert(139, &[2080]); map.insert(201, &[131104]); map.insert(166, &[1088]); map.insert(141, &[2112]); map.insert(207, &[131136]); map.insert(195, &[131200]); map.insert(192, &[1280]); map.insert(198, &[1536]); map.insert(202, &[5120]); map.insert(210, &[9216]); map.insert(226, &[17408]); map.insert(228, &[33792]); map.insert(7, &[7]); map.insert(11, &[11]); map.insert(19, &[19]); map.insert(35, &[35]); map.insert(37, &[67]); map.insert(41, &[131]); map.insert(67, &[259]); map.insert(69, &[515]); map.insert(131, &[1027]); map.insert(168, &[2051]); map.insert(73, &[4099]); map.insert(81, &[8195]); map.insert(97, &[16387]); map.insert(103, &[32771]); map.insert(107, &[65539]); map.insert(234, &[131075]); map.insert(13, &[13]); map.insert(21, &[21]); map.insert(47, &[133]); map.insert(133, &[1029]); map.insert(174, &[2053]); map.insert(79, &[4101]); map.insert(87, &[8197]); map.insert(109, &[65541]); map.insert(236, &[131077]); map.insert(25, &[25]); map.insert(137, &[1033]); map.insert(162, &[2057]); map.insert(91, &[8201]); map.insert(224, &[131081]); map.insert(49, &[49]); map.insert(55, &[81]); map.insert(59, &[145]); map.insert(145, &[1041]); map.insert(186, &[2065]); map.insert(115, &[16401]); map.insert(117, &[32785]); map.insert(121, &[65553]); map.insert(248, &[131089]); map.insert(161, &[1057]); map.insert(138, &[2081]); map.insert(200, &[131105]); map.insert(167, &[1089]); map.insert(140, &[2113]); map.insert(206, &[131137]); map.insert(194, &[131201]); map.insert(193, &[1281]); map.insert(199, &[1537]); map.insert(203, &[5121]); map.insert(211, &[9217]); map.insert(227, &[17409]); map.insert(229, &[33793]); map.insert(14, &[14]); map.insert(22, &[22]); map.insert(44, &[134]); map.insert(134, &[1030]); map.insert(173, &[2054]); map.insert(76, &[4102]); map.insert(84, &[8198]); map.insert(110, &[65542]); map.insert(239, &[131078]); map.insert(26, &[26]); map.insert(88, &[8202]); map.insert(50, &[50]); map.insert(52, &[82]); map.insert(56, &[146]); map.insert(146, &[1042]); map.insert(185, &[2066]); map.insert(112, &[16402]); map.insert(118, &[32786]); map.insert(122, &[65554]); map.insert(251, &[131090]); map.insert(164, &[1090]); map.insert(143, &[2114]); map.insert(205, &[131138]); map.insert(196, &[1538]); map.insert(208, &[9218]); map.insert(230, &[33794]); map.insert(28, &[28]); map.insert(94, &[8204]); map.insert(62, &[148]); map.insert(148, &[1044]); map.insert(191, &[2068]); map.insert(124, &[65556]); map.insert(253, &[131092]); map.insert(214, &[9220]); map.insert(152, &[1048]); map.insert(179, &[2072]); map.insert(241, &[131096]); map.insert(218, &[9224]); map.insert(176, &[1072]); map.insert(155, &[2096]); map.insert(217, &[131120]); map.insert(182, &[1104]); map.insert(157, &[2128]); map.insert(223, &[131152]); map.insert(242, &[17424]); map.insert(244, &[33808]); map.insert(15, &[15]); map.insert(23, &[23]); map.insert(45, &[135]); map.insert(135, &[1031]); map.insert(172, &[2055]); map.insert(77, &[4103]); map.insert(85, &[8199]); map.insert(111, &[65543]); map.insert(238, &[131079]); map.insert(27, &[27]); map.insert(89, &[8203]); map.insert(51, &[51]); map.insert(53, &[83]); map.insert(57, &[147]); map.insert(147, &[1043]); map.insert(184, &[2067]); map.insert(113, &[16403]); map.insert(119, &[32787]); map.insert(123, &[65555]); map.insert(250, &[131091]); map.insert(165, &[1091]); map.insert(142, &[2115]); map.insert(204, &[131139]); map.insert(197, &[1539]); map.insert(209, &[9219]); map.insert(231, &[33795]); map.insert(29, &[29]); map.insert(95, &[8205]); map.insert(63, &[149]); map.insert(149, &[1045]); map.insert(190, &[2069]); map.insert(125, &[65557]); map.insert(252, &[131093]); map.insert(215, &[9221]); map.insert(153, &[1049]); map.insert(178, &[2073]); map.insert(240, &[131097]); map.insert(219, &[9225]); map.insert(177, &[1073]); map.insert(154, &[2097]); map.insert(216, &[131121]); map.insert(183, &[1105]); map.insert(156, &[2129]); map.insert(222, &[131153]); map.insert(243, &[17425]); map.insert(245, &[33809]); map.insert(30, &[30]); map.insert(92, &[8206]); map.insert(60, &[150]); map.insert(150, &[1046]); map.insert(189, &[2070]); map.insert(126, &[65558]); map.insert(255, &[131094]); map.insert(212, &[9222]); map.insert(180, &[1106]); map.insert(159, &[2130]); map.insert(221, &[131154]); map.insert(246, &[33810]); map.insert(31, &[31]); map.insert(93, &[8207]); map.insert(61, &[151]); map.insert(151, &[1047]); map.insert(188, &[2071]); map.insert(127, &[65559]); map.insert(254, &[131095]); map.insert(213, &[9223]); map.insert(181, &[1107]); map.insert(158, &[2131]); map.insert(220, &[131155]); map.insert(247, &[33811]);
SYNDROME_MAP = Box::into_raw(map);
}
});
}
impl GuavaCode18_10 {
fn parity_check_matrix_transposed(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
PARITY_MATRIX_T.as_ref().unwrap()
}
}
}
impl BinaryCode for GuavaCode18_10 {
fn name(&self) -> String {
"[18, 10] Guava code".to_owned()
}
fn length(&self) -> usize {
18
}
fn dimension(&self) -> usize {
10
}
fn generator_matrix(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
GENERATOR_MATRIX.as_ref().unwrap()
}
}
fn parity_check_matrix(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
PARITY_MATRIX.as_ref().unwrap()
}
}
fn decode_to_code(&self, c: &BinVector) -> Result<BinVector, &str> {
init();
let map = unsafe {
SYNDROME_MAP.as_ref().unwrap()
};
debug_assert_eq!(c.len(), self.length(), "the length doesn't match the expected length (length of the code)");
let he = c * self.parity_check_matrix_transposed();
let mut error = BinVector::with_capacity(18);
let stor = unsafe { error.get_storage_mut() };
let errbytes = map[&he.as_u64()];
debug_assert_eq!(errbytes.len(), 18 / 64 + if 18 % 64 != 0 { 1 } else { 0 });
stor.clear();
stor.extend_from_slice(&errbytes[..]);
unsafe { error.set_len(18) };
debug_assert_eq!(error.len(), self.length(), "internal: the error vector is of the wrong length");
let result = c + &error;
debug_assert_eq!(result.len(), self.length(), "internal: the result vector is of the wrong length");
debug_assert_eq!((&result * self.parity_check_matrix_transposed()).count_ones(), 0);
Ok(result)
}
fn decode_to_message(&self, c: &BinVector) -> Result<BinVector, &str> {
let mut codeword = self.decode_to_code(c)?;
codeword.truncate(10);
Ok(codeword)
}
fn decode_slice(&self, c: &mut [u64]) {
init();
debug_assert_eq!(c[18 / 64] & !((1 << 18) - 1), 0, "this message has excess bits");
let map = unsafe {
SYNDROME_MAP.as_ref().unwrap()
};
let he = &BinMatrix::from_slices(&[&c[..]], self.length()) * self.parity_check_matrix_transposed();
let error = map[unsafe { &he.get_word_unchecked(0, 0) }];
c.iter_mut().zip(error.iter().copied()).for_each(|(sample, error)| *sample ^= error as u64);
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
use m4ri_rust::friendly::BinVector;
use crate::oracle::Sample;
#[test]
fn size() {
let code = GuavaCode18_10.generator_matrix();
assert_eq!(code.ncols(), 18);
assert_eq!(code.nrows(), 10);
}
#[test]
fn test_decode_sample() {
let code = GuavaCode18_10;
for _ in 0..1000 {
let vec = BinVector::random(code.length());
let mut sample_a = Sample::from_binvector(&vec, false);
let mut sample_b = Sample::from_binvector(&vec, true);
let decoded_vec = code.decode_to_message(&vec).unwrap();
println!("decoded_vec: {:?}", decoded_vec);
let decoded_vec_sample_a = Sample::from_binvector(&decoded_vec, false);
let decoded_vec_sample_b = Sample::from_binvector(&decoded_vec, true);
code.decode_sample(&mut sample_a);
code.decode_sample(&mut sample_b);
assert_eq!(sample_a.get_product(), false);
assert_eq!(sample_b.get_product(), true);
assert_eq!(sample_a, decoded_vec_sample_a);
assert_eq!(sample_b, decoded_vec_sample_b);
}
}
#[test]
fn random_decode_tests() {
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, true, true, false, true, false, true, false, false, false, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, true, true, true, false, true, false, true, false, false, true, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, false, false, false, false, false, false, true, true, true, false, true, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, false, false, false, false, false, true, true, true, false, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, true, true, false, true, true, false, false, false, false, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, true, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, true, false, false, true, false, false, true, false, true, false, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, true, true, false, false, true, false, false, true, false, true, false, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, false, true, true, true, false, true, false, true, false, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, true, false, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, true, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, false, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, true, true, true, true, true, true, true, false, true, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, false, true, true, true, true, true, true, true, false, false, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, false, true, false, false, false, true, true, false, true, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, false, true, true, false, false, true, true, false, true, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, false, true, true, false, true, false, true, false, true, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, false, true, true, true, true, true, true, false, true, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, true, false, false, false, true, true, true, false, true, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, true, false, false, false, true, true, false, false, true, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, true, false, true, false, false, false, false, true, false, true, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, true, false, true, false, false, false, false, false, false, true, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, false, false, false, true, true, false, false, true, true, true, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, true, false, false, true, true, false, true, true, true, true, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, false, true, false, true, true, false, true, false, true, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, true, false, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, true, true, true, false, true, true, true, false, true, false, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, true, true, true, false, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, false, true, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, false, false, false, true, true, true, true, false, true, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, true, true, true, false, false, true, false, false, true, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, false, false, false, true, false, false, false, false, false, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, false, false, true, true, false, false, false, false, false, false, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, true, false, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, true, false, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode18_10;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, false, false, false, true, false, false, false, false, false, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, true, false, false, false, true, false, false, false, false, true, false, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
}
#[test]
fn test_generator_representation() {
init();
let generator_matrix = unsafe { GENERATOR_MATRIX.as_ref().unwrap() };
let first_row = generator_matrix.get_window(0, 0, 1, generator_matrix.ncols());
let vector = BinVector::from_bools(&[ true, false, false, false, false, false, false, false, false, false, true, false, false, false, false, false, true, true ]);
assert_eq!(vector, first_row.as_vector());
}
}