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 GuavaCode20_12;
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(&[
&[ 593921 ],
&[ 659458 ],
&[ 790532 ],
&[ 876552 ],
&[ 942096 ],
&[ 548896 ],
&[ 565312 ],
&[ 598144 ],
&[ 663808 ],
&[ 795136 ],
&[ 345088 ],
&[ 411648 ],
], 20));
GENERATOR_MATRIX = Box::into_raw(matrix);
let matrix = Box::new(BinMatrix::from_slices(&[
&[ 944945 ],
&[ 133394 ],
&[ 279076 ],
&[ 1015864 ],
&[ 32832 ],
&[ 992128 ],
&[ 1035264 ],
&[ 536576 ],
], 20));
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(13, &[32]); map.insert(16, &[64]); map.insert(32, &[128]); map.insert(35, &[256]); map.insert(37, &[512]); map.insert(64, &[1024]); map.insert(67, &[2048]); map.insert(128, &[4096]); map.insert(161, &[8192]); map.insert(69, &[16384]); map.insert(88, &[32768]); map.insert(104, &[65536]); map.insert(107, &[131072]); map.insert(109, &[262144]); map.insert(233, &[524288]); map.insert(3, &[3]); map.insert(5, &[5]); map.insert(9, &[9]); map.insert(10, &[17]); map.insert(12, &[33]); map.insert(17, &[65]); map.insert(33, &[129]); map.insert(34, &[257]); map.insert(36, &[513]); map.insert(65, &[1025]); map.insert(66, &[2049]); map.insert(129, &[4097]); map.insert(160, &[8193]); map.insert(68, &[16385]); map.insert(89, &[32769]); map.insert(105, &[65537]); map.insert(106, &[131073]); map.insert(108, &[262145]); map.insert(232, &[524289]); map.insert(6, &[6]); map.insert(15, &[34]); map.insert(18, &[66]); map.insert(39, &[514]); map.insert(130, &[4098]); map.insert(163, &[8194]); map.insert(71, &[16386]); map.insert(90, &[32770]); map.insert(111, &[262146]); map.insert(235, &[524290]); map.insert(20, &[68]); map.insert(132, &[4100]); map.insert(165, &[8196]); map.insert(92, &[32772]); map.insert(237, &[524292]); map.insert(24, &[72]); map.insert(40, &[136]); map.insert(43, &[264]); map.insert(45, &[520]); map.insert(72, &[1032]); map.insert(75, &[2056]); map.insert(136, &[4104]); map.insert(169, &[8200]); map.insert(77, &[16392]); map.insert(80, &[32776]); map.insert(96, &[65544]); map.insert(99, &[131080]); map.insert(101, &[262152]); map.insert(225, &[524296]); map.insert(27, &[80]); map.insert(46, &[528]); map.insert(139, &[4112]); map.insert(170, &[8208]); map.insert(78, &[16400]); map.insert(83, &[32784]); map.insert(102, &[262160]); map.insert(226, &[524304]); map.insert(29, &[96]); map.insert(141, &[4128]); map.insert(172, &[8224]); map.insert(85, &[32800]); map.insert(228, &[524320]); map.insert(48, &[192]); map.insert(51, &[320]); map.insert(53, &[576]); map.insert(144, &[4160]); map.insert(177, &[8256]); map.insert(120, &[65600]); map.insert(123, &[131136]); map.insert(125, &[262208]); map.insert(249, &[524352]); map.insert(201, &[524416]); map.insert(202, &[524544]); map.insert(204, &[524800]); map.insert(192, &[5120]); map.insert(195, &[6144]); map.insert(197, &[20480]); map.insert(216, &[36864]); map.insert(7, &[7]); map.insert(14, &[35]); map.insert(19, &[67]); map.insert(38, &[515]); map.insert(131, &[4099]); map.insert(162, &[8195]); map.insert(70, &[16387]); map.insert(91, &[32771]); map.insert(110, &[262147]); map.insert(234, &[524291]); map.insert(21, &[69]); map.insert(133, &[4101]); map.insert(164, &[8197]); map.insert(93, &[32773]); map.insert(236, &[524293]); map.insert(25, &[73]); map.insert(41, &[137]); map.insert(42, &[265]); map.insert(44, &[521]); map.insert(73, &[1033]); map.insert(74, &[2057]); map.insert(137, &[4105]); map.insert(168, &[8201]); map.insert(76, &[16393]); map.insert(81, &[32777]); map.insert(97, &[65545]); map.insert(98, &[131081]); map.insert(100, &[262153]); map.insert(224, &[524297]); map.insert(26, &[81]); map.insert(47, &[529]); map.insert(138, &[4113]); map.insert(171, &[8209]); map.insert(79, &[16401]); map.insert(82, &[32785]); map.insert(103, &[262161]); map.insert(227, &[524305]); map.insert(28, &[97]); map.insert(140, &[4129]); map.insert(173, &[8225]); map.insert(84, &[32801]); map.insert(229, &[524321]); map.insert(49, &[193]); map.insert(50, &[321]); map.insert(52, &[577]); map.insert(145, &[4161]); map.insert(176, &[8257]); map.insert(121, &[65601]); map.insert(122, &[131137]); map.insert(124, &[262209]); map.insert(248, &[524353]); map.insert(200, &[524417]); map.insert(203, &[524545]); map.insert(205, &[524801]); map.insert(193, &[5121]); map.insert(194, &[6145]); map.insert(196, &[20481]); map.insert(217, &[36865]); map.insert(22, &[70]); map.insert(134, &[4102]); map.insert(167, &[8198]); map.insert(94, &[32774]); map.insert(239, &[524294]); map.insert(31, &[98]); map.insert(143, &[4130]); map.insert(174, &[8226]); map.insert(87, &[32802]); map.insert(230, &[524322]); map.insert(55, &[578]); map.insert(146, &[4162]); map.insert(179, &[8258]); map.insert(127, &[262210]); map.insert(251, &[524354]); map.insert(206, &[524802]); map.insert(199, &[20482]); map.insert(218, &[36866]); map.insert(148, &[4164]); map.insert(181, &[8260]); map.insert(253, &[524356]); map.insert(220, &[36868]); map.insert(56, &[200]); map.insert(59, &[328]); map.insert(61, &[584]); map.insert(152, &[4168]); map.insert(185, &[8264]); map.insert(112, &[65608]); map.insert(115, &[131144]); map.insert(117, &[262216]); map.insert(241, &[524360]); map.insert(208, &[36872]); map.insert(62, &[592]); map.insert(155, &[4176]); map.insert(186, &[8272]); map.insert(118, &[262224]); map.insert(242, &[524368]); map.insert(211, &[36880]); map.insert(157, &[4192]); map.insert(188, &[8288]); map.insert(244, &[524384]); map.insert(213, &[36896]); map.insert(23, &[71]); map.insert(135, &[4103]); map.insert(166, &[8199]); map.insert(95, &[32775]); map.insert(238, &[524295]); map.insert(30, &[99]); map.insert(142, &[4131]); map.insert(175, &[8227]); map.insert(86, &[32803]); map.insert(231, &[524323]); map.insert(54, &[579]); map.insert(147, &[4163]); map.insert(178, &[8259]); map.insert(126, &[262211]); map.insert(250, &[524355]); map.insert(207, &[524803]); map.insert(198, &[20483]); map.insert(219, &[36867]); map.insert(149, &[4165]); map.insert(180, &[8261]); map.insert(252, &[524357]); map.insert(221, &[36869]); map.insert(57, &[201]); map.insert(58, &[329]); map.insert(60, &[585]); map.insert(153, &[4169]); map.insert(184, &[8265]); map.insert(113, &[65609]); map.insert(114, &[131145]); map.insert(116, &[262217]); map.insert(240, &[524361]); map.insert(209, &[36873]); map.insert(63, &[593]); map.insert(154, &[4177]); map.insert(187, &[8273]); map.insert(119, &[262225]); map.insert(243, &[524369]); map.insert(210, &[36881]); map.insert(156, &[4193]); map.insert(189, &[8289]); map.insert(245, &[524385]); map.insert(212, &[36897]); map.insert(150, &[4166]); map.insert(183, &[8262]); map.insert(255, &[524358]); map.insert(222, &[36870]); map.insert(159, &[4194]); map.insert(190, &[8290]); map.insert(246, &[524386]); map.insert(215, &[36898]); map.insert(151, &[4167]); map.insert(182, &[8263]); map.insert(254, &[524359]); map.insert(223, &[36871]); map.insert(158, &[4195]); map.insert(191, &[8291]); map.insert(247, &[524387]); map.insert(214, &[36899]);
SYNDROME_MAP = Box::into_raw(map);
}
});
}
impl GuavaCode20_12 {
fn parity_check_matrix_transposed(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
PARITY_MATRIX_T.as_ref().unwrap()
}
}
}
impl BinaryCode for GuavaCode20_12 {
fn name(&self) -> String {
"[20, 12] Guava code".to_owned()
}
fn length(&self) -> usize {
20
}
fn dimension(&self) -> usize {
12
}
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(20);
let stor = unsafe { error.get_storage_mut() };
let errbytes = map[&he.as_u64()];
debug_assert_eq!(errbytes.len(), 20 / 64 + if 20 % 64 != 0 { 1 } else { 0 });
stor.clear();
stor.extend_from_slice(&errbytes[..]);
unsafe { error.set_len(20) };
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(12);
Ok(codeword)
}
fn decode_slice(&self, c: &mut [u64]) {
init();
debug_assert_eq!(c[20 / 64] & !((1 << 20) - 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 = GuavaCode20_12.generator_matrix();
assert_eq!(code.ncols(), 20);
assert_eq!(code.nrows(), 12);
}
#[test]
fn test_decode_sample() {
let code = GuavaCode20_12;
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 = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, false, true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, true, false, true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, true, false, false, true, false, true, false, true, true, false, true, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, false, true, true, false, true, false, true, false, true, true, false, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, false, false, true, true, true, true, false, false, true, false, false, true, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, false, false, true, true, true, true, false, false, true, false, false, true, false, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, false, true, true, false, true, true, false, false, true, false, false, false, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, false, false, true, true, false, false, true, false, false, false, false, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, false, true, true, true, true, false, false, true, false, false, false, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, true, false, true, true, true, false, false, true, true, false, false, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, false, false, false, false, false, true, false, false, false, true, true, true, true, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, false, true, true, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, false, false, true, false, false, true, false, true, false, true, false, true, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, false, true, true, false, false, true, false, true, false, true, false, true, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, true, false, true, true, false, true, true, true, true, true, false, true, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, true, false, true, false, true, false, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, true, true, false, true, false, false, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, true, true, 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 = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, true, true, false, true, false, true, true, true, false, false, true, false, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, true, true, false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, true, false, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, true, false, true, false, true, true, false, true, true, false, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, true, false, true, false, true, true, false, true, true, false, false, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, false, false, true, false, true, true, true, false, false, true, false, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, false, false, true, false, true, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, false, true, false, true, true, true, false, false, false, true, false, false, false, true, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, true, false, true, true, true, false, false, false, true, false, false, false, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, true, true, true, true, false, true, true, false, false, false, false, false, true, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, false, true, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, true, false, true, true, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, true, true, true, true, false, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, true, true, true, true, true, false, true, true, true, true, false, false, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, true, true, true, false, true, false, true, true, true, true, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, true, true, false, false, true, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, true, true, false, true, true, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, true, false, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, true, false, false, false, false, true, false, false, false, false, true, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, false, true, true, false, false, false, true, false, true, false, false, true, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode20_12;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, false, true, false, false, true, true, false, true, false, false, false, true, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, true, true, true, true, false, true, true, false, true, false, false, false, true, true, true, 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, false, false, true, false, false, false, true, false, false, true ]);
assert_eq!(vector, first_row.as_vector());
}
}