[BACK]Return to Q.c CVS log [TXT][DIR] Up to [local] / OpenXM_contrib2 / asir2018 / engine

Annotation of OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c, Revision 1.14

1.14    ! noro        1: /* $OpenXM: OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c,v 1.13 2019/03/18 07:00:33 noro Exp $ */
1.1       noro        2: #include "ca.h"
                      3: #include "gmp.h"
                      4: #include "base.h"
                      5: #include "inline.h"
                      6:
                      7: mpz_t ONEMPZ;
                      8: Z ONE;
                      9: int lf_lazy;
                     10: Z current_mod_lf;
                     11: int current_mod_lf_size;
                     12: gmp_randstate_t GMP_RAND;
                     13:
1.9       noro       14: #define F4_INTRAT_PERIOD 4
1.6       noro       15:
                     16: extern int DP_Print;
                     17:
1.1       noro       18: void isqrtz(Z a,Z *r);
                     19: void bshiftz(Z a,int n,Z *r);
                     20:
                     21: void *gc_realloc(void *p,size_t osize,size_t nsize)
                     22: {
                     23:   return (void *)Risa_GC_realloc(p,nsize);
                     24: }
                     25:
                     26: void gc_free(void *p,size_t size)
                     27: {
                     28:   Risa_GC_free(p);
                     29: }
                     30:
                     31: void init_gmpq()
                     32: {
1.10      noro       33:   mp_set_memory_functions(Risa_GC_malloc,gc_realloc,gc_free);
1.1       noro       34:
                     35:   mpz_init(ONEMPZ); mpz_set_ui(ONEMPZ,1); MPZTOZ(ONEMPZ,ONE);
                     36:   gmp_randinit_default(GMP_RAND);
                     37: }
                     38:
1.7       noro       39: void printexpr(VL,Obj);
                     40:
1.3       noro       41: void pmat(Z **a,int row,int col)
                     42: {
                     43:   int i,j;
                     44:
                     45:   for ( i = 0; i < row; i++, printf("\n") )
                     46:     for ( j = 0; j < col; j++, printf(" ") )
1.7       noro       47:       printexpr(CO,(Obj)a[i][j]);
1.3       noro       48:   printf("\n");
                     49: }
                     50:
1.1       noro       51: Z utoz(unsigned int u)
                     52: {
                     53:   mpz_t z;
                     54:   Z r;
                     55:
                     56:   if ( !u ) return 0;
                     57:   mpz_init(z); mpz_set_ui(z,u); MPZTOZ(z,r); return r;
                     58: }
                     59:
                     60: Z stoz(int s)
                     61: {
                     62:   mpz_t z;
                     63:   Z r;
                     64:
                     65:   if ( !s ) return 0;
                     66:   mpz_init(z); mpz_set_si(z,s); MPZTOZ(z,r); return r;
                     67: }
                     68:
                     69: int sgnz(Z z)
                     70: {
                     71:   if ( !z ) return 0;
                     72:   else return mpz_sgn(BDY(z));
                     73: }
                     74:
                     75: void nmq(Q q,Z *r)
                     76: {
                     77:   if ( !q ) *r = 0;
                     78:   else if ( INT(q) ) *r = (Z)q;
                     79:   else {
                     80:     MPZTOZ(mpq_numref(BDY(q)),*r);
                     81:   }
                     82: }
                     83:
                     84: void dnq(Q q,Z *r)
                     85: {
                     86:   if ( !q ) *r = 0;
                     87:   else if ( INT(q) ) *r = ONE;
                     88:   else {
                     89:     MPZTOZ(mpq_denref(BDY(q)),*r);
                     90:   }
                     91: }
                     92:
                     93: int sgnq(Q q)
                     94: {
                     95:   if ( !q ) return 0;
                     96:   else if ( q->z ) return mpz_sgn(BDY((Z)q));
                     97:   else return mpz_sgn(mpq_numref(BDY(q)));
                     98: }
                     99:
                    100: Q mpqtozq(mpq_t a)
                    101: {
                    102:   Z z;
                    103:   Q q;
                    104:
                    105:   if ( INTMPQ(a) ) {
                    106:     MPZTOZ(mpq_numref(a),z); return (Q)z;
                    107:   } else {
                    108:     MPQTOQ(a,q); return q;
                    109:   }
                    110: }
                    111:
                    112: void dupz(Z a,Z *b)
                    113: {
                    114:   mpz_t t;
                    115:
                    116:   if ( !a ) *b = a;
                    117:   else {
                    118:     mpz_init(t); mpz_set(t,BDY(a)); MPZTOZ(t,*b);
                    119:   }
                    120: }
                    121:
                    122: int n_bits_z(Z a)
                    123: {
                    124:   return a ? mpz_sizeinbase(BDY(a),2) : 0;
                    125: }
                    126:
                    127: void addz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    128: {
                    129:   mpz_t t;
                    130:   int s1,s2;
                    131:
                    132:   if ( !n1 ) *nr = n2;
                    133:   else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    134:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    135:     error("addz : invalid argument");
                    136:   else {
                    137:     mpz_init(t); mpz_add(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    138:   }
                    139: }
                    140:
                    141: void subz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    142: {
                    143:   mpz_t t;
                    144:
                    145:   if ( !n1 ) {
                    146:     if ( !n2 )
                    147:       *nr = 0;
                    148:     else
                    149:       chsgnz(n2,nr);
                    150:   } else if ( !n2 )
                    151:     *nr = n1;
                    152:   else if ( n1 == n2 )
                    153:     *nr = 0;
                    154:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    155:     error("subz : invalid argument");
                    156:   else {
                    157:     mpz_init(t); mpz_sub(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    158:   }
                    159: }
                    160:
                    161: void mulz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    162: {
                    163:   mpz_t t;
                    164:
                    165:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    166:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    167:     error("mulz : invalid argument");
                    168:   else if ( UNIQ(n1) ) *nr = n2;
                    169:   else if ( UNIQ(n2) ) *nr = n1;
                    170:   else if ( MUNIQ(n1) ) chsgnz(n2,nr);
                    171:   else if ( MUNIQ(n2) ) chsgnz(n1,nr);
                    172:   else {
                    173:     mpz_init(t); mpz_mul(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    174:   }
                    175: }
                    176:
                    177: /* nr += n1*n2 */
                    178:
                    179: void muladdtoz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    180: {
1.3       noro      181: #if 0
1.1       noro      182:   Z t;
                    183:
                    184:   if ( n1 && n2 ) {
                    185:         if ( !(*nr) ) {
                    186:           NEWZ(t); mpz_init(BDY(t)); *nr = t;
                    187:         }
                    188:         mpz_addmul(BDY(*nr),BDY(n1),BDY(n2));
1.2       noro      189:         if ( !mpz_sgn(BDY(*nr)) )
                    190:           *nr = 0;
1.3       noro      191:   }
1.2       noro      192: #else
                    193:   Z t,s;
                    194:
                    195:   mulz(n1,n2,&t); addz(*nr,t,&s); *nr = s;
                    196: #endif
1.1       noro      197: }
                    198:
                    199: /* nr += n1*u */
                    200:
                    201: void mul1addtoz(Z n1,long u,Z *nr)
                    202: {
1.3       noro      203: #if 0
1.1       noro      204:   Z t;
                    205:
                    206:   if ( n1 && u ) {
                    207:         if ( !(*nr) ) {
                    208:           NEWZ(t); mpz_init(BDY(t)); *nr = t;
                    209:         }
                    210:         if ( u >= 0 )
                    211:           mpz_addmul_ui(BDY(*nr),BDY(n1),(unsigned long)u);
                    212:         else
                    213:           mpz_submul_ui(BDY(*nr),BDY(n1),(unsigned long)(-u));
1.2       noro      214:         if ( !mpz_sgn(BDY(*nr)) )
                    215:           *nr = 0;
1.1       noro      216:     }
1.3       noro      217: #else
                    218:   Z t,s;
                    219:
                    220:   mul1z(n1,u,&t); addz(*nr,t,&s); *nr = s;
                    221: #endif
1.1       noro      222: }
                    223:
                    224: void mul1z(Z n1,long n2,Z *nr)
                    225: {
                    226:   mpz_t t;
                    227:
                    228:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    229:   else {
                    230:     mpz_init(t); mpz_mul_si(t,BDY(n1),n2); MPZTOZ(t,*nr);
                    231:   }
                    232: }
                    233:
                    234: void divz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    235: {
                    236:   mpz_t t;
                    237:   mpq_t a, b, q;
                    238:
                    239:   if ( !n2 ) {
                    240:     error("division by 0");
                    241:     *nq = 0;
                    242:   } else if ( !n1 )
                    243:     *nq = 0;
                    244:   else if ( n1 == n2 ) {
                    245:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq);
                    246:   } else {
                    247:     MPZTOMPQ(BDY(n1),a); MPZTOMPQ(BDY(n2),b);
                    248:     mpq_init(q); mpq_div(q,a,b); *nq = (Z)mpqtozq(q);
                    249:   }
                    250: }
                    251:
                    252: void remz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    253: {
                    254:   mpz_t r;
                    255:
                    256:   if ( !n2 ) {
                    257:     error("division by 0");
                    258:     *nr = 0;
                    259:   } else if ( !n1 || n1 == n2 )
                    260:     *nr = 0;
                    261:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    262:     error("remz : invalid argument");
                    263:   else {
                    264:     mpz_init(r);
                    265:     mpz_mod(r,BDY(n1),BDY(n2));
                    266:     if ( !mpz_sgn(r) ) *nr = 0;
                    267:     else MPZTOZ(r,*nr);
                    268:   }
                    269: }
                    270:
                    271: void divqrz(Z n1,Z n2,Z *nq,Z *nr)
                    272: {
                    273:   mpz_t t, a, b, q, r;
                    274:
                    275:   if ( !n2 ) {
                    276:     error("division by 0");
                    277:     *nq = 0; *nr = 0;
                    278:   } else if ( !n1 ) {
                    279:     *nq = 0; *nr = 0;
                    280:   } else if ( !n1->z || !n2->z )
                    281:     error("divqrz : invalid argument");
                    282:   else if ( n1 == n2 ) {
                    283:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq); *nr = 0;
                    284:   } else {
                    285:     mpz_init(q); mpz_init(r);
                    286:     mpz_fdiv_qr(q,r,BDY(n1),BDY(n2));
                    287:     if ( !mpz_sgn(q) ) *nq = 0;
                    288:     else MPZTOZ(q,*nq);
                    289:     if ( !mpz_sgn(r) ) *nr = 0;
                    290:     else MPZTOZ(r,*nr);
                    291:   }
                    292: }
                    293:
                    294: void divsz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    295: {
                    296:   mpz_t t;
                    297:   mpq_t a, b, q;
                    298:
                    299:   if ( !n2 ) {
                    300:     error("division by 0");
                    301:     *nq = 0;
                    302:   } else if ( !n1 )
                    303:     *nq = 0;
                    304:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    305:     error("divsz : invalid argument");
                    306:   else if ( n1 == n2 ) {
                    307:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq);
                    308:   } else {
                    309:     mpz_init(t); mpz_divexact(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nq);
                    310:   }
                    311: }
                    312:
                    313: void chsgnz(Z n,Z *nr)
                    314: {
                    315:   mpz_t t;
                    316:
                    317:   if ( !n )
                    318:     *nr = 0;
                    319:   else if ( !n->z )
                    320:     error("chsgnz : invalid argument");
                    321:   else {
                    322:     t[0] = BDY(n)[0]; mpz_neg(t,t); MPZTOZ(t,*nr);
                    323:   }
                    324: }
                    325:
                    326: void absz(Z n,Z *nr)
                    327: {
                    328:   if ( !n ) *nr = 0;
                    329:   else if ( !n->z )
                    330:     error("absz : invalid argument");
                    331:   else if ( sgnz(n) < 0 ) chsgnz(n,nr);
                    332:   else *nr = n;
                    333: }
                    334:
                    335: int evenz(Z n)
                    336: {
                    337:   return !n ? 1 : mpz_even_p(BDY(n));
                    338: }
                    339:
                    340: int smallz(Z n)
                    341: {
                    342:   if ( !n ) return 1;
                    343:   else if ( INT(n) && mpz_fits_sint_p(BDY(n)) ) return 1;
                    344:   else return 0;
                    345: }
                    346:
                    347: void pwrz(Z n1,Z n,Z *nr)
                    348: {
                    349:   mpq_t t,q;
                    350:   mpz_t z;
                    351:   Q p,r;
                    352:
                    353:   if ( !n || UNIQ(n1) ) *nr = ONE;
                    354:   else if ( !n1 ) *nr = 0;
                    355:   else if ( !n->z || !n1->z )
                    356:     error("pwrz : invalid argument");
                    357:   else if ( MUNIQ(n1) ) {
                    358:     if ( mpz_even_p(BDY((Z)n)) ) *nr = ONE;
                    359:     else *nr = n1;
                    360:   } else if ( !smallz(n) ) {
                    361:     error("exponent too big."); *nr = 0;
                    362:   } else if ( n1->z && mpz_sgn(BDY((Z)n))>0 ) {
1.5       noro      363:     mpz_init(z); mpz_pow_ui(z,BDY(n1),ZTOS(n)); MPZTOZ(z,*nr);
1.1       noro      364:   } else {
                    365:     MPZTOMPQ(BDY(n1),q); MPQTOQ(q,r);
                    366:     pwrq(r,(Q)n,&p); *nr = (Z)p;
                    367:   }
                    368: }
                    369:
                    370: int cmpz(Z q1,Z q2)
                    371: {
                    372:   int sgn;
                    373:
                    374:   if ( !q1 ) {
                    375:     if ( !q2 )
                    376:       return 0;
                    377:     else
                    378:       return -mpz_sgn(BDY(q2));
                    379:   } else if ( !q2 )
                    380:     return mpz_sgn(BDY(q1));
                    381:   else if ( !q1->z || !q2->z )
                    382:     error("mpqz : invalid argument");
                    383:   else if ( (sgn = mpz_sgn(BDY(q1))) != mpz_sgn(BDY(q2)) )
                    384:       return sgn;
                    385:   else {
                    386:     sgn = mpz_cmp(BDY(q1),BDY(q2));
                    387:     if ( sgn > 0 ) return 1;
                    388:     else if ( sgn < 0 ) return -1;
                    389:     else return 0;
                    390:   }
                    391: }
                    392:
                    393: void gcdz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    394: {
                    395:   mpz_t t;
                    396:
                    397:   if ( !n1 ) *nq = n2;
                    398:   else if ( !n2 ) *nq = n1;
                    399:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    400:     error("gcdz : invalid argument");
                    401:   else {
                    402:     mpz_init(t); mpz_gcd(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    403:     MPZTOZ(t,*nq);
                    404:   }
                    405: }
                    406:
                    407: void invz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    408: {
                    409:   mpz_t t;
                    410:
                    411:   if ( !n1 || !n2 || !n1->z || !n2->z )
                    412:     error("invz : invalid argument");
                    413:   mpz_init(t); mpz_invert(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    414:   MPZTOZ(t,*nq);
                    415: }
                    416:
                    417: void lcmz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    418: {
                    419:   Z g,t;
                    420:
                    421:   if ( !n1 || !n2 ) *nq = 0;
                    422:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    423:     error("lcmz : invalid argument");
                    424:   else {
                    425:     gcdz(n1,n2,&g); divsz(n1,g,&t);
                    426:     mulz(n2,t,nq);
                    427:   }
                    428: }
                    429:
                    430: void gcdvz(VECT v,Z *q)
                    431: {
                    432:   int n,i;
                    433:   Z *b;
                    434:   Z g,g1;
                    435:
                    436:   n = v->len;
                    437:   b = (Z *)v->body;
                    438:   g = b[0];
                    439:   for ( i = 1; i < n; i++ ) {
                    440:     gcdz(g,b[i],&g1); g = g1;
                    441:   }
                    442:   *q = g;
                    443: }
                    444:
                    445: void gcdvz_estimate(VECT v,Z *q)
                    446: {
                    447:   int n,m,i;
                    448:   Z s,t,u;
                    449:   Z *b;
                    450:
                    451:   n = v->len;
                    452:   b = (Z *)v->body;
                    453:   if ( n == 1 ) {
                    454:     if ( mpz_sgn(BDY(b[0]))<0 ) chsgnz(b[0],q);
                    455:     else *q = b[0];
                    456:   }
                    457:   m = n/2;
                    458:   for ( i = 0, s = 0; i < m; i++ ) {
                    459:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(s,b[i],&u);
                    460:     else addz(s,b[i],&u);
                    461:     s = u;
                    462:   }
1.4       noro      463:   for ( t = 0; i < n; i++ ) {
1.1       noro      464:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(t,b[i],&u);
                    465:     else addz(t,b[i],&u);
                    466:     t = u;
                    467:   }
                    468:   gcdz(s,t,q);
                    469: }
                    470:
1.4       noro      471: void gcdv_mpz_estimate(mpz_t g,mpz_t *b,int n)
                    472: {
                    473:   int m,m2,i,j;
                    474:   mpz_t s,t;
                    475:
                    476:   mpz_init(g);
                    477:   for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    478:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) m++;
                    479:   if ( !m ) {
                    480:     mpz_set_ui(g,0);
                    481:     return;
                    482:   }
                    483:   if ( m == 1 ) {
                    484:     for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    485:       if ( mpz_sgn(b[i]) ) break;
                    486:     if ( mpz_sgn(b[i])<0 ) mpz_neg(g,b[i]);
                    487:     else mpz_set(g,b[i]);
                    488:     return ;
                    489:   }
                    490:   m2 = m/2;
                    491:   mpz_init_set_ui(s,0);
                    492:   for ( i = j = 0; j < m2; i++ ) {
                    493:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    494:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    495:         mpz_sub(s,s,b[i]);
                    496:       else
                    497:         mpz_add(s,s,b[i]);
                    498:       j++;
                    499:     }
                    500:   }
                    501:   mpz_init_set_ui(t,0);
                    502:   for ( ; i < n; i++ ) {
                    503:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    504:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    505:         mpz_sub(t,t,b[i]);
                    506:       else
                    507:         mpz_add(t,t,b[i]);
                    508:     }
                    509:   }
                    510:   mpz_gcd(g,s,t);
                    511: }
                    512:
                    513:
1.1       noro      514: void factorialz(unsigned int n,Z *nr)
                    515: {
                    516:   mpz_t a;
                    517:   mpz_init(a);
1.13      noro      518:   mpz_fac_ui(a,(unsigned long)n);
1.1       noro      519:   MPZTOZ(a,*nr);
                    520: }
                    521:
                    522: void randomz(int blen,Z *nr)
                    523: {
                    524:   mpz_t z;
                    525:
                    526:   mpz_init(z);
                    527:   mpz_urandomb(z,GMP_RAND,blen);
                    528:   MPZTOZ(z,*nr);
                    529: }
                    530:
                    531: int tstbitz(Z n,int k)
                    532: {
                    533:    if ( !n || !n->z )
                    534:     error("tstbitz : invalid argument");
                    535:    return !n ? 0 : mpz_tstbit(BDY(n),k);
                    536: }
                    537:
                    538: void addq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    539: {
                    540:   mpq_t q1,q2,t;
                    541:
                    542:   if ( !n1 ) *nr = n2;
                    543:   else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    544:   else if ( n1->z && n2->z )
                    545:     addz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    546:   else {
                    547:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    548:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    549:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    550:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    551:     mpq_init(t); mpq_add(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    552:   }
                    553: }
                    554:
                    555: void subq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    556: {
                    557:   mpq_t q1,q2,t;
                    558:
                    559:   if ( !n1 ) {
                    560:     if ( !n2 ) *nr = 0;
                    561:     else if ( n1->z ) chsgnz((Z)n1,(Z *)nr);
                    562:     else {
                    563:         mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n2)); MPQTOQ(t,*nr);
                    564:       }
                    565:   } else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    566:   else if ( n1 == n2 ) *nr = 0;
                    567:   else if ( n1->z && n2->z )
                    568:     subz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    569:   else {
                    570:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    571:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    572:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    573:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    574:     mpq_init(t); mpq_sub(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    575:   }
                    576: }
                    577:
                    578: void mulq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    579: {
                    580:   mpq_t t,q1,q2;
                    581:
                    582:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    583:   else if ( n1->z && n2->z )
                    584:     mulz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    585:   else {
                    586:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    587:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    588:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    589:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    590:     mpq_init(t); mpq_mul(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    591:   }
                    592: }
                    593:
                    594: void divq(Q n1,Q n2,Q *nq)
                    595: {
                    596:   mpq_t t,q1,q2;
                    597:
                    598:   if ( !n2 ) {
                    599:     error("division by 0");
                    600:     *nq = 0;
                    601:     return;
                    602:   } else if ( !n1 ) *nq = 0;
                    603:   else if ( n1 == n2 ) *nq = (Q)ONE;
                    604:   else {
                    605:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    606:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    607:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    608:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    609:     mpq_init(t); mpq_div(t,q1,q2); *nq = mpqtozq(t);
                    610:   }
                    611: }
                    612:
                    613: void invq(Q n,Q *nr)
                    614: {
                    615:   Z nm,dn;
                    616:
                    617:   if ( INT(n) )
                    618:     divq((Q)ONE,n,nr);
                    619:   else {
                    620:     nmq(n,&nm);
                    621:     dnq(n,&dn);
                    622:     divq((Q)dn,(Q)nm,nr);
                    623:   }
                    624: }
                    625:
                    626: void chsgnq(Q n,Q *nr)
                    627: {
                    628:   mpq_t t;
                    629:
                    630:   if ( !n ) *nr = 0;
                    631:   else if (n->z ) chsgnz((Z)n,(Z *)nr);
                    632:   else {
                    633:     mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n)); MPQTOQ(t,*nr);
                    634:   }
                    635: }
                    636:
                    637: void absq(Q n,Q *nr)
                    638: {
                    639:   if ( !n ) *nr = 0;
                    640:   else if ( n->z ) absz((Z)n,(Z *)nr);
                    641:   else if ( sgnq(n) < 0 ) chsgnq(n,nr);
                    642:   else *nr = n;
                    643: }
                    644:
                    645: void pwrq(Q n1,Q n,Q *nr)
                    646: {
                    647:   int e;
                    648:   mpz_t nm,dn;
                    649:   mpq_t t;
                    650:
                    651:   if ( !n || UNIQ((Z)n1) || UNIQ(n1) ) *nr = (Q)ONE;
                    652:   else if ( !n1 ) *nr = 0;
                    653:   else if ( !INT(n) ) {
                    654:     error("can't calculate fractional power."); *nr = 0;
                    655:   } else if ( !smallz((Z)n) ) {
                    656:     error("exponent too big."); *nr = 0;
                    657:   } else {
1.5       noro      658:     e = ZTOS(n);
1.1       noro      659:     if ( e < 0 ) {
                    660:       e = -e;
                    661:       if ( n1->z ) {
                    662:         nm[0] = ONEMPZ[0];
                    663:         dn[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    664:       } else {
                    665:         nm[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    666:         dn[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    667:       }
                    668:     } else {
                    669:       if ( n1->z ) {
                    670:         nm[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    671:         dn[0] = ONEMPZ[0];
                    672:       } else {
                    673:         nm[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    674:         dn[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    675:       }
                    676:     }
                    677:     mpq_init(t);
                    678:     mpz_pow_ui(mpq_numref(t),nm,e); mpz_pow_ui(mpq_denref(t),dn,e);
                    679:     *nr = mpqtozq(t);
                    680:   }
                    681: }
                    682:
                    683: int cmpq(Q n1,Q n2)
                    684: {
                    685:   mpq_t q1,q2;
                    686:   int sgn;
                    687:
                    688:   if ( !n1 ) {
                    689:     if ( !n2 ) return 0;
                    690:     else return (n2->z) ? -mpz_sgn(BDY((Z)n2)) : -mpq_sgn(BDY(n2));
                    691:   } if ( !n2 ) return (n1->z) ? mpz_sgn(BDY((Z)n1)) : mpq_sgn(BDY(n1));
                    692:   else if ( n1->z && n2->z )
                    693:     return cmpz((Z)n1,(Z)n2);
                    694:   else if ( (sgn = mpq_sgn(BDY(n1))) != mpq_sgn(BDY(n2)) ) return sgn;
                    695:   else {
                    696:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    697:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    698:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    699:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    700:     sgn = mpq_cmp(q1,q2);
                    701:     if ( sgn > 0 ) return 1;
                    702:     else if ( sgn < 0 ) return -1;
                    703:     else return 0;
                    704:   }
                    705: }
                    706:
                    707: /* t = [nC0 nC1 ... nCn] */
                    708:
                    709: void mkbc(int n,Z *t)
                    710: {
                    711:   int i;
                    712:   Z c,d,iq;
                    713:
                    714:   for ( t[0] = ONE, i = 1; i <= n/2; i++ ) {
1.5       noro      715:     STOZ(n-i+1,c); mulz(t[i-1],c,&d);
                    716:     STOZ(i,iq); divsz(d,iq,&t[i]);
1.1       noro      717:   }
                    718:   for ( ; i <= n; i++ )
                    719:     t[i] = t[n-i];
                    720: }
                    721:
                    722: /*
                    723:  *  Dx^k*x^l = W(k,l,0)*x^l*Dx^k+W(k,l,1)*x^(l-1)*x^(k-1)*+...
                    724:  *
                    725:  *  t = [W(k,l,0) W(k,l,1) ... W(k,l,min(k,l)]
                    726:  *  where W(k,l,i) = i! * kCi * lCi
                    727:  */
                    728:
                    729: /* mod m table */
                    730: /* XXX : should be optimized */
                    731:
                    732: void mkwcm(int k,int l,int m,int *t)
                    733: {
                    734:   int i,n;
                    735:   Z *s;
                    736:
                    737:   n = MIN(k,l);
                    738:   s = (Z *)ALLOCA((n+1)*sizeof(Q));
                    739:   mkwc(k,l,s);
                    740:   for ( i = 0; i <= n; i++ ) {
                    741:     t[i] = remqi((Q)s[i],m);
                    742:   }
                    743: }
                    744:
                    745: void mkwc(int k,int l,Z *t)
                    746: {
                    747:   mpz_t a,b,q,nm,z,u;
                    748:   int i,n;
                    749:
                    750:   n = MIN(k,l);
                    751:   mpz_init_set_ui(z,1);
                    752:   mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[0]);
                    753:   mpz_init(a); mpz_init(b); mpz_init(nm);
                    754:   for ( i = 1; i <= n; i++ ) {
                    755:     mpz_set_ui(a,k-i+1); mpz_set_ui(b,l-i+1); mpz_mul(nm,a,b);
                    756:     mpz_mul(z,BDY(t[i-1]),nm); mpz_fdiv_q_ui(z,z,i);
                    757:     mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[i]);
                    758:   }
                    759: }
                    760:
                    761: void lgp(P p,Z *g,Z *l);
                    762:
                    763: void ptozp(P p,int sgn,Q *c,P *pr)
                    764: {
                    765:   Z nm,dn;
                    766:
                    767:   if ( !p ) {
                    768:     *c = 0; *pr = 0;
                    769:   } else {
                    770:     lgp(p,&nm,&dn);
                    771:     divz(nm,dn,(Z *)c);
                    772:     divsp(CO,p,(P)*c,pr);
                    773:   }
                    774: }
                    775:
                    776: void lgp(P p,Z *g,Z *l)
                    777: {
                    778:   DCP dc;
                    779:   Z g1,g2,l1,l2,l3,l4;
                    780:
                    781:   if ( NUM(p) ) {
                    782:     if ( ((Q)p)->z ) {
                    783:       MPZTOZ(BDY((Z)p),*g);
                    784:       *l = ONE;
                    785:     } else {
                    786:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY((Q)p)),*g);
                    787:       MPZTOZ(mpq_denref(BDY((Q)p)),*l);
                    788:     }
                    789:   } else {
                    790:     dc = DC(p); lgp(COEF(dc),g,l);
                    791:     for ( dc = NEXT(dc); dc; dc = NEXT(dc) ) {
                    792:       lgp(COEF(dc),&g1,&l1); gcdz(*g,g1,&g2); *g = g2;
                    793:       gcdz(*l,l1,&l2); mulz(*l,l1,&l3); divz(l3,l2,l);
                    794:     }
                    795:   }
                    796: }
                    797:
                    798: void qltozl(Q *w,int n,Z *dvr)
                    799: {
                    800:   Z nm,dn;
                    801:   Z g,g1,l1,l2,l3;
                    802:   Q c;
                    803:   int i;
                    804:   struct oVECT v;
                    805:
                    806:   for ( i = 0; i < n; i++ )
                    807:     if ( w[i] && !w[i]->z )
                    808:       break;
                    809:   if ( i == n ) {
                    810:     v.id = O_VECT; v.len = n; v.body = (pointer *)w;
                    811:     gcdvz(&v,dvr); return;
                    812:   }
                    813:   for ( i = 0; !w[i]; i++ );
                    814:   c = w[i];
                    815:   if ( !c->z ) {
                    816:     MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),nm); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),dn);
                    817:   } else {
                    818:     MPZTOZ(BDY((Z)c),nm); dn = ONE;
                    819:   }
                    820:   for ( i++; i < n; i++ ) {
                    821:     c = w[i];
                    822:     if ( !c ) continue;
                    823:     if ( !c->z ) {
                    824:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),g1); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),l1);
                    825:     } else {
                    826:       MPZTOZ(BDY((Z)c),g1); l1 = ONE;
                    827:     }
                    828:     gcdz(nm,g1,&g); nm = g;
                    829:     gcdz(dn,l1,&l2); mulz(dn,l1,&l3); divz(l3,l2,&dn);
                    830:   }
                    831:   divz(nm,dn,dvr);
                    832: }
                    833:
                    834: int z_bits(Q q)
                    835: {
                    836:   if ( !q ) return 0;
                    837:   else if ( q->z ) return mpz_sizeinbase(BDY((Z)q),2);
                    838:   else
                    839:     return mpz_sizeinbase(mpq_numref(BDY(q)),2)
                    840:       + mpz_sizeinbase(mpq_denref(BDY(q)),2);
                    841: }
                    842:
                    843: int zp_mag(P p)
                    844: {
                    845:   int s;
                    846:   DCP dc;
                    847:
                    848:   if ( !p ) return 0;
                    849:   else if ( OID(p) == O_N ) return z_bits((Q)p);
                    850:   else {
                    851:     for ( dc = DC(p), s = 0; dc; dc = NEXT(dc) ) s += zp_mag(COEF(dc));
                    852:     return s;
                    853:   }
                    854: }
                    855:
                    856: void makesubstz(VL v,NODE *s)
                    857: {
                    858:   NODE r,r0;
                    859:   Z q;
                    860:   unsigned int n;
                    861:
                    862:   for ( r0 = 0; v; v = NEXT(v) ) {
                    863:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)v->v;
                    864: #if defined(_PA_RISC1_1)
                    865:     n = mrand48()&BMASK; q = utoz(n);
                    866: #else
                    867:     n = random(); q = utoz(n);
                    868: #endif
                    869:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)q;
                    870:   }
                    871:   if ( r0 ) NEXT(r) = 0;
                    872:   *s = r0;
                    873: }
                    874:
                    875: unsigned int remqi(Q a,unsigned int mod)
                    876: {
                    877:   unsigned int c,nm,dn;
                    878:   mpz_t r;
                    879:
                    880:   if ( !a ) return 0;
                    881:   else if ( a->z ) {
                    882:     mpz_init(r);
                    883:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                    884:   } else {
                    885:     mpz_init(r);
                    886:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                    887:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                    888:     dn = invm(dn,mod);
                    889:     DMAR(nm,dn,0,mod,c);
                    890:   }
                    891:   return c;
                    892: }
                    893:
                    894: int generic_gauss_elim(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                    895: {
                    896:   int **wmat;
                    897:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                    898:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                    899:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                    900:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv;
                    901:   MAT r,crmat;
                    902:   int ret;
1.8       noro      903:   MAT mat2,nm2;
                    904:   Z dn2;
                    905:   int *rind2,*cind2;
                    906:   int ret2;
1.1       noro      907:
1.6       noro      908: #if SIZEOF_LONG == 8
1.8       noro      909:   ret = generic_gauss_elim64(mat,nm,dn,rindp,cindp);
                    910:   return ret;
1.6       noro      911: #endif
1.1       noro      912:   bmat = (Z **)mat->body;
                    913:   row = mat->row; col = mat->col;
                    914:   wmat = (int **)almat(row,col);
                    915:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    916:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    917:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                    918:     if ( DP_Print ) {
                    919:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                    920:     }
                    921:     md = get_lprime(ind);
                    922:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                    923:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    924:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                    925:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                    926:     if ( !ind ) {
                    927: RESET:
                    928:       m1 = utoz(md);
                    929:       rank0 = rank;
                    930:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                    931:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                    932:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                    933:       tmat = (Z **)crmat->body;
                    934:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    935:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    936:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                    937:     } else {
                    938:       if ( rank < rank0 ) {
                    939:         if ( DP_Print ) {
                    940:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                    941:           fflush(asir_out);
                    942:         }
                    943:         continue;
                    944:       } else if ( rank > rank0 ) {
                    945:         if ( DP_Print ) {
                    946:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                    947:           fflush(asir_out);
                    948:         }
                    949:         goto RESET;
                    950:       } else {
                    951:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                    952:         if ( j < col ) {
                    953:           if ( DP_Print ) {
                    954:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                    955:             fflush(asir_out);
                    956:           }
                    957:           goto RESET;
                    958:         }
                    959:       }
                    960:
                    961:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                    962:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                    963:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    964:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    965:           if ( !colstat[j] ) {
                    966:             if ( tmi[k] ) {
                    967:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                    968:               t = remqi((Q)tmi[k],md);
                    969:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                    970:               else t = md-(t-wmi[j]);
                    971:               DMAR(t,inv,0,md,t1)
                    972:               u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                    973:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                    974:             } else if ( wmi[j] ) {
                    975:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                    976:               DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                    977:               u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                    978:             }
                    979:             k++;
                    980:           }
                    981:       m1 = m3;
                    982:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                    983:         ret = 0;
                    984:       else
                    985:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                    986:       if ( ret ) {
                    987:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                    988:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                    989:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                    990:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                    991:           else cind[l++] = j;
                    992:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                    993:           return rank;
                    994:       }
                    995:     }
                    996:   }
                    997: }
                    998:
                    999: int generic_gauss_elim2(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1000: {
                   1001:
                   1002:   MAT full;
                   1003:   Z **bmat,**b;
                   1004:   Z *bmi;
                   1005:   Z dn0;
                   1006:   int row,col,md,i,j,rank,ret;
                   1007:   int **wmat;
                   1008:   int *wmi;
                   1009:   int *colstat,*rowstat;
                   1010:
                   1011:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1012:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1013:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1014:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1015:   rowstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1016:   /* XXX */
                   1017:   md = get_lprime(0);
                   1018:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1019:     for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1020:       wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1021:   rank = generic_gauss_elim_mod2(wmat,row,col,md,colstat,rowstat);
                   1022:   b = (Z **)MALLOC(rank*sizeof(Z));
                   1023:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) b[i] = bmat[rowstat[i]];
                   1024:   NEWMAT(full); full->row = rank; full->col = col; full->body = (pointer **)b;
                   1025:   ret = generic_gauss_elim_full(full,nm,dn,rindp,cindp);
                   1026:   if ( !ret ) {
                   1027:     rank = generic_gauss_elim(mat,nm,&dn0,rindp,cindp);
                   1028:     for ( i = 0; i < rank; i++ ) dn[i] = dn0;
                   1029:   }
                   1030:   return rank;
                   1031: }
                   1032:
                   1033: int generic_gauss_elim_full(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1034: {
                   1035:   int **wmat;
                   1036:   int *stat;
                   1037:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi,*ri;
                   1038:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   1039:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1040:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv,h;
                   1041:   MAT r,crmat;
                   1042:   int ret,initialized,done;
                   1043:
                   1044:   initialized = 0;
                   1045:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1046:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1047:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1048:   stat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1049:   for ( i = 0; i < row; i++ ) stat[i] = 0;
                   1050:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1051:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1052:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1053:     if ( DP_Print ) {
                   1054:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1055:     }
                   1056:     md = get_lprime(ind);
                   1057:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1058:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1059:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1060:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1061:     if ( rank < row ) continue;
                   1062:     if ( !initialized ) {
                   1063:       m1 = utoz(md);
                   1064:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1065:       MKMAT(crmat,row,col-row);
                   1066:       MKMAT(r,row,col-row); *nm = r;
                   1067:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   1068:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1069:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1070:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                   1071:       initialized = 1;
                   1072:     } else {
                   1073:       for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   1074:       if ( j < col ) continue;
                   1075:
                   1076:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                   1077:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                   1078:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1079:         switch ( stat[i] ) {
                   1080:           case 1:
                   1081:             /* consistency check */
                   1082:             ri = (Z *)BDY(r)[i]; wmi = wmat[i];
                   1083:             for ( j = 0; j < col; j++ ) if ( colstat[j] ) break;
                   1084:             h = md-remqi((Q)dn[i],md);
                   1085:             for ( j++, k = 0; j < col; j++ )
                   1086:               if ( !colstat[j] ) {
                   1087:                 t = remqi((Q)ri[k],md);
                   1088:                 DMAR(wmi[i],h,t,md,t1);
                   1089:                 if ( t1 ) break;
                   1090:               }
                   1091:             if ( j == col ) { stat[i]++; break; }
                   1092:             else {
                   1093:               /* fall to the case 0 */
                   1094:               stat[i] = 0;
                   1095:             }
                   1096:           case 0:
                   1097:             tmi = tmat[i]; wmi = wmat[i];
                   1098:             for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1099:               if ( !colstat[j] ) {
                   1100:                 if ( tmi[k] ) {
                   1101:                 /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   1102:                   t = remqi((Q)tmi[k],md);
                   1103:                   if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   1104:                   else t = md-(t-wmi[j]);
                   1105:                   DMAR(t,inv,0,md,t1)
                   1106:                   u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                   1107:                   addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   1108:                 } else if ( wmi[j] ) {
                   1109:                 /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   1110:                   DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                   1111:                   u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   1112:                 }
                   1113:                 k++;
                   1114:               }
                   1115:             break;
                   1116:           case 2: default:
                   1117:             break;
                   1118:         }
                   1119:       m1 = m3;
                   1120:       if ( ind % 4 )
                   1121:         ret = 0;
                   1122:       else
                   1123:         ret = intmtoratm2(crmat,m1,*nm,dn,stat);
                   1124:       if ( ret ) {
                   1125:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1126:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-row)*sizeof(int));
                   1127:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1128:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   1129:           else cind[l++] = j;
                   1130:         return gensolve_check2(mat,*nm,dn,rind,cind);
                   1131:       }
                   1132:     }
                   1133:   }
                   1134: }
                   1135:
                   1136: int generic_gauss_elim_direct(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp){
                   1137:   Z **bmat,*s;
                   1138:   Z u,v,w,x,d,t,y;
                   1139:   int row,col,i,j,k,l,m,rank;
                   1140:   int *colstat,*colpos,*cind;
                   1141:   MAT r,in;
                   1142:
                   1143:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1144:   MKMAT(in,row,col);
                   1145:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1146:     for ( j = 0; j < col; j++ ) in->body[i][j] = mat->body[i][j];
                   1147:   bmat = (Z **)in->body;
                   1148:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1149:   *rindp = colpos = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1150:   for ( j = 0, rank = 0, d = ONE; j < col; j++ ) {
                   1151:     for ( i = rank; i < row && !bmat[i][j]; i++  );
                   1152:     if ( i == row ) { colstat[j] = 0; continue; }
                   1153:     else { colstat[j] = 1; colpos[rank] = j; }
                   1154:     if ( i != rank )
                   1155:       for ( k = j; k < col; k++ ) {
                   1156:         t = bmat[i][k]; bmat[i][k] = bmat[rank][k]; bmat[rank][k] = t;
                   1157:       }
                   1158:     for ( i = rank+1, v = bmat[rank][j]; i < row; i++ )
                   1159:       for ( k = j, u = bmat[i][j]; k < col; k++ ) {
                   1160:         mulz(bmat[i][k],v,&w); mulz(bmat[rank][k],u,&x);
                   1161:         subz(w,x,&y); divsz(y,d,&bmat[i][k]);
                   1162:       }
                   1163:     d = v; rank++;
                   1164:   }
                   1165:   *dn = d;
                   1166:   s = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1167:   for ( i = rank-1; i >= 0; i-- ) {
                   1168:     for ( k = colpos[i]; k < col; k++ ) mulz(bmat[i][k],d,&s[k]);
                   1169:     for ( m = rank-1; m > i; m-- ) {
                   1170:       for ( k = colpos[m], u = bmat[i][k]; k < col; k++ ) {
                   1171:         mulz(bmat[m][k],u,&w); subz(s[k],w,&x); s[k] = x;
                   1172:       }
                   1173:     }
                   1174:     for ( k = colpos[i], u = bmat[i][k]; k < col; k++ )
                   1175:       divz(s[k],u,&bmat[i][k]);
                   1176:   }
                   1177:   *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   1178:   MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   1179:   for ( j = 0, k = 0; j < col; j++ )
                   1180:     if ( !colstat[j] ) {
                   1181:       cind[k] = j;
                   1182:       for ( i = 0; i < rank; i++ ) r->body[i][k] = bmat[i][j];
                   1183:       k++;
                   1184:     }
                   1185:   return rank;
                   1186: }
                   1187:
1.8       noro     1188: int mpz_intmtoratm(mpz_t **mat,int row,int col,mpz_t md,mpz_t **nm,mpz_t dn)
                   1189: {
                   1190:   mpz_t t,s,b,u,nm1,dn1;
                   1191:   int i,j,k,l,ret;
                   1192:   mpz_t *mi,*nmk;
                   1193:
                   1194:   if ( UNIMPZ(md) )
                   1195:     return 0;
                   1196:   mpz_init(t); mpz_init(s); mpz_init(b); mpz_init(u);
                   1197:   mpz_init(nm1); mpz_init(dn1);
                   1198:   mpz_fdiv_q_2exp(t,md,1); mpz_sqrt(s,t); mpz_fdiv_q_2exp(b,s,64);
                   1199:   if ( !mpz_sgn(b) ) mpz_set_ui(b,1);
                   1200:   mpz_set_ui(dn,1);
                   1201:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1202:     for ( j = 0, mi = mat[i]; j < col; j++ )
                   1203:       if ( mpz_sgn(mi[j]) ) {
                   1204:         mpz_mul(s,mi[j],dn);
                   1205:         mpz_mod(u,s,md);
                   1206:         ret = mpz_inttorat(u,md,b,nm1,dn1);
                   1207:         if ( !ret )
                   1208:           return 0;
                   1209:         else {
                   1210:           if ( !UNIMPZ(dn1) ) {
                   1211:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1212:               for ( l = 0, nmk = nm[k]; l < col; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1213:             for ( l = 0, nmk = nm[i]; l < j; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1214:           }
                   1215:           mpz_set(nm[i][j],nm1);
                   1216:           mpz_mul(dn,dn,dn1);
                   1217:         }
                   1218:       }
                   1219:   return 1;
                   1220: }
                   1221:
1.1       noro     1222: int intmtoratm(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn)
                   1223: {
                   1224:   Z t,s,b,dn0,dn1,nm1,q,u,unm,udn,dmy;
                   1225:   int i,j,k,l,row,col,sgn,ret;
                   1226:   Z **rmat,**tmat,*tmi,*nmk;
                   1227:
                   1228:   if ( UNIQ(md) )
                   1229:     return 0;
                   1230:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1231:   bshiftz(md,1,&t);
1.11      noro     1232:   isqrt(t,&s);
1.1       noro     1233:   bshiftz(s,64,&b);
                   1234:   if ( !b ) b = ONE;
                   1235:   dn0 = ONE;
                   1236:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1237:   rmat = (Z **)nm->body;
                   1238:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1239:     for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1240:       if ( tmi[j] ) {
                   1241:         mulz(tmi[j],dn0,&s);
                   1242:         divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1243:         ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1244:         if ( !ret ) return 0;
                   1245:         else {
                   1246:           if ( !UNIQ(dn1) ) {
                   1247:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1248:               for ( l = 0, nmk = rmat[k]; l < col; l++ ) {
                   1249:                 mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1250:               }
                   1251:             for ( l = 0, nmk = rmat[i]; l < j; l++ ) {
                   1252:               mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1253:             }
                   1254:           }
                   1255:           rmat[i][j] = nm1;
                   1256:           mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1257:         }
                   1258:       }
                   1259:   *dn = dn0;
                   1260:   return 1;
                   1261: }
                   1262:
                   1263: int intmtoratm2(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn,int *stat)
                   1264: {
                   1265:   int row,col,i,j,ret;
                   1266:   Z dn0,dn1,t,s,b;
                   1267:   Z *w,*tmi;
                   1268:   Z **tmat;
                   1269:
                   1270:   bshiftz(md,1,&t);
                   1271:   isqrtz(t,&s);
                   1272:   bshiftz(s,64,&b);
                   1273:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1274:   if ( UNIQ(md) ) return 0;
                   1275:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1276:   dn0 = ONE;
                   1277:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1278:     if ( cmpz(dn[i],dn0) > 0 ) dn0 = dn[i];
                   1279:   w = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1280:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1281:     if ( stat[i] == 0 ) {
                   1282:       for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1283:           mulz(tmi[j],dn0,&w[j]);
                   1284:       ret = intvtoratv(w,col,md,b,(Z *)BDY(nm)[i],&dn[i]);
                   1285:       if ( ret ) {
                   1286:         stat[i] = 1;
                   1287:         mulz(dn0,dn[i],&t); dn[i] = t; dn0 = t;
                   1288:       }
                   1289:     }
                   1290:   for ( i = 0; i < row; i++ ) if ( !stat[i] ) break;
                   1291:   if ( i == row ) return 1;
                   1292:   else return 0;
                   1293: }
                   1294:
                   1295: int intvtoratv(Z *v,int n,Z md,Z b,Z *nm,Z *dn)
                   1296: {
                   1297:   Z dn0,dn1,q,s,u,nm1,unm,udn,dmy;
                   1298:   Z *nmk;
                   1299:   int j,l,col,ret,sgn;
                   1300:
                   1301:   for ( j = 0; j < n; j++ ) nm[j] = 0;
                   1302:   dn0 = ONE;
                   1303:   for ( j = 0; j < n; j++ ) {
                   1304:     if ( !v[j] ) continue;
                   1305:     mulz(v[j],dn0,&s);
                   1306:     divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1307:     ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1308:     if ( !ret ) return 0;
                   1309:     if ( !UNIQ(dn1) )
                   1310:       for ( l = 0; l < j; l++ ) {
                   1311:         mulz(nm[l],dn1,&q); nm[l] = q;
                   1312:       }
                   1313:     nm[j] = nm1;
                   1314:     mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1315:   }
                   1316:   *dn = dn0;
                   1317:   return 1;
                   1318: }
                   1319:
                   1320: /* assuming 0 < c < m */
                   1321:
1.8       noro     1322: int mpz_inttorat(mpz_t c,mpz_t m,mpz_t b,mpz_t nm,mpz_t dn)
                   1323: {
                   1324:   mpz_t u1,v1,u2,v2,r1,r2;
                   1325:   mpz_t q,t;
                   1326:
                   1327:   mpz_init_set_ui(u1,0); mpz_init_set_ui(v1,1);
                   1328:   mpz_init_set(u2,m); mpz_init_set(v2,c);
                   1329:   mpz_init(q); mpz_init(t); mpz_init(r1); mpz_init(r2);
                   1330:   while ( mpz_cmp(v2,b) >= 0 ) {
                   1331:     /* r2 = u2-q*v2 */
                   1332:     mpz_fdiv_qr(q,r2,u2,v2);
                   1333:     mpz_set(u2,v2); mpz_set(v2,r2);
                   1334:     /* r1 = u1-q*v1 */
                   1335:     mpz_mul(t,q,v1); mpz_sub(r1,u1,t);
                   1336:     mpz_set(u1,v1); mpz_set(v1,r1);
                   1337:   }
                   1338:   if ( mpz_cmp(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1339:   else {
1.14    ! noro     1340:     mpz_gcd(t,v1,v2);
        !          1341:     if ( UNIMPZ(t) )
        !          1342:       mpz_set_ui(r1,0);
        !          1343:     else {
        !          1344:       /* v1 /= t, v2 /= t, t=c*v1-v2, r1=t%m */
        !          1345:       mpz_divexact(v1,v1,t); mpz_divexact(v2,v2,t);
        !          1346:       mpz_mul(t,c,v1); mpz_sub(t,t,v2); mpz_mod(r1,t,m);
        !          1347:     }
        !          1348:     if ( mpz_sgn(r1) ) return 0;
1.8       noro     1349:     if ( mpz_sgn(v1)<0  ) {
                   1350:       mpz_neg(dn,v1); mpz_neg(nm,v2);
                   1351:     } else {
                   1352:       mpz_set(dn,v1); mpz_set(nm,v2);
                   1353:     }
                   1354:     return 1;
                   1355:   }
                   1356: }
                   1357:
1.1       noro     1358: int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
                   1359: {
1.14    ! noro     1360:   Z qq,t,s,r,u1,v1,r1;
1.1       noro     1361:   Z q,u2,v2,r2;
                   1362:
                   1363:   u1 = 0; v1 = ONE; u2 = m; v2 = c;
                   1364:   while ( cmpz(v2,b) >= 0 ) {
                   1365:     divqrz(u2,v2,&q,&r2); u2 = v2; v2 = r2;
                   1366:     mulz(q,v1,&t); subz(u1,t,&r1); u1 = v1; v1 = r1;
                   1367:   }
                   1368:   if ( cmpz(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1369:   else {
1.14    ! noro     1370:     /* reduction and check */
        !          1371:     /* v2/v1 = u2/u1, c*u1-u2 = 0 mod m? */
        !          1372:     gcdz(v1,v2,&t);
        !          1373:     if ( UNIZ(t) ) {
        !          1374:       u1 = v1; u2 = v2; r = 0;
        !          1375:     } else {
        !          1376:       divsz(v1,t,&u1); divsz(v2,t,&u2);
        !          1377:       mulz(c,u1,&t); subz(t,u2,&s); remz(s,m,&r);
        !          1378:     }
        !          1379:     if ( r ) return 0;
        !          1380:     if ( mpz_sgn(BDY(u1))<0  ) {
        !          1381:       chsgnz(u1,dnp); chsgnz(u2,nmp);
1.1       noro     1382:     } else {
1.14    ! noro     1383:       *dnp = u1; *nmp = u2;
1.1       noro     1384:     }
                   1385:     return 1;
                   1386:   }
                   1387: }
                   1388:
                   1389: extern int f4_nocheck;
                   1390:
1.12      noro     1391: int mpz_gensolve_check(MAT mat,mpz_t **nm,mpz_t dn,int rank,int clen,int *rind,int *cind)
1.8       noro     1392: {
1.12      noro     1393:   int row,col,i,j,k,l;
1.8       noro     1394:   mpz_t t;
                   1395:   mpz_t *w;
                   1396:   Z *mati;
                   1397:   mpz_t *nmk;
                   1398:
                   1399:   if ( f4_nocheck ) return 1;
1.12      noro     1400:   row = mat->row; col = mat->col;
1.8       noro     1401:   w = (mpz_t *)MALLOC(clen*sizeof(mpz_t));
                   1402:   mpz_init(t);
                   1403:   for ( i = 0; i < clen; i++ ) mpz_init(w[i]);
                   1404:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1405:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1406:     for ( l = 0; l < clen; l++ ) mpz_set_ui(w[l],0);
                   1407:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1408:       for ( l = 0, nmk = (mpz_t *)nm[k]; l < clen; l++ ) {
                   1409:         /* w[l] += mati[rind[k]]*nmk[k] */
                   1410:         if ( mati[rind[k]] ) mpz_addmul(w[l],BDY(mati[rind[k]]),nmk[l]);
                   1411:       }
                   1412:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1413:       if ( mati[cind[j]] ) mpz_mul(t,dn,BDY(mati[cind[j]]));
                   1414:       else mpz_set_ui(t,0);
                   1415:       if ( mpz_cmp(w[j],t) ) break;
                   1416:     }
                   1417:     if ( j != clen ) break;
                   1418:   }
                   1419:   if ( i != row ) return 0;
                   1420:   else return 1;
                   1421: }
                   1422:
1.1       noro     1423: int gensolve_check(MAT mat,MAT nm,Z dn,int *rind,int *cind)
                   1424: {
                   1425:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1426:   Z s,t;
                   1427:   Z *w;
                   1428:   Z *mati,*nmk;
                   1429:
                   1430:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1431:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1432:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1433:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1434:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1435:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1436:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1437:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1438:         mulz(mati[rind[k]],nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1439:       }
                   1440:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1441:       mulz(dn,mati[cind[j]],&t);
                   1442:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1443:     }
                   1444:     if ( j != clen ) break;
                   1445:   }
                   1446:   if ( i != row ) return 0;
                   1447:   else return 1;
                   1448: }
                   1449:
                   1450: int gensolve_check2(MAT mat,MAT nm,Z *dn,int *rind,int *cind)
                   1451: {
                   1452:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1453:   Z s,t,u,d;
                   1454:   Z *w,*m;
                   1455:   Z *mati,*nmk;
                   1456:
                   1457:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1458:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1459:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1460:   m = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1461:   for ( d = dn[0], i = 1; i < rank; i++ ) {
                   1462:     lcmz(d,dn[i],&t); d = t;
                   1463:   }
                   1464:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) divsz(d,dn[i],&m[i]);
                   1465:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1466:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1467:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1468:     for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1469:       mulz(mati[rind[k]],m[k],&u);
                   1470:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1471:         mulz(u,nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1472:       }
                   1473:     }
                   1474:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1475:       mulz(d,mati[cind[j]],&t);
                   1476:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1477:     }
                   1478:     if ( j != clen ) break;
                   1479:   }
                   1480:   if ( i != row ) return 0;
                   1481:   else return 1;
                   1482: }
                   1483:
                   1484: void isqrtz(Z a,Z *r)
                   1485: {
                   1486:   int k;
                   1487:   Z x,t,x2,xh,quo,rem;
                   1488:   Z two;
                   1489:
                   1490:   if ( !a ) *r = 0;
1.11      noro     1491:   else if ( UNIZ(a) ) *r = ONE;
1.1       noro     1492:   else {
                   1493:     k = z_bits((Q)a); /* a <= 2^k-1 */
                   1494:     bshiftz(ONE,-((k>>1)+(k&1)),&x); /* a <= x^2 */
1.5       noro     1495:     STOZ(2,two);
1.1       noro     1496:     while ( 1 ) {
                   1497:       pwrz(x,two,&t);
                   1498:       if ( cmpz(t,a) <= 0 ) {
                   1499:         *r = x; return;
                   1500:       } else {
                   1501:         if ( mpz_tstbit(BDY(x),0) ) addz(x,a,&t);
                   1502:         else t = a;
                   1503:         bshiftz(x,-1,&x2); divqrz(t,x2,&quo,&rem);
                   1504:         bshiftz(x,1,&xh); addz(quo,xh,&x);
                   1505:       }
                   1506:     }
                   1507:   }
                   1508: }
                   1509:
                   1510: void bshiftz(Z a,int n,Z *r)
                   1511: {
                   1512:   mpz_t t;
                   1513:
                   1514:   if ( !a ) *r = 0;
                   1515:   else if ( n == 0 ) *r = a;
                   1516:   else if ( n < 0 ) {
                   1517:     mpz_init(t); mpz_mul_2exp(t,BDY(a),-n); MPZTOZ(t,*r);
                   1518:   } else {
                   1519:     mpz_init(t); mpz_fdiv_q_2exp(t,BDY(a),n);
                   1520:     if ( !mpz_sgn(t) ) *r = 0;
                   1521:     else MPZTOZ(t,*r);
                   1522:   }
                   1523: }
                   1524:
                   1525: void addlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1526: {
                   1527:   addz(a,b,c);
                   1528:   if ( !lf_lazy ) {
                   1529:     if ( cmpz(*c,current_mod_lf) >= 0 ) {
                   1530:       subz(*c,current_mod_lf,c);
                   1531:     }
                   1532:   }
                   1533: }
                   1534:
                   1535: void sublf(Z a,Z b,Z *c)
                   1536: {
                   1537:   subz(a,b,c);
                   1538:   if ( !lf_lazy ) {
                   1539:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1540:   }
                   1541: }
                   1542:
                   1543: void mullf(Z a,Z b,Z *c)
                   1544: {
                   1545:   mulz(a,b,c);
                   1546:   if ( !lf_lazy ) {
                   1547:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1548:   }
                   1549: }
                   1550:
                   1551: void divlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1552: {
                   1553:   Z inv;
                   1554:
                   1555:   invz(b,current_mod_lf,&inv);
                   1556:   mulz(a,inv,c);
                   1557:   if ( !lf_lazy ) {
                   1558:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1559:   }
                   1560: }
                   1561:
                   1562: void chsgnlf(Z a,Z *c)
                   1563: {
                   1564:   chsgnz(a,c);
                   1565:   if ( !lf_lazy ) {
                   1566:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1567:   }
                   1568: }
                   1569:
                   1570: void lmtolf(LM a,Z *b)
                   1571: {
                   1572:   if ( !a ) *b = 0;
                   1573:   else {
                   1574:     MPZTOZ(BDY(a),*b);
                   1575:   }
                   1576: }
                   1577:
                   1578: void setmod_lf(Z p)
                   1579: {
                   1580:     current_mod_lf = p;
                   1581:     current_mod_lf_size = mpz_size(BDY(current_mod_lf))+1;
                   1582: }
                   1583:
                   1584: void simplf_force(Z a,Z *b)
                   1585: {
                   1586:     remz(a,current_mod_lf,b);
                   1587: }
                   1588:
                   1589: int generic_gauss_elim_hensel(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1590: {
                   1591:   MAT bmat,xmat;
                   1592:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1593:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1594:   int row,col;
                   1595:   int **w;
                   1596:   int *wi;
                   1597:   int **wc;
                   1598:   Z mdq,q,s,u;
                   1599:   Z tn;
                   1600:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1601:   unsigned int t;
                   1602:   int *cinfo,*rinfo;
                   1603:   int *rind,*cind;
                   1604:   int count;
                   1605:   int ret;
1.3       noro     1606:   struct oEGT eg_mul1,eg_mul2,tmp0,tmp1,tmp2;
1.1       noro     1607:   int period;
                   1608:   int *wx,*ptr;
                   1609:   int wxsize,nsize;
                   1610:   Z wn;
                   1611:   Z wq;
                   1612:
1.9       noro     1613: #if SIZEOF_LONG == 8
1.11      noro     1614:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,0);
1.9       noro     1615: #endif
1.3       noro     1616: init_eg(&eg_mul1); init_eg(&eg_mul2);
1.1       noro     1617:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1618:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1619:   w = (int **)almat(row,col);
                   1620:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1621:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1622:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1623:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1624:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1625:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1626:
                   1627:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1628:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1629:     }
                   1630:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1631:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1632:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1633:     }
                   1634:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1635:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1636:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
                   1637:       if ( cinfo[j] ) {
                   1638:         /* the column is in lhs */
                   1639:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1640:           w[i][li] = w[i][j];
                   1641:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1642:         }
                   1643:         li++;
                   1644:       } else {
                   1645:         /* the column is in rhs */
                   1646:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1647:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1648:         ri++;
                   1649:       }
                   1650:
                   1651:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1652:       /* algorithm
                   1653:          c <- B
                   1654:          x <- 0
                   1655:          q <- 1
                   1656:          do
                   1657:            t <- A^(-1)c mod p
                   1658:            x <- x+qt
                   1659:            c <- (c-At)/p
                   1660:            q <- qp
                   1661:          end do
                   1662:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1663:       */
                   1664:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1665:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1666:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1667:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1668:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1669:
                   1670:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1671:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
1.3       noro     1672:         /* check Ax=B mod q */
1.1       noro     1673:         if ( DP_Print > 3 )
                   1674:           fprintf(stderr,"o");
                   1675:         /* wc = b mod md */
                   1676:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1677:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1678:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.3       noro     1679:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1680:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1681:         /* x += q*wc */
1.3       noro     1682: get_eg(&tmp0);
1.1       noro     1683:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1684:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1685:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   1686: get_eg(&tmp1); add_eg(&eg_mul1,&tmp0,&tmp1);
1.1       noro     1687:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1688:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1689:             mpz_t uz;
                   1690:
                   1691:             if ( b[i][j] )
                   1692:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1693:             else
                   1694:               mpz_init_set_ui(uz,0);
                   1695:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1696:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   1697:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   1698:                   mpz_addmul_ui(uz,BDY(a[i][k]),-wc[k][j]);
                   1699:                 else
                   1700:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1701:               }
                   1702:             }
                   1703:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1704:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1705:           }
1.3       noro     1706: get_eg(&tmp2); add_eg(&eg_mul2,&tmp1,&tmp2);
1.1       noro     1707:         count++;
                   1708:         /* q = q*md */
                   1709:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1710:         if ( count == period ) {
                   1711:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1712:           if ( ret ) {
1.3       noro     1713:             print_eg("MUL1",&eg_mul1);
                   1714:             print_eg("MUL2",&eg_mul2);
1.1       noro     1715:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1716:               if ( cinfo[j] )
                   1717:                 rind[k++] = j;
                   1718:               else
                   1719:                 cind[l++] = j;
                   1720:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1721:             if ( ret ) {
                   1722:               *rindp = rind;
                   1723:               *cindp = cind;
                   1724:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1725:                 if ( !cinfo[j] )
                   1726:                   cind[k++] = j;
                   1727:               return rank;
1.11      noro     1728:             } else
                   1729:               goto reset;
1.1       noro     1730:           } else {
1.11      noro     1731: reset:
1.1       noro     1732:             period = period*3/2;
                   1733:             count = 0;
                   1734:           }
                   1735:         }
                   1736:       }
                   1737:   }
                   1738: }
                   1739:
                   1740: /* for inv_or_split_dalg */
                   1741:
                   1742: int generic_gauss_elim_hensel_dalg(MAT mat,DP *mb,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1743: {
                   1744:   MAT bmat,xmat;
                   1745:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1746:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1747:   int row,col;
                   1748:   int **w;
                   1749:   int *wi;
                   1750:   int **wc;
                   1751:   Z mdq,q,s,u;
                   1752:   Z tn;
                   1753:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1754:   unsigned int t;
                   1755:   int *cinfo,*rinfo;
                   1756:   int *rind,*cind;
                   1757:   int count;
                   1758:   int ret;
                   1759:   struct oEGT eg_mul,eg_inv,eg_intrat,eg_check,tmp0,tmp1;
                   1760:   int period;
                   1761:   int *wx,*ptr;
                   1762:   int wxsize,nsize;
                   1763:   Z wn;
                   1764:   Z wq;
                   1765:   DP m;
                   1766:
1.11      noro     1767: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1768:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,mb);
                   1769: #endif
1.1       noro     1770:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1771:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1772:   w = (int **)almat(row,col);
                   1773:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1774:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1775:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1776:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1777:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1778:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1779:
                   1780:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1781:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1782:     }
                   1783:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1784:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1785:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1786:     }
                   1787:
                   1788:     /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   1789:     for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   1790:       if ( !cinfo[i] ) {
                   1791:         m = mb[i];
                   1792:         for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   1793:           if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   1794:             cinfo[j] = -1;
                   1795:       }
                   1796:     }
                   1797:
                   1798:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1799:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1800:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.4       noro     1801:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.1       noro     1802:         /* the column is in lhs */
                   1803:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1804:           w[i][li] = w[i][j];
                   1805:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1806:         }
                   1807:         li++;
1.4       noro     1808:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.1       noro     1809:         /* the column is in rhs */
                   1810:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1811:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1812:         ri++;
                   1813:       }
                   1814:
                   1815:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1816:       /* algorithm
                   1817:          c <- B
                   1818:          x <- 0
                   1819:          q <- 1
                   1820:          do
                   1821:            t <- A^(-1)c mod p
                   1822:            x <- x+qt
                   1823:            c <- (c-At)/p
                   1824:            q <- qp
                   1825:          end do
                   1826:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1827:       */
                   1828:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1829:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1830:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1831:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1832:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1833:
                   1834:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1835:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
                   1836:         if ( DP_Print > 3 )
                   1837:           fprintf(stderr,"o");
                   1838:         /* wc = b mod md */
                   1839:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1840:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1841:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.11      noro     1842:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1843:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1844:         /* x += q*wc */
                   1845:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1846:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1847:         /* b =(b-A*wc)/md */
1.1       noro     1848:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1849:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1850:             mpz_t uz;
                   1851:
                   1852:             if ( b[i][j] )
                   1853:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1854:             else
                   1855:               mpz_init_set_ui(uz,0);
1.11      noro     1856:             for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1857:               if ( a[i][k] && wc[k][j] )
1.3       noro     1858:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1859:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1860:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1861:           }
1.11      noro     1862:
1.1       noro     1863:         count++;
                   1864:         /* q = q*md */
                   1865:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1866:         if ( count == period ) {
                   1867:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1868:           if ( ret ) {
                   1869:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1870:               if ( cinfo[j] > 0 )
                   1871:                 rind[k++] = j;
                   1872:               else if ( !cinfo[j] )
                   1873:                 cind[l++] = j;
                   1874:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1875:             if ( ret ) {
                   1876:               *rindp = rind;
                   1877:               *cindp = cind;
                   1878:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1879:                 if ( !cinfo[j] )
                   1880:                   cind[k++] = j;
                   1881:               return rank;
1.11      noro     1882:             } else
                   1883:               goto reset;
1.1       noro     1884:           } else {
1.11      noro     1885: reset:
1.1       noro     1886:             period = period*3/2;
                   1887:             count = 0;
                   1888:           }
                   1889:         }
                   1890:       }
                   1891:   }
                   1892: }
1.6       noro     1893:
                   1894: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1895: mp_limb_t remqi64(Q a,mp_limb_t mod)
                   1896: {
                   1897:   mp_limb_t c,nm,dn;
                   1898:   mpz_t r;
                   1899:
                   1900:   if ( !a ) return 0;
                   1901:   else if ( a->z ) {
                   1902:     mpz_init(r);
                   1903:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                   1904:   } else {
                   1905:     mpz_init(r);
                   1906:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                   1907:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                   1908:     dn = invmod64(dn,mod);
                   1909:     c = mulmod64(nm,dn,mod);
                   1910:   }
                   1911:   return c;
                   1912: }
                   1913:
                   1914: int generic_gauss_elim_mod64(mp_limb_t **mat,int row,int col,mp_limb_t md,int *colstat);
                   1915: mp_limb_t get_lprime64(int ind);
                   1916:
1.8       noro     1917: void mpz_print(mpz_t a)
                   1918: {
                   1919:   mpz_out_str(stdout,10,a); printf("\n");
                   1920: }
                   1921:
                   1922: void mpz_printmat(mpz_t **a,int row,int col)
                   1923: {
                   1924:   int i,j;
                   1925:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1926:     for ( j = 0; j < col; j++ ) {
                   1927:       mpz_out_str(stdout,10,a[i][j]); printf(" ");
                   1928:     }
                   1929:     printf("\n");
                   1930:   }
                   1931: }
                   1932:
                   1933: mpz_t **mpz_allocmat(int row,int col)
                   1934: {
                   1935:   mpz_t **p;
                   1936:   int i,j;
                   1937:
                   1938:   p = (mpz_t **)MALLOC(row*sizeof(mpz_t *));
                   1939:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1940:     p[i] = (mpz_t *)MALLOC(col*sizeof(mpz_t));
                   1941:     for ( j = 0; j < col; j++ ) mpz_init(p[i][j]);
                   1942:   }
                   1943:   return p;
                   1944: }
                   1945:
                   1946: #if 1
                   1947: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1948: {
                   1949:   mp_limb_t **wmat;
                   1950:   mp_limb_t *wmi;
                   1951:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   1952:   Z z;
                   1953:   Z **bmat,*bmi;
                   1954:   mpz_t **tmat,**num;
                   1955:   mpz_t *tmi;
                   1956:   mpz_t den;
                   1957:   mpz_t q,m1,m3,s,u;
                   1958:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1959:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   1960:   MAT r;
                   1961:   int ret;
                   1962:
                   1963:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1964:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1965:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   1966:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1967:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1968:   mpz_init(m1); mpz_init(m3); mpz_init(den);
                   1969:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1970:     if ( DP_Print ) {
                   1971:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1972:     }
                   1973:     md = get_lprime64(ind);
                   1974:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1975:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1976:         wmi[j] = bmi[j]==0?0:mpz_fdiv_ui(BDY(bmi[j]),md);
                   1977:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1978:     if ( !ind ) {
                   1979: RESET:
                   1980:       mpz_set_ui(m1,md);
                   1981:       rank0 = rank;
                   1982:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1983:       // crmat
                   1984:       tmat = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1985:       //
                   1986:       num = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1987:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1988:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1989:           if ( !colstat[j] ) { mpz_set_ui(tmi[k],wmi[j]); k++; }
                   1990:     } else {
                   1991:       if ( rank < rank0 ) {
                   1992:         if ( DP_Print ) {
                   1993:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   1994:           fflush(asir_out);
                   1995:         }
                   1996:         continue;
                   1997:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   1998:         if ( DP_Print ) {
                   1999:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2000:           fflush(asir_out);
                   2001:         }
                   2002:         goto RESET;
                   2003:       } else {
                   2004:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2005:         if ( j < col ) {
                   2006:           if ( DP_Print ) {
                   2007:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2008:             fflush(asir_out);
                   2009:           }
                   2010:           goto RESET;
                   2011:         }
                   2012:       }
                   2013:
                   2014:       inv = invmod64(mpz_fdiv_ui(m1,md),md);
                   2015:       mpz_mul_ui(m3,m1,md);
                   2016:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2017:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2018:           if ( !colstat[j] ) {
                   2019:             if ( mpz_sgn(tmi[k]) ) {
                   2020:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod md)^(-1)*(f2 - f1 mod md) */
                   2021:               t = mpz_fdiv_ui(tmi[k],md);
                   2022:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2023:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2024:               mpz_addmul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(t,inv,md));
                   2025:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2026:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2027:               mpz_mul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(wmi[j],inv,md));
                   2028:             }
                   2029:             k++;
                   2030:           }
                   2031:       mpz_set(m1,m3);
                   2032:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2033:         ret = 0;
                   2034:       else
                   2035:         ret = mpz_intmtoratm(tmat,rank,col-rank,m1,num,den);
                   2036:       if ( ret ) {
                   2037:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2038:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2039:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2040:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2041:           else cind[l++] = j;
1.12      noro     2042:         if ( mpz_gensolve_check(mat,num,den,rank,col-rank,rind,cind) ) {
1.8       noro     2043:           MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2044:           for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2045:             for ( j = 0; j < col-rank; j++ ) {
                   2046:               MPZTOZ(num[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2047:             }
                   2048:           MPZTOZ(den,*dn);
                   2049:           return rank;
                   2050:         }
                   2051:       }
                   2052:     }
                   2053:   }
                   2054: }
                   2055: #else
1.6       noro     2056: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   2057: {
                   2058:   mp_limb_t **wmat;
                   2059:   mp_limb_t *wmi;
                   2060:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   2061:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                   2062:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   2063:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   2064:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   2065:   MAT r,crmat;
                   2066:   int ret;
                   2067:
                   2068:   bmat = (Z **)mat->body;
                   2069:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2070:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2071:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2072:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2073:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2074:     if ( DP_Print ) {
                   2075:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   2076:     }
                   2077:     md = get_lprime64(ind);
                   2078:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2079:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2080:         wmi[j] = remqi64((Q)bmi[j],md);
                   2081:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   2082:     if ( !ind ) {
                   2083: RESET:
                   2084:       UTOZ(md,m1);
                   2085:       rank0 = rank;
                   2086:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   2087:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                   2088:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2089:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   2090:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2091:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2092:           if ( !colstat[j] ) { UTOZ(wmi[j],tmi[k]); k++; }
                   2093:     } else {
                   2094:       if ( rank < rank0 ) {
                   2095:         if ( DP_Print ) {
                   2096:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   2097:           fflush(asir_out);
                   2098:         }
                   2099:         continue;
                   2100:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   2101:         if ( DP_Print ) {
                   2102:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2103:           fflush(asir_out);
                   2104:         }
                   2105:         goto RESET;
                   2106:       } else {
                   2107:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2108:         if ( j < col ) {
                   2109:           if ( DP_Print ) {
                   2110:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2111:             fflush(asir_out);
                   2112:           }
                   2113:           goto RESET;
                   2114:         }
                   2115:       }
                   2116:
                   2117:       inv = invmod64(remqi64((Q)m1,md),md);
                   2118:       UTOZ(md,m2); mulz(m1,m2,&m3);
                   2119:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2120:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2121:           if ( !colstat[j] ) {
                   2122:             if ( tmi[k] ) {
                   2123:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   2124:               t = remqi64((Q)tmi[k],md);
                   2125:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2126:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2127:               t1 = mulmod64(t,inv,md);
                   2128:               UTOZ(t1,u); mulz(m1,u,&s);
                   2129:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   2130:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2131:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2132:               t = mulmod64(wmi[j],inv,md);
                   2133:               UTOZ(t,u); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   2134:             }
                   2135:             k++;
                   2136:           }
                   2137:       m1 = m3;
                   2138:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2139:         ret = 0;
                   2140:       else
                   2141:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                   2142:       if ( ret ) {
                   2143:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2144:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2145:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2146:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2147:           else cind[l++] = j;
                   2148:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                   2149:           return rank;
                   2150:       }
                   2151:     }
                   2152:   }
                   2153: }
                   2154: #endif
1.8       noro     2155:
1.11      noro     2156: int generic_gauss_elim_hensel64(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp,DP *mb)
1.9       noro     2157: {
                   2158:   MAT r;
                   2159:   Z z;
                   2160:   Z **a0;
                   2161:   Z *ai;
                   2162:   mpz_t **a,**b,**x,**nm;
                   2163:   mpz_t *bi,*xi;
                   2164:   mpz_t q,u,den;
                   2165:   mp_limb_t **w;
                   2166:   mp_limb_t *wi;
                   2167:   mp_limb_t **wc;
                   2168:   mp_limb_t md;
                   2169:   int row,col;
                   2170:   int ind,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   2171:   int *cinfo,*rinfo;
                   2172:   int *rind,*cind;
                   2173:   int count;
                   2174:   int ret;
                   2175:   int period;
1.11      noro     2176:   DP m;
1.9       noro     2177:
                   2178:   a0 = (Z **)mat->body;
                   2179:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2180:   w = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2181:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2182:     md = get_lprime64(ind);
                   2183:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2184:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   2185:         wi[j] = remqi64((Q)ai[j],md);
                   2186:
                   2187:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2188:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   2189:     }
                   2190:     rank = find_lhs_and_lu_mod64(w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   2191:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2192:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   2193:     }
1.11      noro     2194:
                   2195:     if ( mb ) {
                   2196:       /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   2197:       for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   2198:         if ( !cinfo[i] ) {
                   2199:           m = mb[i];
                   2200:           for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   2201:             if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   2202:               cinfo[j] = -1;
                   2203:         }
                   2204:       }
                   2205:     }
                   2206:
1.9       noro     2207:     a = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,rank); /* lhs mat */
                   2208:     b = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   2209:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2210:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.9       noro     2211:         /* the column is in lhs */
                   2212:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2213:           w[i][li] = w[i][j];
                   2214:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2215:             mpz_set(a[i][li],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2216:           else
                   2217:             mpz_set_ui(a[i][li],0);
                   2218:         }
                   2219:         li++;
1.11      noro     2220:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.9       noro     2221:         /* the column is in rhs */
                   2222:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2223:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2224:             mpz_set(b[i][ri],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2225:           else
                   2226:             mpz_set_ui(b[i][ri],0);
                   2227:         }
                   2228:         ri++;
                   2229:       }
                   2230:
                   2231:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   2232:       /* algorithm
                   2233:          c <- B
                   2234:          x <- 0
                   2235:          q <- 1
                   2236:          do
                   2237:            t <- A^(-1)c mod p
                   2238:            x <- x+qt
                   2239:            c <- (c-At)/p
                   2240:            q <- qp
                   2241:          end do
                   2242:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   2243:       */
                   2244:       x = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2245:       nm = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2246:       wc = (mp_limb_t **)almat64(rank,ri);
                   2247:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2248:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   2249:
                   2250:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   2251:       mpz_init_set_ui(q,1);
                   2252:       mpz_init(u);
                   2253:       mpz_init(den);
                   2254:       for ( count = 0; ; ) {
                   2255:         /* check Ax=B mod q */
                   2256:         if ( DP_Print > 3 )
                   2257:           fprintf(stderr,"o");
                   2258:         /* wc = b mod md */
                   2259:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2260:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2261:             wi[j] = mpz_fdiv_ui(bi[j],md);
                   2262:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   2263:         solve_by_lu_mod64(w,rank,md,wc,ri,0);
                   2264:         /* x += q*wc */
                   2265:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2266:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2267:             if ( wi[j] > 0 )
                   2268:               mpz_addmul_ui(x[i][j],q,wi[j]);
                   2269:             else if ( wi[j] < 0 )
                   2270:               mpz_submul_ui(x[i][j],q,-wi[j]);
                   2271:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   2272:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2273:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2274:             mpz_set(u,b[i][j]);
                   2275:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   2276:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   2277:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   2278:                   mpz_addmul_ui(u,a[i][k],-wc[k][j]);
                   2279:                 else
                   2280:                   mpz_submul_ui(u,a[i][k],wc[k][j]);
                   2281:               }
                   2282:             }
                   2283:             mpz_divexact_ui(b[i][j],u,md);
                   2284:           }
                   2285:         count++;
                   2286:         /* q = q*md */
                   2287:         mpz_mul_ui(q,q,md);
                   2288:         if ( count == period ) {
                   2289:           ret = mpz_intmtoratm(x,rank,ri,q,nm,den);
                   2290:           if ( ret ) {
                   2291:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2292:               if ( cinfo[j] > 0 )
1.9       noro     2293:                 rind[k++] = j;
1.11      noro     2294:               else if ( !cinfo[j] )
1.9       noro     2295:                 cind[l++] = j;
1.12      noro     2296:             ret = mpz_gensolve_check(mat,nm,den,rank,ri,rind,cind);
1.9       noro     2297:             if ( ret ) {
                   2298:               *rindp = rind;
                   2299:               *cindp = cind;
                   2300:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   2301:                 if ( !cinfo[j] )
                   2302:                   cind[k++] = j;
                   2303:               MKMAT(r,rank,ri); *nmmat = r;
                   2304:               for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2305:                 for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2306:                   MPZTOZ(nm[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2307:                 }
                   2308:               MPZTOZ(den,*dn);
                   2309:               return rank;
1.11      noro     2310:             } else
                   2311:               goto reset;
1.9       noro     2312:           } else {
1.11      noro     2313: reset:
1.9       noro     2314:             fprintf(stderr,"F");
                   2315:             period = period*3/2;
                   2316:             count = 0;
                   2317:           }
                   2318:         }
                   2319:       }
                   2320:   }
                   2321: }
                   2322:
1.8       noro     2323: #endif

FreeBSD-CVSweb <freebsd-cvsweb@FreeBSD.org>