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 GuavaCode19_11;
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(&[
&[ 329729 ],
&[ 395266 ],
&[ 438276 ],
&[ 471048 ],
&[ 274448 ],
&[ 282656 ],
&[ 299072 ],
&[ 331904 ],
&[ 397568 ],
&[ 172544 ],
&[ 205824 ],
], 19));
GENERATOR_MATRIX = Box::into_raw(matrix);
let matrix = Box::new(BinMatrix::from_slices(&[
&[ 405777 ],
&[ 139538 ],
&[ 62852 ],
&[ 472472 ],
&[ 16416 ],
&[ 496064 ],
&[ 517632 ],
&[ 268288 ],
], 19));
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(11, &[16]); map.insert(16, &[32]); map.insert(32, &[64]); map.insert(44, &[128]); map.insert(47, &[256]); map.insert(64, &[512]); map.insert(76, &[1024]); map.insert(128, &[2048]); map.insert(173, &[4096]); map.insert(79, &[8192]); map.insert(84, &[16384]); map.insert(100, &[32768]); map.insert(104, &[65536]); map.insert(107, &[131072]); map.insert(233, &[262144]); map.insert(3, &[3]); map.insert(5, &[5]); map.insert(9, &[9]); map.insert(10, &[17]); map.insert(17, &[33]); map.insert(33, &[65]); map.insert(45, &[129]); map.insert(46, &[257]); map.insert(65, &[513]); map.insert(77, &[1025]); map.insert(129, &[2049]); map.insert(172, &[4097]); map.insert(78, &[8193]); map.insert(85, &[16385]); map.insert(101, &[32769]); map.insert(105, &[65537]); map.insert(106, &[131073]); map.insert(232, &[262145]); map.insert(6, &[6]); map.insert(18, &[34]); map.insert(34, &[66]); map.insert(66, &[514]); map.insert(130, &[2050]); map.insert(175, &[4098]); map.insert(86, &[16386]); map.insert(102, &[32770]); map.insert(235, &[262146]); map.insert(12, &[12]); map.insert(15, &[20]); map.insert(20, &[36]); map.insert(36, &[68]); map.insert(40, &[132]); map.insert(43, &[260]); map.insert(68, &[516]); map.insert(72, &[1028]); map.insert(132, &[2052]); map.insert(169, &[4100]); map.insert(75, &[8196]); map.insert(80, &[16388]); map.insert(96, &[32772]); map.insert(108, &[65540]); map.insert(111, &[131076]); map.insert(237, &[262148]); map.insert(24, &[40]); map.insert(39, &[264]); map.insert(136, &[2056]); map.insert(165, &[4104]); map.insert(71, &[8200]); map.insert(92, &[16392]); map.insert(99, &[131080]); map.insert(225, &[262152]); map.insert(27, &[48]); map.insert(139, &[2064]); map.insert(166, &[4112]); map.insert(95, &[16400]); map.insert(226, &[262160]); map.insert(48, &[96]); map.insert(60, &[160]); map.insert(63, &[288]); map.insert(144, &[2080]); map.insert(189, &[4128]); map.insert(116, &[32800]); map.insert(120, &[65568]); map.insert(123, &[131104]); map.insert(249, &[262176]); map.insert(160, &[2112]); map.insert(141, &[4160]); map.insert(201, &[262208]); map.insert(197, &[262272]); map.insert(198, &[262400]); map.insert(192, &[2560]); map.insert(204, &[3072]); map.insert(207, &[10240]); map.insert(212, &[18432]); map.insert(228, &[34816]); map.insert(7, &[7]); map.insert(19, &[35]); map.insert(35, &[67]); map.insert(67, &[515]); map.insert(131, &[2051]); map.insert(174, &[4099]); map.insert(87, &[16387]); map.insert(103, &[32771]); map.insert(234, &[262147]); map.insert(13, &[13]); map.insert(14, &[21]); map.insert(21, &[37]); map.insert(37, &[69]); map.insert(41, &[133]); map.insert(42, &[261]); map.insert(69, &[517]); map.insert(73, &[1029]); map.insert(133, &[2053]); map.insert(168, &[4101]); map.insert(74, &[8197]); map.insert(81, &[16389]); map.insert(97, &[32773]); map.insert(109, &[65541]); map.insert(110, &[131077]); map.insert(236, &[262149]); map.insert(25, &[41]); map.insert(38, &[265]); map.insert(137, &[2057]); map.insert(164, &[4105]); map.insert(70, &[8201]); map.insert(93, &[16393]); map.insert(98, &[131081]); map.insert(224, &[262153]); map.insert(26, &[49]); map.insert(138, &[2065]); map.insert(167, &[4113]); map.insert(94, &[16401]); map.insert(227, &[262161]); map.insert(49, &[97]); map.insert(61, &[161]); map.insert(62, &[289]); map.insert(145, &[2081]); map.insert(188, &[4129]); map.insert(117, &[32801]); map.insert(121, &[65569]); map.insert(122, &[131105]); map.insert(248, &[262177]); map.insert(161, &[2113]); map.insert(140, &[4161]); map.insert(200, &[262209]); map.insert(196, &[262273]); map.insert(199, &[262401]); map.insert(193, &[2561]); map.insert(205, &[3073]); map.insert(206, &[10241]); map.insert(213, &[18433]); map.insert(229, &[34817]); map.insert(22, &[38]); map.insert(134, &[2054]); map.insert(171, &[4102]); map.insert(82, &[16390]); map.insert(239, &[262150]); map.insert(50, &[98]); map.insert(146, &[2082]); map.insert(191, &[4130]); map.insert(118, &[32802]); map.insert(251, &[262178]); map.insert(162, &[2114]); map.insert(143, &[4162]); map.insert(203, &[262210]); map.insert(194, &[2562]); map.insert(214, &[18434]); map.insert(230, &[34818]); map.insert(28, &[44]); map.insert(88, &[16396]); map.insert(31, &[52]); map.insert(91, &[16404]); map.insert(52, &[100]); map.insert(56, &[164]); map.insert(59, &[292]); map.insert(148, &[2084]); map.insert(185, &[4132]); map.insert(112, &[32804]); map.insert(124, &[65572]); map.insert(127, &[131108]); map.insert(253, &[262180]); map.insert(208, &[18436]); map.insert(55, &[296]); map.insert(152, &[2088]); map.insert(181, &[4136]); map.insert(115, &[131112]); map.insert(241, &[262184]); map.insert(220, &[18440]); map.insert(155, &[2096]); map.insert(182, &[4144]); map.insert(242, &[262192]); map.insert(223, &[18448]); map.insert(176, &[2144]); map.insert(157, &[4192]); map.insert(217, &[262240]); map.insert(244, &[34848]); map.insert(23, &[39]); map.insert(135, &[2055]); map.insert(170, &[4103]); map.insert(83, &[16391]); map.insert(238, &[262151]); map.insert(51, &[99]); map.insert(147, &[2083]); map.insert(190, &[4131]); map.insert(119, &[32803]); map.insert(250, &[262179]); map.insert(163, &[2115]); map.insert(142, &[4163]); map.insert(202, &[262211]); map.insert(195, &[2563]); map.insert(215, &[18435]); map.insert(231, &[34819]); map.insert(29, &[45]); map.insert(89, &[16397]); map.insert(30, &[53]); map.insert(90, &[16405]); map.insert(53, &[101]); map.insert(57, &[165]); map.insert(58, &[293]); map.insert(149, &[2085]); map.insert(184, &[4133]); map.insert(113, &[32805]); map.insert(125, &[65573]); map.insert(126, &[131109]); map.insert(252, &[262181]); map.insert(209, &[18437]); map.insert(54, &[297]); map.insert(153, &[2089]); map.insert(180, &[4137]); map.insert(114, &[131113]); map.insert(240, &[262185]); map.insert(221, &[18441]); map.insert(154, &[2097]); map.insert(183, &[4145]); map.insert(243, &[262193]); map.insert(222, &[18449]); map.insert(177, &[2145]); map.insert(156, &[4193]); map.insert(216, &[262241]); map.insert(245, &[34849]); map.insert(150, &[2086]); map.insert(187, &[4134]); map.insert(255, &[262182]); map.insert(210, &[18438]); map.insert(178, &[2146]); map.insert(159, &[4194]); map.insert(219, &[262242]); map.insert(246, &[34850]); map.insert(151, &[2087]); map.insert(186, &[4135]); map.insert(254, &[262183]); map.insert(211, &[18439]); map.insert(179, &[2147]); map.insert(158, &[4195]); map.insert(218, &[262243]); map.insert(247, &[34851]);
SYNDROME_MAP = Box::into_raw(map);
}
});
}
impl GuavaCode19_11 {
fn parity_check_matrix_transposed(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
PARITY_MATRIX_T.as_ref().unwrap()
}
}
}
impl BinaryCode for GuavaCode19_11 {
fn name(&self) -> String {
"[19, 11] Guava code".to_owned()
}
fn length(&self) -> usize {
19
}
fn dimension(&self) -> usize {
11
}
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(19);
let stor = unsafe { error.get_storage_mut() };
let errbytes = map[&he.as_u64()];
debug_assert_eq!(errbytes.len(), 19 / 64 + if 19 % 64 != 0 { 1 } else { 0 });
stor.clear();
stor.extend_from_slice(&errbytes[..]);
unsafe { error.set_len(19) };
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(11);
Ok(codeword)
}
fn decode_slice(&self, c: &mut [u64]) {
init();
debug_assert_eq!(c[19 / 64] & !((1 << 19) - 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 = GuavaCode19_11.generator_matrix();
assert_eq!(code.ncols(), 19);
assert_eq!(code.nrows(), 11);
}
#[test]
fn test_decode_sample() {
let code = GuavaCode19_11;
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 = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, false, true, true, false, true, true, true, false, false, true, false, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, true, true, false, true, false, true, true, true, false, false, true, false, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, true, false, true, true, true, false, true, true, true, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, true, true, false, true, true, true, false, false, true, true, false, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, true, false, true, false, false, false, false, false, true, false, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, false, true, true, false, true, false, false, false, false, true, true, false, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, true, false, false, false, false, true, true, true, true, false, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, true, false, false, true, false, true, true, true, true, false, false, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, true, false, true, false, true, true, false, false, true, true, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, false, true, true, true, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, false, true, true, true, false, true, true, false, false, true, false, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, false, true, true, false, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, true, false, true, true, false, false, false, false, false, false, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, false, false, true, true, false, false, false, false, false, false, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, false, false, false, true, false, false, false, true, false, true, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, true, false, false, false, true, false, false, true, true, false, false, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, true, true, true, true, false, false, false, true, false, true, false, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, true, true, true, true, false, true, true, true, false, true, false, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, false, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, true, true, false, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, false, false, true, false, false, false, false, false, false, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, true, true, true, false, false, false, false, true, false, true, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, false, false, true, false, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, true, false, false, true, false, false, false, false, false, true, false, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, true, false, false, true, true, true, true, false, false, true, false, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, false, false, false, true, true, true, false, false, true, false, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true, true, true, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, false, true, true, false, false, false, true, true, true, false, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, false, true, false, false, false, true, true, false, false, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, false, true, false, false, false, true, true, false, false, false, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, true, true, false, true, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, true, true, false, true, false, false, true, true, true, false, true, false, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, false, true, false, true, true, true, true, false, false, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, true, true, false, false, true, true, true, false, false, true, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, false, false, false, true, false, true, false, false, false, false, false, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, false, false, true, false, true, false, true, false, false, false, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, true, false, false, true, false, false, true, false, false, true, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, true, false, false, true, false, false, true, false, false, true, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode19_11;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, true, true, false, false, true, true, false, true, false, false, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, false, true, false, false, true, true, false, true, false, false, false, false, true, true]);
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, false, true, false, false, false, false, true, false, true ]);
assert_eq!(vector, first_row.as_vector());
}
}