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 GuavaCode21_13;
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(&[
&[ 1122305 ],
&[ 1187842 ],
&[ 1318916 ],
&[ 1581064 ],
&[ 1753104 ],
&[ 1884192 ],
&[ 1097792 ],
&[ 1130624 ],
&[ 1196288 ],
&[ 1327616 ],
&[ 1590272 ],
&[ 690176 ],
&[ 823296 ],
], 21));
GENERATOR_MATRIX = Box::into_raw(matrix);
let matrix = Box::new(BinMatrix::from_slices(&[
&[ 1984257 ],
&[ 168290 ],
&[ 266788 ],
&[ 558152 ],
&[ 2031728 ],
&[ 2049920 ],
&[ 2070528 ],
&[ 1073152 ],
], 21));
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(22, &[32]); map.insert(26, &[64]); map.insert(32, &[128]); map.insert(35, &[256]); map.insert(37, &[512]); map.insert(41, &[1024]); map.insert(64, &[2048]); map.insert(70, &[4096]); map.insert(128, &[8192]); map.insert(161, &[16384]); map.insert(74, &[32768]); map.insert(112, &[65536]); map.insert(115, &[131072]); map.insert(117, &[262144]); map.insert(121, &[524288]); map.insert(241, &[1048576]); map.insert(3, &[3]); map.insert(5, &[5]); map.insert(9, &[9]); map.insert(17, &[17]); map.insert(23, &[33]); map.insert(27, &[65]); map.insert(33, &[129]); map.insert(34, &[257]); map.insert(36, &[513]); map.insert(40, &[1025]); map.insert(65, &[2049]); map.insert(71, &[4097]); map.insert(129, &[8193]); map.insert(160, &[16385]); map.insert(75, &[32769]); map.insert(113, &[65537]); map.insert(114, &[131073]); map.insert(116, &[262145]); map.insert(120, &[524289]); map.insert(240, &[1048577]); map.insert(6, &[6]); map.insert(10, &[10]); map.insert(18, &[18]); map.insert(20, &[34]); map.insert(24, &[66]); map.insert(39, &[514]); map.insert(43, &[1026]); map.insert(66, &[2050]); map.insert(68, &[4098]); map.insert(130, &[8194]); map.insert(163, &[16386]); map.insert(72, &[32770]); map.insert(119, &[262146]); map.insert(123, &[524290]); map.insert(243, &[1048578]); map.insert(12, &[12]); map.insert(30, &[68]); map.insert(45, &[1028]); map.insert(132, &[8196]); map.insert(165, &[16388]); map.insert(78, &[32772]); map.insert(125, &[524292]); map.insert(245, &[1048580]); map.insert(136, &[8200]); map.insert(169, &[16392]); map.insert(249, &[1048584]); map.insert(48, &[144]); map.insert(51, &[272]); map.insert(53, &[528]); map.insert(57, &[1040]); map.insert(80, &[2064]); map.insert(86, &[4112]); map.insert(144, &[8208]); map.insert(177, &[16400]); map.insert(90, &[32784]); map.insert(96, &[65552]); map.insert(99, &[131088]); map.insert(101, &[262160]); map.insert(105, &[524304]); map.insert(225, &[1048592]); map.insert(54, &[160]); map.insert(63, &[1056]); map.insert(150, &[8224]); map.insert(183, &[16416]); map.insert(92, &[32800]); map.insert(102, &[65568]); map.insert(111, &[524320]); map.insert(231, &[1048608]); map.insert(58, &[192]); map.insert(154, &[8256]); map.insert(187, &[16448]); map.insert(106, &[65600]); map.insert(235, &[1048640]); map.insert(83, &[131200]); map.insert(85, &[262272]); map.insert(89, &[524416]); map.insert(209, &[1048704]); map.insert(210, &[1048832]); map.insert(212, &[1049088]); map.insert(216, &[1049600]); map.insert(192, &[10240]); map.insert(198, &[12288]); map.insert(202, &[40960]); map.insert(7, &[7]); map.insert(11, &[11]); map.insert(19, &[19]); map.insert(21, &[35]); map.insert(25, &[67]); map.insert(38, &[515]); map.insert(42, &[1027]); map.insert(67, &[2051]); map.insert(69, &[4099]); map.insert(131, &[8195]); map.insert(162, &[16387]); map.insert(73, &[32771]); map.insert(118, &[262147]); map.insert(122, &[524291]); map.insert(242, &[1048579]); map.insert(13, &[13]); map.insert(31, &[69]); map.insert(44, &[1029]); map.insert(133, &[8197]); map.insert(164, &[16389]); map.insert(79, &[32773]); map.insert(124, &[524293]); map.insert(244, &[1048581]); map.insert(137, &[8201]); map.insert(168, &[16393]); map.insert(248, &[1048585]); map.insert(49, &[145]); map.insert(50, &[273]); map.insert(52, &[529]); map.insert(56, &[1041]); map.insert(81, &[2065]); map.insert(87, &[4113]); map.insert(145, &[8209]); map.insert(176, &[16401]); map.insert(91, &[32785]); map.insert(97, &[65553]); map.insert(98, &[131089]); map.insert(100, &[262161]); map.insert(104, &[524305]); map.insert(224, &[1048593]); map.insert(55, &[161]); map.insert(62, &[1057]); map.insert(151, &[8225]); map.insert(182, &[16417]); map.insert(93, &[32801]); map.insert(103, &[65569]); map.insert(110, &[524321]); map.insert(230, &[1048609]); map.insert(59, &[193]); map.insert(155, &[8257]); map.insert(186, &[16449]); map.insert(107, &[65601]); map.insert(234, &[1048641]); map.insert(82, &[131201]); map.insert(84, &[262273]); map.insert(88, &[524417]); map.insert(208, &[1048705]); map.insert(211, &[1048833]); map.insert(213, &[1049089]); map.insert(217, &[1049601]); map.insert(193, &[10241]); map.insert(199, &[12289]); map.insert(203, &[40961]); map.insert(14, &[14]); map.insert(28, &[70]); map.insert(47, &[1030]); map.insert(134, &[8198]); map.insert(167, &[16390]); map.insert(76, &[32774]); map.insert(127, &[524294]); map.insert(247, &[1048582]); map.insert(138, &[8202]); map.insert(171, &[16394]); map.insert(251, &[1048586]); map.insert(146, &[8210]); map.insert(179, &[16402]); map.insert(227, &[1048594]); map.insert(61, &[1058]); map.insert(148, &[8226]); map.insert(181, &[16418]); map.insert(94, &[32802]); map.insert(109, &[524322]); map.insert(229, &[1048610]); map.insert(152, &[8258]); map.insert(185, &[16450]); map.insert(233, &[1048642]); map.insert(214, &[1049090]); map.insert(218, &[1049602]); map.insert(194, &[10242]); map.insert(196, &[12290]); map.insert(200, &[40962]); map.insert(140, &[8204]); map.insert(173, &[16396]); map.insert(253, &[1048588]); map.insert(158, &[8260]); map.insert(191, &[16452]); map.insert(239, &[1048644]); map.insert(220, &[1049604]); map.insert(206, &[40964]); map.insert(15, &[15]); map.insert(29, &[71]); map.insert(46, &[1031]); map.insert(135, &[8199]); map.insert(166, &[16391]); map.insert(77, &[32775]); map.insert(126, &[524295]); map.insert(246, &[1048583]); map.insert(139, &[8203]); map.insert(170, &[16395]); map.insert(250, &[1048587]); map.insert(147, &[8211]); map.insert(178, &[16403]); map.insert(226, &[1048595]); map.insert(60, &[1059]); map.insert(149, &[8227]); map.insert(180, &[16419]); map.insert(95, &[32803]); map.insert(108, &[524323]); map.insert(228, &[1048611]); map.insert(153, &[8259]); map.insert(184, &[16451]); map.insert(232, &[1048643]); map.insert(215, &[1049091]); map.insert(219, &[1049603]); map.insert(195, &[10243]); map.insert(197, &[12291]); map.insert(201, &[40963]); map.insert(141, &[8205]); map.insert(172, &[16397]); map.insert(252, &[1048589]); map.insert(159, &[8261]); map.insert(190, &[16453]); map.insert(238, &[1048645]); map.insert(221, &[1049605]); map.insert(207, &[40965]); map.insert(142, &[8206]); map.insert(175, &[16398]); map.insert(255, &[1048590]); map.insert(156, &[8262]); map.insert(189, &[16454]); map.insert(237, &[1048646]); map.insert(222, &[1049606]); map.insert(204, &[40966]); map.insert(143, &[8207]); map.insert(174, &[16399]); map.insert(254, &[1048591]); map.insert(157, &[8263]); map.insert(188, &[16455]); map.insert(236, &[1048647]); map.insert(223, &[1049607]); map.insert(205, &[40967]);
SYNDROME_MAP = Box::into_raw(map);
}
});
}
impl GuavaCode21_13 {
fn parity_check_matrix_transposed(&self) -> &BinMatrix {
init();
unsafe {
PARITY_MATRIX_T.as_ref().unwrap()
}
}
}
impl BinaryCode for GuavaCode21_13 {
fn name(&self) -> String {
"[21, 13] Guava code".to_owned()
}
fn length(&self) -> usize {
21
}
fn dimension(&self) -> usize {
13
}
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(21);
let stor = unsafe { error.get_storage_mut() };
let errbytes = map[&he.as_u64()];
debug_assert_eq!(errbytes.len(), 21 / 64 + if 21 % 64 != 0 { 1 } else { 0 });
stor.clear();
stor.extend_from_slice(&errbytes[..]);
unsafe { error.set_len(21) };
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(13);
Ok(codeword)
}
fn decode_slice(&self, c: &mut [u64]) {
init();
debug_assert_eq!(c[21 / 64] & !((1 << 21) - 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 = GuavaCode21_13.generator_matrix();
assert_eq!(code.ncols(), 21);
assert_eq!(code.nrows(), 13);
}
#[test]
fn test_decode_sample() {
let code = GuavaCode21_13;
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 = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, true, false, false, true, true, false, false, false, false, true, true, false, true, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, false, true, true, true, false, false, false, false, true, false, false, true, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, true, false, true, true, true, true, false, false, true, false, true, false, false, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, false, false, true, false, true, false, false, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, false, true, true, false, false, true, true, false, true, true, true, true, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, false, true, true, false, false, true, true, false, true, false, true, true, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, true, true, false, true, true, true, false, false, false, true, true, false, false, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, false, true, true, false, true, true, true, false, false, false, true, true, false, false, true, true, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, false, true, false, false, true, true, false, false, true, false, true, true, true, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, true, false, false, true, true, false, true, true, false, true, true, true, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, true, false, true, true, true, true, true, true, false, false, false, false, true, false, false, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, false, true, false, true, true, true, true, false, false, false, true, true, false, false, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, false, true, true, false, true, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, false, false, false, true, false, false, true, true, true, true, true, true, false, true, true, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, false, true, true, false, false, true, true, true, false, true, true, false, true, true, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, false, true, false, true, false, false, true, false, true, true, false, true, true, false, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, false, true, false, false, false, false, true, false, true, true, false, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, true, false, false, true, true, true, true, false, true, true, true, true, true, false, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, false, false, true, true, true, false, false, true, true, true, true, true, false, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, false, false, false, true, true, true, false, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, false, false, true, true, false, true, true, false, false, false, false, true, true, false, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, true, true, true, true, false, true, true, false, true, false, true, true, true, false, true, false, true, true, true, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, false, false, true, true, false, true, false, true, true, true, true, true, false, true, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, false, false, false, false, false, true, false, false, true, false, false, false, false, false, true, false, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, false, false, false, true, false, false, true, false, false, false, false, false, true, false, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, false, false, false, false, true, false, true, true, true, true, true, false, false, false, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, false, false, false, false, true, true, true, true, true, true, true, false, false, false, true, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, false, true, true, false, true, true, false, true, false, false, false, false, true, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, false, false, true, true, false, true, true, false, true, false, false, false, true, true, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, false, false, true, true, true, false, true, false, true, true, true, false, false, true, false, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, false, false, true, true, true, false, true, false, false, true, true, false, false, true, false, true, false, false, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, true, true, false, true, true, false, false, false, true, false, false, false, false, true, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[true, true, false, true, true, true, false, true, true, false, false, false, true, true, false, true, false, true, false, false, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, false, true, false, false, false, false, true, false, false, false, true, true, true, true, true, false, false, false]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, false, true, false, true, false, false, true, false, true, false, false, false, true, true, true, true, true, false, true, false]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[true, false, true, true, true, false, false, false, false, false, true, true, true, true, true, false, false, true, true, true, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, false, true, true, false, true, false, false, false, true, true, true, false, true, false, false, true, true, true, true]);
assert_eq!(code.decode_to_code(&randvec), Ok(codeword));
}
{
let code = GuavaCode21_13;
let randvec = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, false, false, false, false, false, true, true, true, true, true, false, false, false, false, false, true]);
let codeword = BinVector::from_bools(&[false, true, true, true, false, false, false, false, false, false, true, true, true, true, true, false, false, 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, false, false, false, true, false, false, true, false, false, false, true ]);
assert_eq!(vector, first_row.as_vector());
}
}