[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 1.18

1.18    ! noro        1: /* $OpenXM: OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c,v 1.17 2020/01/09 01:47:41 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;
1.17      noro        8: extern Z ONE;
1.1       noro        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);
1.18    ! noro       20: int mpz_inttorat(mpz_t c,mpz_t m,mpz_t b,mpz_t nm,mpz_t dn);
        !            21: int generic_gauss_elim_hensel64(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp,DP *mb);
        !            22: int find_lhs_and_lu_mod64(mp_limb_t **a,int row,int col,mp_limb_t md,int **rinfo,int **cinfo);
        !            23: void solve_by_lu_mod64(mp_limb_t **a,int n,mp_limb_t md,mp_limb_signed_t **b,int l,int normalize);
1.1       noro       24:
                     25: void *gc_realloc(void *p,size_t osize,size_t nsize)
                     26: {
                     27:   return (void *)Risa_GC_realloc(p,nsize);
                     28: }
                     29:
                     30: void gc_free(void *p,size_t size)
                     31: {
                     32:   Risa_GC_free(p);
                     33: }
                     34:
                     35: void init_gmpq()
                     36: {
1.10      noro       37:   mp_set_memory_functions(Risa_GC_malloc,gc_realloc,gc_free);
1.1       noro       38:
                     39:   mpz_init(ONEMPZ); mpz_set_ui(ONEMPZ,1); MPZTOZ(ONEMPZ,ONE);
                     40:   gmp_randinit_default(GMP_RAND);
                     41: }
                     42:
1.7       noro       43: void printexpr(VL,Obj);
                     44:
1.3       noro       45: void pmat(Z **a,int row,int col)
                     46: {
                     47:   int i,j;
                     48:
                     49:   for ( i = 0; i < row; i++, printf("\n") )
                     50:     for ( j = 0; j < col; j++, printf(" ") )
1.7       noro       51:       printexpr(CO,(Obj)a[i][j]);
1.3       noro       52:   printf("\n");
                     53: }
                     54:
1.1       noro       55: Z utoz(unsigned int u)
                     56: {
                     57:   mpz_t z;
                     58:   Z r;
                     59:
                     60:   if ( !u ) return 0;
                     61:   mpz_init(z); mpz_set_ui(z,u); MPZTOZ(z,r); return r;
                     62: }
                     63:
                     64: Z stoz(int s)
                     65: {
                     66:   mpz_t z;
                     67:   Z r;
                     68:
                     69:   if ( !s ) return 0;
                     70:   mpz_init(z); mpz_set_si(z,s); MPZTOZ(z,r); return r;
                     71: }
                     72:
                     73: int sgnz(Z z)
                     74: {
                     75:   if ( !z ) return 0;
                     76:   else return mpz_sgn(BDY(z));
                     77: }
                     78:
                     79: void nmq(Q q,Z *r)
                     80: {
                     81:   if ( !q ) *r = 0;
                     82:   else if ( INT(q) ) *r = (Z)q;
                     83:   else {
                     84:     MPZTOZ(mpq_numref(BDY(q)),*r);
                     85:   }
                     86: }
                     87:
                     88: void dnq(Q q,Z *r)
                     89: {
                     90:   if ( !q ) *r = 0;
                     91:   else if ( INT(q) ) *r = ONE;
                     92:   else {
                     93:     MPZTOZ(mpq_denref(BDY(q)),*r);
                     94:   }
                     95: }
                     96:
                     97: int sgnq(Q q)
                     98: {
                     99:   if ( !q ) return 0;
                    100:   else if ( q->z ) return mpz_sgn(BDY((Z)q));
                    101:   else return mpz_sgn(mpq_numref(BDY(q)));
                    102: }
                    103:
                    104: Q mpqtozq(mpq_t a)
                    105: {
                    106:   Z z;
                    107:   Q q;
                    108:
                    109:   if ( INTMPQ(a) ) {
                    110:     MPZTOZ(mpq_numref(a),z); return (Q)z;
                    111:   } else {
                    112:     MPQTOQ(a,q); return q;
                    113:   }
                    114: }
                    115:
                    116: void dupz(Z a,Z *b)
                    117: {
                    118:   mpz_t t;
                    119:
                    120:   if ( !a ) *b = a;
                    121:   else {
                    122:     mpz_init(t); mpz_set(t,BDY(a)); MPZTOZ(t,*b);
                    123:   }
                    124: }
                    125:
                    126: int n_bits_z(Z a)
                    127: {
                    128:   return a ? mpz_sizeinbase(BDY(a),2) : 0;
                    129: }
                    130:
                    131: void addz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    132: {
                    133:   mpz_t t;
                    134:   int s1,s2;
                    135:
                    136:   if ( !n1 ) *nr = n2;
                    137:   else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    138:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    139:     error("addz : invalid argument");
                    140:   else {
                    141:     mpz_init(t); mpz_add(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    142:   }
                    143: }
                    144:
                    145: void subz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    146: {
                    147:   mpz_t t;
                    148:
                    149:   if ( !n1 ) {
                    150:     if ( !n2 )
                    151:       *nr = 0;
                    152:     else
                    153:       chsgnz(n2,nr);
                    154:   } else if ( !n2 )
                    155:     *nr = n1;
                    156:   else if ( n1 == n2 )
                    157:     *nr = 0;
                    158:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    159:     error("subz : invalid argument");
                    160:   else {
                    161:     mpz_init(t); mpz_sub(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    162:   }
                    163: }
                    164:
                    165: void mulz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    166: {
                    167:   mpz_t t;
                    168:
                    169:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    170:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    171:     error("mulz : invalid argument");
                    172:   else if ( UNIQ(n1) ) *nr = n2;
                    173:   else if ( UNIQ(n2) ) *nr = n1;
                    174:   else if ( MUNIQ(n1) ) chsgnz(n2,nr);
                    175:   else if ( MUNIQ(n2) ) chsgnz(n1,nr);
                    176:   else {
                    177:     mpz_init(t); mpz_mul(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nr);
                    178:   }
                    179: }
                    180:
                    181: /* nr += n1*n2 */
                    182:
                    183: void muladdtoz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    184: {
1.3       noro      185: #if 0
1.1       noro      186:   Z t;
                    187:
                    188:   if ( n1 && n2 ) {
                    189:         if ( !(*nr) ) {
                    190:           NEWZ(t); mpz_init(BDY(t)); *nr = t;
                    191:         }
                    192:         mpz_addmul(BDY(*nr),BDY(n1),BDY(n2));
1.2       noro      193:         if ( !mpz_sgn(BDY(*nr)) )
                    194:           *nr = 0;
1.3       noro      195:   }
1.2       noro      196: #else
                    197:   Z t,s;
                    198:
                    199:   mulz(n1,n2,&t); addz(*nr,t,&s); *nr = s;
                    200: #endif
1.1       noro      201: }
                    202:
                    203: /* nr += n1*u */
                    204:
                    205: void mul1addtoz(Z n1,long u,Z *nr)
                    206: {
1.3       noro      207: #if 0
1.1       noro      208:   Z t;
                    209:
                    210:   if ( n1 && u ) {
                    211:         if ( !(*nr) ) {
                    212:           NEWZ(t); mpz_init(BDY(t)); *nr = t;
                    213:         }
                    214:         if ( u >= 0 )
                    215:           mpz_addmul_ui(BDY(*nr),BDY(n1),(unsigned long)u);
                    216:         else
                    217:           mpz_submul_ui(BDY(*nr),BDY(n1),(unsigned long)(-u));
1.2       noro      218:         if ( !mpz_sgn(BDY(*nr)) )
                    219:           *nr = 0;
1.1       noro      220:     }
1.3       noro      221: #else
                    222:   Z t,s;
                    223:
                    224:   mul1z(n1,u,&t); addz(*nr,t,&s); *nr = s;
                    225: #endif
1.1       noro      226: }
                    227:
                    228: void mul1z(Z n1,long n2,Z *nr)
                    229: {
                    230:   mpz_t t;
                    231:
                    232:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    233:   else {
                    234:     mpz_init(t); mpz_mul_si(t,BDY(n1),n2); MPZTOZ(t,*nr);
                    235:   }
                    236: }
                    237:
                    238: void divz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    239: {
                    240:   mpz_t t;
                    241:   mpq_t a, b, q;
                    242:
                    243:   if ( !n2 ) {
                    244:     error("division by 0");
                    245:     *nq = 0;
                    246:   } else if ( !n1 )
                    247:     *nq = 0;
                    248:   else if ( n1 == n2 ) {
                    249:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq);
                    250:   } else {
                    251:     MPZTOMPQ(BDY(n1),a); MPZTOMPQ(BDY(n2),b);
                    252:     mpq_init(q); mpq_div(q,a,b); *nq = (Z)mpqtozq(q);
                    253:   }
                    254: }
                    255:
                    256: void remz(Z n1,Z n2,Z *nr)
                    257: {
                    258:   mpz_t r;
                    259:
                    260:   if ( !n2 ) {
                    261:     error("division by 0");
                    262:     *nr = 0;
                    263:   } else if ( !n1 || n1 == n2 )
                    264:     *nr = 0;
                    265:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    266:     error("remz : invalid argument");
                    267:   else {
                    268:     mpz_init(r);
                    269:     mpz_mod(r,BDY(n1),BDY(n2));
                    270:     if ( !mpz_sgn(r) ) *nr = 0;
                    271:     else MPZTOZ(r,*nr);
                    272:   }
                    273: }
                    274:
                    275: void divqrz(Z n1,Z n2,Z *nq,Z *nr)
                    276: {
                    277:   mpz_t t, a, b, q, r;
                    278:
                    279:   if ( !n2 ) {
                    280:     error("division by 0");
                    281:     *nq = 0; *nr = 0;
                    282:   } else if ( !n1 ) {
                    283:     *nq = 0; *nr = 0;
                    284:   } else if ( !n1->z || !n2->z )
                    285:     error("divqrz : invalid argument");
                    286:   else if ( n1 == n2 ) {
                    287:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq); *nr = 0;
                    288:   } else {
                    289:     mpz_init(q); mpz_init(r);
                    290:     mpz_fdiv_qr(q,r,BDY(n1),BDY(n2));
                    291:     if ( !mpz_sgn(q) ) *nq = 0;
                    292:     else MPZTOZ(q,*nq);
                    293:     if ( !mpz_sgn(r) ) *nr = 0;
                    294:     else MPZTOZ(r,*nr);
                    295:   }
                    296: }
                    297:
                    298: void divsz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    299: {
                    300:   mpz_t t;
                    301:   mpq_t a, b, q;
                    302:
                    303:   if ( !n2 ) {
                    304:     error("division by 0");
                    305:     *nq = 0;
                    306:   } else if ( !n1 )
                    307:     *nq = 0;
                    308:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    309:     error("divsz : invalid argument");
                    310:   else if ( n1 == n2 ) {
                    311:     mpz_init(t); mpz_set_ui(t,1); MPZTOZ(t,*nq);
                    312:   } else {
                    313:     mpz_init(t); mpz_divexact(t,BDY(n1),BDY(n2)); MPZTOZ(t,*nq);
                    314:   }
                    315: }
                    316:
                    317: void chsgnz(Z n,Z *nr)
                    318: {
                    319:   mpz_t t;
                    320:
                    321:   if ( !n )
                    322:     *nr = 0;
                    323:   else if ( !n->z )
                    324:     error("chsgnz : invalid argument");
                    325:   else {
                    326:     t[0] = BDY(n)[0]; mpz_neg(t,t); MPZTOZ(t,*nr);
                    327:   }
                    328: }
                    329:
                    330: void absz(Z n,Z *nr)
                    331: {
                    332:   if ( !n ) *nr = 0;
                    333:   else if ( !n->z )
                    334:     error("absz : invalid argument");
                    335:   else if ( sgnz(n) < 0 ) chsgnz(n,nr);
                    336:   else *nr = n;
                    337: }
                    338:
                    339: int evenz(Z n)
                    340: {
                    341:   return !n ? 1 : mpz_even_p(BDY(n));
                    342: }
                    343:
                    344: int smallz(Z n)
                    345: {
                    346:   if ( !n ) return 1;
                    347:   else if ( INT(n) && mpz_fits_sint_p(BDY(n)) ) return 1;
                    348:   else return 0;
                    349: }
                    350:
                    351: void pwrz(Z n1,Z n,Z *nr)
                    352: {
                    353:   mpq_t t,q;
                    354:   mpz_t z;
                    355:   Q p,r;
                    356:
                    357:   if ( !n || UNIQ(n1) ) *nr = ONE;
                    358:   else if ( !n1 ) *nr = 0;
                    359:   else if ( !n->z || !n1->z )
                    360:     error("pwrz : invalid argument");
                    361:   else if ( MUNIQ(n1) ) {
                    362:     if ( mpz_even_p(BDY((Z)n)) ) *nr = ONE;
                    363:     else *nr = n1;
                    364:   } else if ( !smallz(n) ) {
                    365:     error("exponent too big."); *nr = 0;
                    366:   } else if ( n1->z && mpz_sgn(BDY((Z)n))>0 ) {
1.5       noro      367:     mpz_init(z); mpz_pow_ui(z,BDY(n1),ZTOS(n)); MPZTOZ(z,*nr);
1.1       noro      368:   } else {
                    369:     MPZTOMPQ(BDY(n1),q); MPQTOQ(q,r);
                    370:     pwrq(r,(Q)n,&p); *nr = (Z)p;
                    371:   }
                    372: }
                    373:
                    374: int cmpz(Z q1,Z q2)
                    375: {
                    376:   int sgn;
                    377:
                    378:   if ( !q1 ) {
                    379:     if ( !q2 )
                    380:       return 0;
                    381:     else
                    382:       return -mpz_sgn(BDY(q2));
                    383:   } else if ( !q2 )
                    384:     return mpz_sgn(BDY(q1));
                    385:   else if ( !q1->z || !q2->z )
                    386:     error("mpqz : invalid argument");
                    387:   else if ( (sgn = mpz_sgn(BDY(q1))) != mpz_sgn(BDY(q2)) )
                    388:       return sgn;
                    389:   else {
                    390:     sgn = mpz_cmp(BDY(q1),BDY(q2));
                    391:     if ( sgn > 0 ) return 1;
                    392:     else if ( sgn < 0 ) return -1;
                    393:     else return 0;
                    394:   }
                    395: }
                    396:
                    397: void gcdz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    398: {
                    399:   mpz_t t;
                    400:
                    401:   if ( !n1 ) *nq = n2;
                    402:   else if ( !n2 ) *nq = n1;
                    403:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    404:     error("gcdz : invalid argument");
                    405:   else {
                    406:     mpz_init(t); mpz_gcd(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    407:     MPZTOZ(t,*nq);
                    408:   }
                    409: }
                    410:
                    411: void invz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    412: {
                    413:   mpz_t t;
                    414:
                    415:   if ( !n1 || !n2 || !n1->z || !n2->z )
                    416:     error("invz : invalid argument");
                    417:   mpz_init(t); mpz_invert(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    418:   MPZTOZ(t,*nq);
                    419: }
                    420:
                    421: void lcmz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    422: {
                    423:   Z g,t;
                    424:
                    425:   if ( !n1 || !n2 ) *nq = 0;
                    426:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    427:     error("lcmz : invalid argument");
                    428:   else {
                    429:     gcdz(n1,n2,&g); divsz(n1,g,&t);
                    430:     mulz(n2,t,nq);
                    431:   }
                    432: }
                    433:
                    434: void gcdvz(VECT v,Z *q)
                    435: {
                    436:   int n,i;
                    437:   Z *b;
                    438:   Z g,g1;
                    439:
                    440:   n = v->len;
                    441:   b = (Z *)v->body;
                    442:   g = b[0];
                    443:   for ( i = 1; i < n; i++ ) {
                    444:     gcdz(g,b[i],&g1); g = g1;
                    445:   }
                    446:   *q = g;
                    447: }
                    448:
                    449: void gcdvz_estimate(VECT v,Z *q)
                    450: {
                    451:   int n,m,i;
                    452:   Z s,t,u;
                    453:   Z *b;
                    454:
                    455:   n = v->len;
                    456:   b = (Z *)v->body;
                    457:   if ( n == 1 ) {
                    458:     if ( mpz_sgn(BDY(b[0]))<0 ) chsgnz(b[0],q);
                    459:     else *q = b[0];
                    460:   }
                    461:   m = n/2;
                    462:   for ( i = 0, s = 0; i < m; i++ ) {
                    463:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(s,b[i],&u);
                    464:     else addz(s,b[i],&u);
                    465:     s = u;
                    466:   }
1.4       noro      467:   for ( t = 0; i < n; i++ ) {
1.1       noro      468:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(t,b[i],&u);
                    469:     else addz(t,b[i],&u);
                    470:     t = u;
                    471:   }
                    472:   gcdz(s,t,q);
                    473: }
                    474:
1.4       noro      475: void gcdv_mpz_estimate(mpz_t g,mpz_t *b,int n)
                    476: {
                    477:   int m,m2,i,j;
                    478:   mpz_t s,t;
                    479:
                    480:   mpz_init(g);
                    481:   for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    482:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) m++;
                    483:   if ( !m ) {
                    484:     mpz_set_ui(g,0);
                    485:     return;
                    486:   }
                    487:   if ( m == 1 ) {
                    488:     for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    489:       if ( mpz_sgn(b[i]) ) break;
                    490:     if ( mpz_sgn(b[i])<0 ) mpz_neg(g,b[i]);
                    491:     else mpz_set(g,b[i]);
                    492:     return ;
                    493:   }
                    494:   m2 = m/2;
                    495:   mpz_init_set_ui(s,0);
                    496:   for ( i = j = 0; j < m2; i++ ) {
                    497:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    498:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    499:         mpz_sub(s,s,b[i]);
                    500:       else
                    501:         mpz_add(s,s,b[i]);
                    502:       j++;
                    503:     }
                    504:   }
                    505:   mpz_init_set_ui(t,0);
                    506:   for ( ; i < n; i++ ) {
                    507:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    508:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    509:         mpz_sub(t,t,b[i]);
                    510:       else
                    511:         mpz_add(t,t,b[i]);
                    512:     }
                    513:   }
                    514:   mpz_gcd(g,s,t);
                    515: }
                    516:
                    517:
1.1       noro      518: void factorialz(unsigned int n,Z *nr)
                    519: {
                    520:   mpz_t a;
                    521:   mpz_init(a);
1.13      noro      522:   mpz_fac_ui(a,(unsigned long)n);
1.1       noro      523:   MPZTOZ(a,*nr);
                    524: }
                    525:
                    526: void randomz(int blen,Z *nr)
                    527: {
                    528:   mpz_t z;
                    529:
                    530:   mpz_init(z);
                    531:   mpz_urandomb(z,GMP_RAND,blen);
                    532:   MPZTOZ(z,*nr);
                    533: }
                    534:
                    535: int tstbitz(Z n,int k)
                    536: {
                    537:    if ( !n || !n->z )
                    538:     error("tstbitz : invalid argument");
                    539:    return !n ? 0 : mpz_tstbit(BDY(n),k);
                    540: }
                    541:
                    542: void addq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    543: {
                    544:   mpq_t q1,q2,t;
                    545:
                    546:   if ( !n1 ) *nr = n2;
                    547:   else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    548:   else if ( n1->z && n2->z )
                    549:     addz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    550:   else {
                    551:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    552:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    553:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    554:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    555:     mpq_init(t); mpq_add(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    556:   }
                    557: }
                    558:
                    559: void subq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    560: {
                    561:   mpq_t q1,q2,t;
                    562:
                    563:   if ( !n1 ) {
                    564:     if ( !n2 ) *nr = 0;
1.15      noro      565:     else if ( n2->z ) chsgnz((Z)n2,(Z *)nr);
1.1       noro      566:     else {
                    567:         mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n2)); MPQTOQ(t,*nr);
                    568:       }
                    569:   } else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    570:   else if ( n1 == n2 ) *nr = 0;
                    571:   else if ( n1->z && n2->z )
                    572:     subz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    573:   else {
                    574:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    575:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    576:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    577:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    578:     mpq_init(t); mpq_sub(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    579:   }
                    580: }
                    581:
                    582: void mulq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    583: {
                    584:   mpq_t t,q1,q2;
                    585:
                    586:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    587:   else if ( n1->z && n2->z )
                    588:     mulz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    589:   else {
                    590:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    591:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    592:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    593:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    594:     mpq_init(t); mpq_mul(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    595:   }
                    596: }
                    597:
                    598: void divq(Q n1,Q n2,Q *nq)
                    599: {
                    600:   mpq_t t,q1,q2;
                    601:
                    602:   if ( !n2 ) {
                    603:     error("division by 0");
                    604:     *nq = 0;
                    605:     return;
                    606:   } else if ( !n1 ) *nq = 0;
                    607:   else if ( n1 == n2 ) *nq = (Q)ONE;
                    608:   else {
                    609:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    610:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    611:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    612:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    613:     mpq_init(t); mpq_div(t,q1,q2); *nq = mpqtozq(t);
                    614:   }
                    615: }
                    616:
                    617: void invq(Q n,Q *nr)
                    618: {
                    619:   Z nm,dn;
                    620:
                    621:   if ( INT(n) )
                    622:     divq((Q)ONE,n,nr);
                    623:   else {
                    624:     nmq(n,&nm);
                    625:     dnq(n,&dn);
                    626:     divq((Q)dn,(Q)nm,nr);
                    627:   }
                    628: }
                    629:
                    630: void chsgnq(Q n,Q *nr)
                    631: {
                    632:   mpq_t t;
                    633:
                    634:   if ( !n ) *nr = 0;
                    635:   else if (n->z ) chsgnz((Z)n,(Z *)nr);
                    636:   else {
                    637:     mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n)); MPQTOQ(t,*nr);
                    638:   }
                    639: }
                    640:
                    641: void absq(Q n,Q *nr)
                    642: {
                    643:   if ( !n ) *nr = 0;
                    644:   else if ( n->z ) absz((Z)n,(Z *)nr);
                    645:   else if ( sgnq(n) < 0 ) chsgnq(n,nr);
                    646:   else *nr = n;
                    647: }
                    648:
                    649: void pwrq(Q n1,Q n,Q *nr)
                    650: {
                    651:   int e;
                    652:   mpz_t nm,dn;
                    653:   mpq_t t;
                    654:
                    655:   if ( !n || UNIQ((Z)n1) || UNIQ(n1) ) *nr = (Q)ONE;
                    656:   else if ( !n1 ) *nr = 0;
                    657:   else if ( !INT(n) ) {
                    658:     error("can't calculate fractional power."); *nr = 0;
                    659:   } else if ( !smallz((Z)n) ) {
                    660:     error("exponent too big."); *nr = 0;
                    661:   } else {
1.5       noro      662:     e = ZTOS(n);
1.1       noro      663:     if ( e < 0 ) {
                    664:       e = -e;
                    665:       if ( n1->z ) {
                    666:         nm[0] = ONEMPZ[0];
                    667:         dn[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    668:       } else {
                    669:         nm[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    670:         dn[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    671:       }
                    672:     } else {
                    673:       if ( n1->z ) {
                    674:         nm[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    675:         dn[0] = ONEMPZ[0];
                    676:       } else {
                    677:         nm[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    678:         dn[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    679:       }
                    680:     }
                    681:     mpq_init(t);
                    682:     mpz_pow_ui(mpq_numref(t),nm,e); mpz_pow_ui(mpq_denref(t),dn,e);
                    683:     *nr = mpqtozq(t);
                    684:   }
                    685: }
                    686:
                    687: int cmpq(Q n1,Q n2)
                    688: {
                    689:   mpq_t q1,q2;
                    690:   int sgn;
                    691:
                    692:   if ( !n1 ) {
                    693:     if ( !n2 ) return 0;
                    694:     else return (n2->z) ? -mpz_sgn(BDY((Z)n2)) : -mpq_sgn(BDY(n2));
                    695:   } if ( !n2 ) return (n1->z) ? mpz_sgn(BDY((Z)n1)) : mpq_sgn(BDY(n1));
                    696:   else if ( n1->z && n2->z )
                    697:     return cmpz((Z)n1,(Z)n2);
                    698:   else if ( (sgn = mpq_sgn(BDY(n1))) != mpq_sgn(BDY(n2)) ) return sgn;
                    699:   else {
                    700:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    701:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    702:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    703:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    704:     sgn = mpq_cmp(q1,q2);
                    705:     if ( sgn > 0 ) return 1;
                    706:     else if ( sgn < 0 ) return -1;
                    707:     else return 0;
                    708:   }
                    709: }
                    710:
                    711: /* t = [nC0 nC1 ... nCn] */
                    712:
                    713: void mkbc(int n,Z *t)
                    714: {
                    715:   int i;
                    716:   Z c,d,iq;
                    717:
                    718:   for ( t[0] = ONE, i = 1; i <= n/2; i++ ) {
1.5       noro      719:     STOZ(n-i+1,c); mulz(t[i-1],c,&d);
                    720:     STOZ(i,iq); divsz(d,iq,&t[i]);
1.1       noro      721:   }
                    722:   for ( ; i <= n; i++ )
                    723:     t[i] = t[n-i];
                    724: }
                    725:
                    726: /*
                    727:  *  Dx^k*x^l = W(k,l,0)*x^l*Dx^k+W(k,l,1)*x^(l-1)*x^(k-1)*+...
                    728:  *
                    729:  *  t = [W(k,l,0) W(k,l,1) ... W(k,l,min(k,l)]
                    730:  *  where W(k,l,i) = i! * kCi * lCi
                    731:  */
                    732:
                    733: /* mod m table */
                    734: /* XXX : should be optimized */
                    735:
                    736: void mkwcm(int k,int l,int m,int *t)
                    737: {
                    738:   int i,n;
                    739:   Z *s;
                    740:
                    741:   n = MIN(k,l);
                    742:   s = (Z *)ALLOCA((n+1)*sizeof(Q));
                    743:   mkwc(k,l,s);
                    744:   for ( i = 0; i <= n; i++ ) {
                    745:     t[i] = remqi((Q)s[i],m);
                    746:   }
                    747: }
                    748:
                    749: void mkwc(int k,int l,Z *t)
                    750: {
                    751:   mpz_t a,b,q,nm,z,u;
                    752:   int i,n;
                    753:
                    754:   n = MIN(k,l);
                    755:   mpz_init_set_ui(z,1);
                    756:   mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[0]);
                    757:   mpz_init(a); mpz_init(b); mpz_init(nm);
                    758:   for ( i = 1; i <= n; i++ ) {
                    759:     mpz_set_ui(a,k-i+1); mpz_set_ui(b,l-i+1); mpz_mul(nm,a,b);
                    760:     mpz_mul(z,BDY(t[i-1]),nm); mpz_fdiv_q_ui(z,z,i);
                    761:     mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[i]);
                    762:   }
                    763: }
                    764:
                    765: void lgp(P p,Z *g,Z *l);
                    766:
                    767: void ptozp(P p,int sgn,Q *c,P *pr)
                    768: {
1.16      noro      769:   Z nm,dn,nm1;
1.1       noro      770:
                    771:   if ( !p ) {
                    772:     *c = 0; *pr = 0;
                    773:   } else {
                    774:     lgp(p,&nm,&dn);
1.16      noro      775:     if ( sgn < 0 ) {
                    776:       chsgnz(nm,&nm1); nm = nm1;
                    777:     }
1.1       noro      778:     divz(nm,dn,(Z *)c);
                    779:     divsp(CO,p,(P)*c,pr);
                    780:   }
                    781: }
                    782:
                    783: void lgp(P p,Z *g,Z *l)
                    784: {
                    785:   DCP dc;
                    786:   Z g1,g2,l1,l2,l3,l4;
                    787:
                    788:   if ( NUM(p) ) {
                    789:     if ( ((Q)p)->z ) {
                    790:       MPZTOZ(BDY((Z)p),*g);
                    791:       *l = ONE;
                    792:     } else {
                    793:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY((Q)p)),*g);
                    794:       MPZTOZ(mpq_denref(BDY((Q)p)),*l);
                    795:     }
                    796:   } else {
                    797:     dc = DC(p); lgp(COEF(dc),g,l);
                    798:     for ( dc = NEXT(dc); dc; dc = NEXT(dc) ) {
                    799:       lgp(COEF(dc),&g1,&l1); gcdz(*g,g1,&g2); *g = g2;
                    800:       gcdz(*l,l1,&l2); mulz(*l,l1,&l3); divz(l3,l2,l);
                    801:     }
                    802:   }
                    803: }
                    804:
                    805: void qltozl(Q *w,int n,Z *dvr)
                    806: {
                    807:   Z nm,dn;
                    808:   Z g,g1,l1,l2,l3;
                    809:   Q c;
                    810:   int i;
                    811:   struct oVECT v;
                    812:
                    813:   for ( i = 0; i < n; i++ )
                    814:     if ( w[i] && !w[i]->z )
                    815:       break;
                    816:   if ( i == n ) {
                    817:     v.id = O_VECT; v.len = n; v.body = (pointer *)w;
                    818:     gcdvz(&v,dvr); return;
                    819:   }
                    820:   for ( i = 0; !w[i]; i++ );
                    821:   c = w[i];
                    822:   if ( !c->z ) {
                    823:     MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),nm); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),dn);
                    824:   } else {
                    825:     MPZTOZ(BDY((Z)c),nm); dn = ONE;
                    826:   }
                    827:   for ( i++; i < n; i++ ) {
                    828:     c = w[i];
                    829:     if ( !c ) continue;
                    830:     if ( !c->z ) {
                    831:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),g1); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),l1);
                    832:     } else {
                    833:       MPZTOZ(BDY((Z)c),g1); l1 = ONE;
                    834:     }
                    835:     gcdz(nm,g1,&g); nm = g;
                    836:     gcdz(dn,l1,&l2); mulz(dn,l1,&l3); divz(l3,l2,&dn);
                    837:   }
                    838:   divz(nm,dn,dvr);
                    839: }
                    840:
                    841: int z_bits(Q q)
                    842: {
                    843:   if ( !q ) return 0;
                    844:   else if ( q->z ) return mpz_sizeinbase(BDY((Z)q),2);
                    845:   else
                    846:     return mpz_sizeinbase(mpq_numref(BDY(q)),2)
                    847:       + mpz_sizeinbase(mpq_denref(BDY(q)),2);
                    848: }
                    849:
                    850: int zp_mag(P p)
                    851: {
                    852:   int s;
                    853:   DCP dc;
                    854:
                    855:   if ( !p ) return 0;
                    856:   else if ( OID(p) == O_N ) return z_bits((Q)p);
                    857:   else {
                    858:     for ( dc = DC(p), s = 0; dc; dc = NEXT(dc) ) s += zp_mag(COEF(dc));
                    859:     return s;
                    860:   }
                    861: }
                    862:
                    863: void makesubstz(VL v,NODE *s)
                    864: {
                    865:   NODE r,r0;
                    866:   Z q;
                    867:   unsigned int n;
                    868:
                    869:   for ( r0 = 0; v; v = NEXT(v) ) {
                    870:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)v->v;
                    871: #if defined(_PA_RISC1_1)
                    872:     n = mrand48()&BMASK; q = utoz(n);
                    873: #else
                    874:     n = random(); q = utoz(n);
                    875: #endif
                    876:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)q;
                    877:   }
                    878:   if ( r0 ) NEXT(r) = 0;
                    879:   *s = r0;
                    880: }
                    881:
                    882: unsigned int remqi(Q a,unsigned int mod)
                    883: {
                    884:   unsigned int c,nm,dn;
                    885:   mpz_t r;
                    886:
                    887:   if ( !a ) return 0;
                    888:   else if ( a->z ) {
                    889:     mpz_init(r);
                    890:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                    891:   } else {
                    892:     mpz_init(r);
                    893:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                    894:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                    895:     dn = invm(dn,mod);
                    896:     DMAR(nm,dn,0,mod,c);
                    897:   }
                    898:   return c;
                    899: }
                    900:
                    901: int generic_gauss_elim(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                    902: {
                    903:   int **wmat;
                    904:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                    905:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                    906:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                    907:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv;
                    908:   MAT r,crmat;
                    909:   int ret;
1.8       noro      910:   MAT mat2,nm2;
                    911:   Z dn2;
                    912:   int *rind2,*cind2;
                    913:   int ret2;
1.1       noro      914:
1.6       noro      915: #if SIZEOF_LONG == 8
1.8       noro      916:   ret = generic_gauss_elim64(mat,nm,dn,rindp,cindp);
                    917:   return ret;
1.6       noro      918: #endif
1.1       noro      919:   bmat = (Z **)mat->body;
                    920:   row = mat->row; col = mat->col;
                    921:   wmat = (int **)almat(row,col);
                    922:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    923:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    924:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                    925:     if ( DP_Print ) {
                    926:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                    927:     }
                    928:     md = get_lprime(ind);
                    929:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                    930:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    931:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                    932:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                    933:     if ( !ind ) {
                    934: RESET:
                    935:       m1 = utoz(md);
                    936:       rank0 = rank;
                    937:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                    938:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                    939:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                    940:       tmat = (Z **)crmat->body;
                    941:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    942:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    943:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                    944:     } else {
                    945:       if ( rank < rank0 ) {
                    946:         if ( DP_Print ) {
                    947:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                    948:           fflush(asir_out);
                    949:         }
                    950:         continue;
                    951:       } else if ( rank > rank0 ) {
                    952:         if ( DP_Print ) {
                    953:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                    954:           fflush(asir_out);
                    955:         }
                    956:         goto RESET;
                    957:       } else {
                    958:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                    959:         if ( j < col ) {
                    960:           if ( DP_Print ) {
                    961:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                    962:             fflush(asir_out);
                    963:           }
                    964:           goto RESET;
                    965:         }
                    966:       }
                    967:
                    968:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                    969:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                    970:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    971:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    972:           if ( !colstat[j] ) {
                    973:             if ( tmi[k] ) {
                    974:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                    975:               t = remqi((Q)tmi[k],md);
                    976:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                    977:               else t = md-(t-wmi[j]);
                    978:               DMAR(t,inv,0,md,t1)
                    979:               u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                    980:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                    981:             } else if ( wmi[j] ) {
                    982:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                    983:               DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                    984:               u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                    985:             }
                    986:             k++;
                    987:           }
                    988:       m1 = m3;
                    989:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                    990:         ret = 0;
                    991:       else
                    992:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                    993:       if ( ret ) {
                    994:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                    995:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                    996:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                    997:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                    998:           else cind[l++] = j;
                    999:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                   1000:           return rank;
                   1001:       }
                   1002:     }
                   1003:   }
                   1004: }
                   1005:
                   1006: int generic_gauss_elim2(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1007: {
                   1008:
                   1009:   MAT full;
                   1010:   Z **bmat,**b;
                   1011:   Z *bmi;
                   1012:   Z dn0;
                   1013:   int row,col,md,i,j,rank,ret;
                   1014:   int **wmat;
                   1015:   int *wmi;
                   1016:   int *colstat,*rowstat;
                   1017:
                   1018:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1019:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1020:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1021:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1022:   rowstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1023:   /* XXX */
                   1024:   md = get_lprime(0);
                   1025:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1026:     for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1027:       wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1028:   rank = generic_gauss_elim_mod2(wmat,row,col,md,colstat,rowstat);
                   1029:   b = (Z **)MALLOC(rank*sizeof(Z));
                   1030:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) b[i] = bmat[rowstat[i]];
                   1031:   NEWMAT(full); full->row = rank; full->col = col; full->body = (pointer **)b;
                   1032:   ret = generic_gauss_elim_full(full,nm,dn,rindp,cindp);
                   1033:   if ( !ret ) {
                   1034:     rank = generic_gauss_elim(mat,nm,&dn0,rindp,cindp);
                   1035:     for ( i = 0; i < rank; i++ ) dn[i] = dn0;
                   1036:   }
                   1037:   return rank;
                   1038: }
                   1039:
                   1040: int generic_gauss_elim_full(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1041: {
                   1042:   int **wmat;
                   1043:   int *stat;
                   1044:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi,*ri;
                   1045:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   1046:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1047:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv,h;
                   1048:   MAT r,crmat;
                   1049:   int ret,initialized,done;
                   1050:
                   1051:   initialized = 0;
                   1052:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1053:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1054:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1055:   stat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1056:   for ( i = 0; i < row; i++ ) stat[i] = 0;
                   1057:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1058:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1059:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1060:     if ( DP_Print ) {
                   1061:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1062:     }
                   1063:     md = get_lprime(ind);
                   1064:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1065:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1066:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1067:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1068:     if ( rank < row ) continue;
                   1069:     if ( !initialized ) {
                   1070:       m1 = utoz(md);
                   1071:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1072:       MKMAT(crmat,row,col-row);
                   1073:       MKMAT(r,row,col-row); *nm = r;
                   1074:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   1075:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1076:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1077:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                   1078:       initialized = 1;
                   1079:     } else {
                   1080:       for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   1081:       if ( j < col ) continue;
                   1082:
                   1083:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                   1084:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                   1085:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1086:         switch ( stat[i] ) {
                   1087:           case 1:
                   1088:             /* consistency check */
                   1089:             ri = (Z *)BDY(r)[i]; wmi = wmat[i];
                   1090:             for ( j = 0; j < col; j++ ) if ( colstat[j] ) break;
                   1091:             h = md-remqi((Q)dn[i],md);
                   1092:             for ( j++, k = 0; j < col; j++ )
                   1093:               if ( !colstat[j] ) {
                   1094:                 t = remqi((Q)ri[k],md);
                   1095:                 DMAR(wmi[i],h,t,md,t1);
                   1096:                 if ( t1 ) break;
                   1097:               }
                   1098:             if ( j == col ) { stat[i]++; break; }
                   1099:             else {
                   1100:               /* fall to the case 0 */
                   1101:               stat[i] = 0;
                   1102:             }
                   1103:           case 0:
                   1104:             tmi = tmat[i]; wmi = wmat[i];
                   1105:             for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1106:               if ( !colstat[j] ) {
                   1107:                 if ( tmi[k] ) {
                   1108:                 /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   1109:                   t = remqi((Q)tmi[k],md);
                   1110:                   if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   1111:                   else t = md-(t-wmi[j]);
                   1112:                   DMAR(t,inv,0,md,t1)
                   1113:                   u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                   1114:                   addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   1115:                 } else if ( wmi[j] ) {
                   1116:                 /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   1117:                   DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                   1118:                   u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   1119:                 }
                   1120:                 k++;
                   1121:               }
                   1122:             break;
                   1123:           case 2: default:
                   1124:             break;
                   1125:         }
                   1126:       m1 = m3;
                   1127:       if ( ind % 4 )
                   1128:         ret = 0;
                   1129:       else
                   1130:         ret = intmtoratm2(crmat,m1,*nm,dn,stat);
                   1131:       if ( ret ) {
                   1132:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1133:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-row)*sizeof(int));
                   1134:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1135:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   1136:           else cind[l++] = j;
                   1137:         return gensolve_check2(mat,*nm,dn,rind,cind);
                   1138:       }
                   1139:     }
                   1140:   }
                   1141: }
                   1142:
                   1143: int generic_gauss_elim_direct(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp){
                   1144:   Z **bmat,*s;
                   1145:   Z u,v,w,x,d,t,y;
                   1146:   int row,col,i,j,k,l,m,rank;
                   1147:   int *colstat,*colpos,*cind;
                   1148:   MAT r,in;
                   1149:
                   1150:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1151:   MKMAT(in,row,col);
                   1152:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1153:     for ( j = 0; j < col; j++ ) in->body[i][j] = mat->body[i][j];
                   1154:   bmat = (Z **)in->body;
                   1155:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1156:   *rindp = colpos = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1157:   for ( j = 0, rank = 0, d = ONE; j < col; j++ ) {
                   1158:     for ( i = rank; i < row && !bmat[i][j]; i++  );
                   1159:     if ( i == row ) { colstat[j] = 0; continue; }
                   1160:     else { colstat[j] = 1; colpos[rank] = j; }
                   1161:     if ( i != rank )
                   1162:       for ( k = j; k < col; k++ ) {
                   1163:         t = bmat[i][k]; bmat[i][k] = bmat[rank][k]; bmat[rank][k] = t;
                   1164:       }
                   1165:     for ( i = rank+1, v = bmat[rank][j]; i < row; i++ )
                   1166:       for ( k = j, u = bmat[i][j]; k < col; k++ ) {
                   1167:         mulz(bmat[i][k],v,&w); mulz(bmat[rank][k],u,&x);
                   1168:         subz(w,x,&y); divsz(y,d,&bmat[i][k]);
                   1169:       }
                   1170:     d = v; rank++;
                   1171:   }
                   1172:   *dn = d;
                   1173:   s = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1174:   for ( i = rank-1; i >= 0; i-- ) {
                   1175:     for ( k = colpos[i]; k < col; k++ ) mulz(bmat[i][k],d,&s[k]);
                   1176:     for ( m = rank-1; m > i; m-- ) {
                   1177:       for ( k = colpos[m], u = bmat[i][k]; k < col; k++ ) {
                   1178:         mulz(bmat[m][k],u,&w); subz(s[k],w,&x); s[k] = x;
                   1179:       }
                   1180:     }
                   1181:     for ( k = colpos[i], u = bmat[i][k]; k < col; k++ )
                   1182:       divz(s[k],u,&bmat[i][k]);
                   1183:   }
                   1184:   *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   1185:   MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   1186:   for ( j = 0, k = 0; j < col; j++ )
                   1187:     if ( !colstat[j] ) {
                   1188:       cind[k] = j;
                   1189:       for ( i = 0; i < rank; i++ ) r->body[i][k] = bmat[i][j];
                   1190:       k++;
                   1191:     }
                   1192:   return rank;
                   1193: }
                   1194:
1.8       noro     1195: int mpz_intmtoratm(mpz_t **mat,int row,int col,mpz_t md,mpz_t **nm,mpz_t dn)
                   1196: {
                   1197:   mpz_t t,s,b,u,nm1,dn1;
                   1198:   int i,j,k,l,ret;
                   1199:   mpz_t *mi,*nmk;
                   1200:
                   1201:   if ( UNIMPZ(md) )
                   1202:     return 0;
                   1203:   mpz_init(t); mpz_init(s); mpz_init(b); mpz_init(u);
                   1204:   mpz_init(nm1); mpz_init(dn1);
                   1205:   mpz_fdiv_q_2exp(t,md,1); mpz_sqrt(s,t); mpz_fdiv_q_2exp(b,s,64);
                   1206:   if ( !mpz_sgn(b) ) mpz_set_ui(b,1);
                   1207:   mpz_set_ui(dn,1);
                   1208:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1209:     for ( j = 0, mi = mat[i]; j < col; j++ )
                   1210:       if ( mpz_sgn(mi[j]) ) {
                   1211:         mpz_mul(s,mi[j],dn);
                   1212:         mpz_mod(u,s,md);
                   1213:         ret = mpz_inttorat(u,md,b,nm1,dn1);
                   1214:         if ( !ret )
                   1215:           return 0;
                   1216:         else {
                   1217:           if ( !UNIMPZ(dn1) ) {
                   1218:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1219:               for ( l = 0, nmk = nm[k]; l < col; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1220:             for ( l = 0, nmk = nm[i]; l < j; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1221:           }
                   1222:           mpz_set(nm[i][j],nm1);
                   1223:           mpz_mul(dn,dn,dn1);
                   1224:         }
                   1225:       }
                   1226:   return 1;
                   1227: }
                   1228:
1.1       noro     1229: int intmtoratm(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn)
                   1230: {
                   1231:   Z t,s,b,dn0,dn1,nm1,q,u,unm,udn,dmy;
                   1232:   int i,j,k,l,row,col,sgn,ret;
                   1233:   Z **rmat,**tmat,*tmi,*nmk;
                   1234:
                   1235:   if ( UNIQ(md) )
                   1236:     return 0;
                   1237:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1238:   bshiftz(md,1,&t);
1.18    ! noro     1239:   isqrtz(t,&s);
1.1       noro     1240:   bshiftz(s,64,&b);
                   1241:   if ( !b ) b = ONE;
                   1242:   dn0 = ONE;
                   1243:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1244:   rmat = (Z **)nm->body;
                   1245:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1246:     for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1247:       if ( tmi[j] ) {
                   1248:         mulz(tmi[j],dn0,&s);
                   1249:         divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1250:         ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1251:         if ( !ret ) return 0;
                   1252:         else {
                   1253:           if ( !UNIQ(dn1) ) {
                   1254:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1255:               for ( l = 0, nmk = rmat[k]; l < col; l++ ) {
                   1256:                 mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1257:               }
                   1258:             for ( l = 0, nmk = rmat[i]; l < j; l++ ) {
                   1259:               mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1260:             }
                   1261:           }
                   1262:           rmat[i][j] = nm1;
                   1263:           mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1264:         }
                   1265:       }
                   1266:   *dn = dn0;
                   1267:   return 1;
                   1268: }
                   1269:
                   1270: int intmtoratm2(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn,int *stat)
                   1271: {
                   1272:   int row,col,i,j,ret;
                   1273:   Z dn0,dn1,t,s,b;
                   1274:   Z *w,*tmi;
                   1275:   Z **tmat;
                   1276:
                   1277:   bshiftz(md,1,&t);
                   1278:   isqrtz(t,&s);
                   1279:   bshiftz(s,64,&b);
                   1280:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1281:   if ( UNIQ(md) ) return 0;
                   1282:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1283:   dn0 = ONE;
                   1284:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1285:     if ( cmpz(dn[i],dn0) > 0 ) dn0 = dn[i];
                   1286:   w = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1287:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1288:     if ( stat[i] == 0 ) {
                   1289:       for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1290:           mulz(tmi[j],dn0,&w[j]);
                   1291:       ret = intvtoratv(w,col,md,b,(Z *)BDY(nm)[i],&dn[i]);
                   1292:       if ( ret ) {
                   1293:         stat[i] = 1;
                   1294:         mulz(dn0,dn[i],&t); dn[i] = t; dn0 = t;
                   1295:       }
                   1296:     }
                   1297:   for ( i = 0; i < row; i++ ) if ( !stat[i] ) break;
                   1298:   if ( i == row ) return 1;
                   1299:   else return 0;
                   1300: }
                   1301:
                   1302: int intvtoratv(Z *v,int n,Z md,Z b,Z *nm,Z *dn)
                   1303: {
                   1304:   Z dn0,dn1,q,s,u,nm1,unm,udn,dmy;
                   1305:   Z *nmk;
                   1306:   int j,l,col,ret,sgn;
                   1307:
                   1308:   for ( j = 0; j < n; j++ ) nm[j] = 0;
                   1309:   dn0 = ONE;
                   1310:   for ( j = 0; j < n; j++ ) {
                   1311:     if ( !v[j] ) continue;
                   1312:     mulz(v[j],dn0,&s);
                   1313:     divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1314:     ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1315:     if ( !ret ) return 0;
                   1316:     if ( !UNIQ(dn1) )
                   1317:       for ( l = 0; l < j; l++ ) {
                   1318:         mulz(nm[l],dn1,&q); nm[l] = q;
                   1319:       }
                   1320:     nm[j] = nm1;
                   1321:     mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1322:   }
                   1323:   *dn = dn0;
                   1324:   return 1;
                   1325: }
                   1326:
                   1327: /* assuming 0 < c < m */
                   1328:
1.8       noro     1329: int mpz_inttorat(mpz_t c,mpz_t m,mpz_t b,mpz_t nm,mpz_t dn)
                   1330: {
                   1331:   mpz_t u1,v1,u2,v2,r1,r2;
                   1332:   mpz_t q,t;
                   1333:
                   1334:   mpz_init_set_ui(u1,0); mpz_init_set_ui(v1,1);
                   1335:   mpz_init_set(u2,m); mpz_init_set(v2,c);
                   1336:   mpz_init(q); mpz_init(t); mpz_init(r1); mpz_init(r2);
                   1337:   while ( mpz_cmp(v2,b) >= 0 ) {
                   1338:     /* r2 = u2-q*v2 */
                   1339:     mpz_fdiv_qr(q,r2,u2,v2);
                   1340:     mpz_set(u2,v2); mpz_set(v2,r2);
                   1341:     /* r1 = u1-q*v1 */
                   1342:     mpz_mul(t,q,v1); mpz_sub(r1,u1,t);
                   1343:     mpz_set(u1,v1); mpz_set(v1,r1);
                   1344:   }
                   1345:   if ( mpz_cmp(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1346:   else {
1.14      noro     1347:     mpz_gcd(t,v1,v2);
                   1348:     if ( UNIMPZ(t) )
                   1349:       mpz_set_ui(r1,0);
                   1350:     else {
                   1351:       /* v1 /= t, v2 /= t, t=c*v1-v2, r1=t%m */
                   1352:       mpz_divexact(v1,v1,t); mpz_divexact(v2,v2,t);
                   1353:       mpz_mul(t,c,v1); mpz_sub(t,t,v2); mpz_mod(r1,t,m);
                   1354:     }
                   1355:     if ( mpz_sgn(r1) ) return 0;
1.8       noro     1356:     if ( mpz_sgn(v1)<0  ) {
                   1357:       mpz_neg(dn,v1); mpz_neg(nm,v2);
                   1358:     } else {
                   1359:       mpz_set(dn,v1); mpz_set(nm,v2);
                   1360:     }
                   1361:     return 1;
                   1362:   }
                   1363: }
                   1364:
1.1       noro     1365: int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
                   1366: {
1.14      noro     1367:   Z qq,t,s,r,u1,v1,r1;
1.1       noro     1368:   Z q,u2,v2,r2;
                   1369:
                   1370:   u1 = 0; v1 = ONE; u2 = m; v2 = c;
                   1371:   while ( cmpz(v2,b) >= 0 ) {
                   1372:     divqrz(u2,v2,&q,&r2); u2 = v2; v2 = r2;
                   1373:     mulz(q,v1,&t); subz(u1,t,&r1); u1 = v1; v1 = r1;
                   1374:   }
                   1375:   if ( cmpz(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1376:   else {
1.14      noro     1377:     /* reduction and check */
                   1378:     /* v2/v1 = u2/u1, c*u1-u2 = 0 mod m? */
                   1379:     gcdz(v1,v2,&t);
                   1380:     if ( UNIZ(t) ) {
                   1381:       u1 = v1; u2 = v2; r = 0;
                   1382:     } else {
                   1383:       divsz(v1,t,&u1); divsz(v2,t,&u2);
                   1384:       mulz(c,u1,&t); subz(t,u2,&s); remz(s,m,&r);
                   1385:     }
                   1386:     if ( r ) return 0;
                   1387:     if ( mpz_sgn(BDY(u1))<0  ) {
                   1388:       chsgnz(u1,dnp); chsgnz(u2,nmp);
1.1       noro     1389:     } else {
1.14      noro     1390:       *dnp = u1; *nmp = u2;
1.1       noro     1391:     }
                   1392:     return 1;
                   1393:   }
                   1394: }
                   1395:
                   1396: extern int f4_nocheck;
                   1397:
1.12      noro     1398: int mpz_gensolve_check(MAT mat,mpz_t **nm,mpz_t dn,int rank,int clen,int *rind,int *cind)
1.8       noro     1399: {
1.12      noro     1400:   int row,col,i,j,k,l;
1.8       noro     1401:   mpz_t t;
                   1402:   mpz_t *w;
                   1403:   Z *mati;
                   1404:   mpz_t *nmk;
                   1405:
                   1406:   if ( f4_nocheck ) return 1;
1.12      noro     1407:   row = mat->row; col = mat->col;
1.8       noro     1408:   w = (mpz_t *)MALLOC(clen*sizeof(mpz_t));
                   1409:   mpz_init(t);
                   1410:   for ( i = 0; i < clen; i++ ) mpz_init(w[i]);
                   1411:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1412:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1413:     for ( l = 0; l < clen; l++ ) mpz_set_ui(w[l],0);
                   1414:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1415:       for ( l = 0, nmk = (mpz_t *)nm[k]; l < clen; l++ ) {
                   1416:         /* w[l] += mati[rind[k]]*nmk[k] */
                   1417:         if ( mati[rind[k]] ) mpz_addmul(w[l],BDY(mati[rind[k]]),nmk[l]);
                   1418:       }
                   1419:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1420:       if ( mati[cind[j]] ) mpz_mul(t,dn,BDY(mati[cind[j]]));
                   1421:       else mpz_set_ui(t,0);
                   1422:       if ( mpz_cmp(w[j],t) ) break;
                   1423:     }
                   1424:     if ( j != clen ) break;
                   1425:   }
                   1426:   if ( i != row ) return 0;
                   1427:   else return 1;
                   1428: }
                   1429:
1.1       noro     1430: int gensolve_check(MAT mat,MAT nm,Z dn,int *rind,int *cind)
                   1431: {
                   1432:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1433:   Z s,t;
                   1434:   Z *w;
                   1435:   Z *mati,*nmk;
                   1436:
                   1437:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1438:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1439:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1440:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1441:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1442:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1443:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1444:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1445:         mulz(mati[rind[k]],nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1446:       }
                   1447:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1448:       mulz(dn,mati[cind[j]],&t);
                   1449:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1450:     }
                   1451:     if ( j != clen ) break;
                   1452:   }
                   1453:   if ( i != row ) return 0;
                   1454:   else return 1;
                   1455: }
                   1456:
                   1457: int gensolve_check2(MAT mat,MAT nm,Z *dn,int *rind,int *cind)
                   1458: {
                   1459:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1460:   Z s,t,u,d;
                   1461:   Z *w,*m;
                   1462:   Z *mati,*nmk;
                   1463:
                   1464:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1465:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1466:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1467:   m = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1468:   for ( d = dn[0], i = 1; i < rank; i++ ) {
                   1469:     lcmz(d,dn[i],&t); d = t;
                   1470:   }
                   1471:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) divsz(d,dn[i],&m[i]);
                   1472:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1473:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1474:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1475:     for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1476:       mulz(mati[rind[k]],m[k],&u);
                   1477:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1478:         mulz(u,nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1479:       }
                   1480:     }
                   1481:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1482:       mulz(d,mati[cind[j]],&t);
                   1483:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1484:     }
                   1485:     if ( j != clen ) break;
                   1486:   }
                   1487:   if ( i != row ) return 0;
                   1488:   else return 1;
                   1489: }
                   1490:
                   1491: void isqrtz(Z a,Z *r)
                   1492: {
                   1493:   int k;
                   1494:   Z x,t,x2,xh,quo,rem;
                   1495:   Z two;
                   1496:
                   1497:   if ( !a ) *r = 0;
1.11      noro     1498:   else if ( UNIZ(a) ) *r = ONE;
1.1       noro     1499:   else {
                   1500:     k = z_bits((Q)a); /* a <= 2^k-1 */
                   1501:     bshiftz(ONE,-((k>>1)+(k&1)),&x); /* a <= x^2 */
1.5       noro     1502:     STOZ(2,two);
1.1       noro     1503:     while ( 1 ) {
                   1504:       pwrz(x,two,&t);
                   1505:       if ( cmpz(t,a) <= 0 ) {
                   1506:         *r = x; return;
                   1507:       } else {
                   1508:         if ( mpz_tstbit(BDY(x),0) ) addz(x,a,&t);
                   1509:         else t = a;
                   1510:         bshiftz(x,-1,&x2); divqrz(t,x2,&quo,&rem);
                   1511:         bshiftz(x,1,&xh); addz(quo,xh,&x);
                   1512:       }
                   1513:     }
                   1514:   }
                   1515: }
                   1516:
                   1517: void bshiftz(Z a,int n,Z *r)
                   1518: {
                   1519:   mpz_t t;
                   1520:
                   1521:   if ( !a ) *r = 0;
                   1522:   else if ( n == 0 ) *r = a;
                   1523:   else if ( n < 0 ) {
                   1524:     mpz_init(t); mpz_mul_2exp(t,BDY(a),-n); MPZTOZ(t,*r);
                   1525:   } else {
                   1526:     mpz_init(t); mpz_fdiv_q_2exp(t,BDY(a),n);
                   1527:     if ( !mpz_sgn(t) ) *r = 0;
                   1528:     else MPZTOZ(t,*r);
                   1529:   }
                   1530: }
                   1531:
                   1532: void addlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1533: {
                   1534:   addz(a,b,c);
                   1535:   if ( !lf_lazy ) {
                   1536:     if ( cmpz(*c,current_mod_lf) >= 0 ) {
                   1537:       subz(*c,current_mod_lf,c);
                   1538:     }
                   1539:   }
                   1540: }
                   1541:
                   1542: void sublf(Z a,Z b,Z *c)
                   1543: {
                   1544:   subz(a,b,c);
                   1545:   if ( !lf_lazy ) {
                   1546:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1547:   }
                   1548: }
                   1549:
                   1550: void mullf(Z a,Z b,Z *c)
                   1551: {
                   1552:   mulz(a,b,c);
                   1553:   if ( !lf_lazy ) {
                   1554:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1555:   }
                   1556: }
                   1557:
                   1558: void divlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1559: {
                   1560:   Z inv;
                   1561:
                   1562:   invz(b,current_mod_lf,&inv);
                   1563:   mulz(a,inv,c);
                   1564:   if ( !lf_lazy ) {
                   1565:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1566:   }
                   1567: }
                   1568:
                   1569: void chsgnlf(Z a,Z *c)
                   1570: {
                   1571:   chsgnz(a,c);
                   1572:   if ( !lf_lazy ) {
                   1573:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1574:   }
                   1575: }
                   1576:
                   1577: void lmtolf(LM a,Z *b)
                   1578: {
                   1579:   if ( !a ) *b = 0;
                   1580:   else {
                   1581:     MPZTOZ(BDY(a),*b);
                   1582:   }
                   1583: }
                   1584:
                   1585: void setmod_lf(Z p)
                   1586: {
                   1587:     current_mod_lf = p;
                   1588:     current_mod_lf_size = mpz_size(BDY(current_mod_lf))+1;
                   1589: }
                   1590:
                   1591: void simplf_force(Z a,Z *b)
                   1592: {
                   1593:     remz(a,current_mod_lf,b);
                   1594: }
                   1595:
                   1596: int generic_gauss_elim_hensel(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1597: {
                   1598:   MAT bmat,xmat;
                   1599:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1600:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1601:   int row,col;
                   1602:   int **w;
                   1603:   int *wi;
                   1604:   int **wc;
                   1605:   Z mdq,q,s,u;
                   1606:   Z tn;
                   1607:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1608:   unsigned int t;
                   1609:   int *cinfo,*rinfo;
                   1610:   int *rind,*cind;
                   1611:   int count;
                   1612:   int ret;
1.3       noro     1613:   struct oEGT eg_mul1,eg_mul2,tmp0,tmp1,tmp2;
1.1       noro     1614:   int period;
                   1615:   int *wx,*ptr;
                   1616:   int wxsize,nsize;
                   1617:   Z wn;
                   1618:   Z wq;
                   1619:
1.9       noro     1620: #if SIZEOF_LONG == 8
1.11      noro     1621:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,0);
1.9       noro     1622: #endif
1.3       noro     1623: init_eg(&eg_mul1); init_eg(&eg_mul2);
1.1       noro     1624:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1625:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1626:   w = (int **)almat(row,col);
                   1627:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1628:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1629:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1630:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1631:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1632:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1633:
                   1634:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1635:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1636:     }
                   1637:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1638:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1639:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1640:     }
                   1641:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1642:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1643:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
                   1644:       if ( cinfo[j] ) {
                   1645:         /* the column is in lhs */
                   1646:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1647:           w[i][li] = w[i][j];
                   1648:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1649:         }
                   1650:         li++;
                   1651:       } else {
                   1652:         /* the column is in rhs */
                   1653:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1654:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1655:         ri++;
                   1656:       }
                   1657:
                   1658:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1659:       /* algorithm
                   1660:          c <- B
                   1661:          x <- 0
                   1662:          q <- 1
                   1663:          do
                   1664:            t <- A^(-1)c mod p
                   1665:            x <- x+qt
                   1666:            c <- (c-At)/p
                   1667:            q <- qp
                   1668:          end do
                   1669:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1670:       */
                   1671:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1672:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1673:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1674:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1675:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1676:
                   1677:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1678:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
1.3       noro     1679:         /* check Ax=B mod q */
1.1       noro     1680:         if ( DP_Print > 3 )
                   1681:           fprintf(stderr,"o");
                   1682:         /* wc = b mod md */
                   1683:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1684:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1685:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.3       noro     1686:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1687:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1688:         /* x += q*wc */
1.3       noro     1689: get_eg(&tmp0);
1.1       noro     1690:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1691:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1692:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   1693: get_eg(&tmp1); add_eg(&eg_mul1,&tmp0,&tmp1);
1.1       noro     1694:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1695:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1696:             mpz_t uz;
                   1697:
                   1698:             if ( b[i][j] )
                   1699:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1700:             else
                   1701:               mpz_init_set_ui(uz,0);
                   1702:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1703:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   1704:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   1705:                   mpz_addmul_ui(uz,BDY(a[i][k]),-wc[k][j]);
                   1706:                 else
                   1707:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1708:               }
                   1709:             }
                   1710:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1711:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1712:           }
1.3       noro     1713: get_eg(&tmp2); add_eg(&eg_mul2,&tmp1,&tmp2);
1.1       noro     1714:         count++;
                   1715:         /* q = q*md */
                   1716:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1717:         if ( count == period ) {
                   1718:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1719:           if ( ret ) {
1.3       noro     1720:             print_eg("MUL1",&eg_mul1);
                   1721:             print_eg("MUL2",&eg_mul2);
1.1       noro     1722:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1723:               if ( cinfo[j] )
                   1724:                 rind[k++] = j;
                   1725:               else
                   1726:                 cind[l++] = j;
                   1727:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1728:             if ( ret ) {
                   1729:               *rindp = rind;
                   1730:               *cindp = cind;
                   1731:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1732:                 if ( !cinfo[j] )
                   1733:                   cind[k++] = j;
                   1734:               return rank;
1.11      noro     1735:             } else
                   1736:               goto reset;
1.1       noro     1737:           } else {
1.11      noro     1738: reset:
1.1       noro     1739:             period = period*3/2;
                   1740:             count = 0;
                   1741:           }
                   1742:         }
                   1743:       }
                   1744:   }
                   1745: }
                   1746:
                   1747: /* for inv_or_split_dalg */
                   1748:
                   1749: int generic_gauss_elim_hensel_dalg(MAT mat,DP *mb,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1750: {
                   1751:   MAT bmat,xmat;
                   1752:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1753:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1754:   int row,col;
                   1755:   int **w;
                   1756:   int *wi;
                   1757:   int **wc;
                   1758:   Z mdq,q,s,u;
                   1759:   Z tn;
                   1760:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1761:   unsigned int t;
                   1762:   int *cinfo,*rinfo;
                   1763:   int *rind,*cind;
                   1764:   int count;
                   1765:   int ret;
                   1766:   struct oEGT eg_mul,eg_inv,eg_intrat,eg_check,tmp0,tmp1;
                   1767:   int period;
                   1768:   int *wx,*ptr;
                   1769:   int wxsize,nsize;
                   1770:   Z wn;
                   1771:   Z wq;
                   1772:   DP m;
                   1773:
1.11      noro     1774: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1775:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,mb);
                   1776: #endif
1.1       noro     1777:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1778:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1779:   w = (int **)almat(row,col);
                   1780:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1781:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1782:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1783:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1784:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1785:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1786:
                   1787:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1788:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1789:     }
                   1790:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1791:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1792:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1793:     }
                   1794:
                   1795:     /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   1796:     for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   1797:       if ( !cinfo[i] ) {
                   1798:         m = mb[i];
                   1799:         for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   1800:           if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   1801:             cinfo[j] = -1;
                   1802:       }
                   1803:     }
                   1804:
                   1805:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1806:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1807:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.4       noro     1808:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.1       noro     1809:         /* the column is in lhs */
                   1810:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1811:           w[i][li] = w[i][j];
                   1812:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1813:         }
                   1814:         li++;
1.4       noro     1815:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.1       noro     1816:         /* the column is in rhs */
                   1817:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1818:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1819:         ri++;
                   1820:       }
                   1821:
                   1822:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1823:       /* algorithm
                   1824:          c <- B
                   1825:          x <- 0
                   1826:          q <- 1
                   1827:          do
                   1828:            t <- A^(-1)c mod p
                   1829:            x <- x+qt
                   1830:            c <- (c-At)/p
                   1831:            q <- qp
                   1832:          end do
                   1833:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1834:       */
                   1835:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1836:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1837:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1838:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1839:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1840:
                   1841:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1842:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
                   1843:         if ( DP_Print > 3 )
                   1844:           fprintf(stderr,"o");
                   1845:         /* wc = b mod md */
                   1846:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1847:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1848:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.11      noro     1849:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1850:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1851:         /* x += q*wc */
                   1852:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1853:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1854:         /* b =(b-A*wc)/md */
1.1       noro     1855:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1856:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1857:             mpz_t uz;
                   1858:
                   1859:             if ( b[i][j] )
                   1860:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1861:             else
                   1862:               mpz_init_set_ui(uz,0);
1.11      noro     1863:             for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1864:               if ( a[i][k] && wc[k][j] )
1.3       noro     1865:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1866:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1867:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1868:           }
1.11      noro     1869:
1.1       noro     1870:         count++;
                   1871:         /* q = q*md */
                   1872:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1873:         if ( count == period ) {
                   1874:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1875:           if ( ret ) {
                   1876:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1877:               if ( cinfo[j] > 0 )
                   1878:                 rind[k++] = j;
                   1879:               else if ( !cinfo[j] )
                   1880:                 cind[l++] = j;
                   1881:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1882:             if ( ret ) {
                   1883:               *rindp = rind;
                   1884:               *cindp = cind;
                   1885:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1886:                 if ( !cinfo[j] )
                   1887:                   cind[k++] = j;
                   1888:               return rank;
1.11      noro     1889:             } else
                   1890:               goto reset;
1.1       noro     1891:           } else {
1.11      noro     1892: reset:
1.1       noro     1893:             period = period*3/2;
                   1894:             count = 0;
                   1895:           }
                   1896:         }
                   1897:       }
                   1898:   }
                   1899: }
1.6       noro     1900:
                   1901: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1902: mp_limb_t remqi64(Q a,mp_limb_t mod)
                   1903: {
                   1904:   mp_limb_t c,nm,dn;
                   1905:   mpz_t r;
                   1906:
                   1907:   if ( !a ) return 0;
                   1908:   else if ( a->z ) {
                   1909:     mpz_init(r);
                   1910:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                   1911:   } else {
                   1912:     mpz_init(r);
                   1913:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                   1914:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                   1915:     dn = invmod64(dn,mod);
                   1916:     c = mulmod64(nm,dn,mod);
                   1917:   }
                   1918:   return c;
                   1919: }
                   1920:
                   1921: int generic_gauss_elim_mod64(mp_limb_t **mat,int row,int col,mp_limb_t md,int *colstat);
                   1922: mp_limb_t get_lprime64(int ind);
                   1923:
1.8       noro     1924: void mpz_print(mpz_t a)
                   1925: {
                   1926:   mpz_out_str(stdout,10,a); printf("\n");
                   1927: }
                   1928:
                   1929: void mpz_printmat(mpz_t **a,int row,int col)
                   1930: {
                   1931:   int i,j;
                   1932:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1933:     for ( j = 0; j < col; j++ ) {
                   1934:       mpz_out_str(stdout,10,a[i][j]); printf(" ");
                   1935:     }
                   1936:     printf("\n");
                   1937:   }
                   1938: }
                   1939:
                   1940: mpz_t **mpz_allocmat(int row,int col)
                   1941: {
                   1942:   mpz_t **p;
                   1943:   int i,j;
                   1944:
                   1945:   p = (mpz_t **)MALLOC(row*sizeof(mpz_t *));
                   1946:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1947:     p[i] = (mpz_t *)MALLOC(col*sizeof(mpz_t));
                   1948:     for ( j = 0; j < col; j++ ) mpz_init(p[i][j]);
                   1949:   }
                   1950:   return p;
                   1951: }
                   1952:
                   1953: #if 1
                   1954: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1955: {
                   1956:   mp_limb_t **wmat;
                   1957:   mp_limb_t *wmi;
                   1958:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   1959:   Z z;
                   1960:   Z **bmat,*bmi;
                   1961:   mpz_t **tmat,**num;
                   1962:   mpz_t *tmi;
                   1963:   mpz_t den;
                   1964:   mpz_t q,m1,m3,s,u;
                   1965:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1966:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   1967:   MAT r;
                   1968:   int ret;
                   1969:
                   1970:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1971:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1972:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   1973:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1974:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1975:   mpz_init(m1); mpz_init(m3); mpz_init(den);
                   1976:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1977:     if ( DP_Print ) {
                   1978:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1979:     }
                   1980:     md = get_lprime64(ind);
                   1981:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1982:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1983:         wmi[j] = bmi[j]==0?0:mpz_fdiv_ui(BDY(bmi[j]),md);
                   1984:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1985:     if ( !ind ) {
                   1986: RESET:
                   1987:       mpz_set_ui(m1,md);
                   1988:       rank0 = rank;
                   1989:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1990:       // crmat
                   1991:       tmat = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1992:       //
                   1993:       num = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1994:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1995:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1996:           if ( !colstat[j] ) { mpz_set_ui(tmi[k],wmi[j]); k++; }
                   1997:     } else {
                   1998:       if ( rank < rank0 ) {
                   1999:         if ( DP_Print ) {
                   2000:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   2001:           fflush(asir_out);
                   2002:         }
                   2003:         continue;
                   2004:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   2005:         if ( DP_Print ) {
                   2006:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2007:           fflush(asir_out);
                   2008:         }
                   2009:         goto RESET;
                   2010:       } else {
                   2011:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2012:         if ( j < col ) {
                   2013:           if ( DP_Print ) {
                   2014:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2015:             fflush(asir_out);
                   2016:           }
                   2017:           goto RESET;
                   2018:         }
                   2019:       }
                   2020:
                   2021:       inv = invmod64(mpz_fdiv_ui(m1,md),md);
                   2022:       mpz_mul_ui(m3,m1,md);
                   2023:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2024:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2025:           if ( !colstat[j] ) {
                   2026:             if ( mpz_sgn(tmi[k]) ) {
                   2027:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod md)^(-1)*(f2 - f1 mod md) */
                   2028:               t = mpz_fdiv_ui(tmi[k],md);
                   2029:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2030:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2031:               mpz_addmul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(t,inv,md));
                   2032:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2033:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2034:               mpz_mul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(wmi[j],inv,md));
                   2035:             }
                   2036:             k++;
                   2037:           }
                   2038:       mpz_set(m1,m3);
                   2039:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2040:         ret = 0;
                   2041:       else
                   2042:         ret = mpz_intmtoratm(tmat,rank,col-rank,m1,num,den);
                   2043:       if ( ret ) {
                   2044:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2045:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2046:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2047:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2048:           else cind[l++] = j;
1.12      noro     2049:         if ( mpz_gensolve_check(mat,num,den,rank,col-rank,rind,cind) ) {
1.8       noro     2050:           MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2051:           for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2052:             for ( j = 0; j < col-rank; j++ ) {
                   2053:               MPZTOZ(num[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2054:             }
                   2055:           MPZTOZ(den,*dn);
                   2056:           return rank;
                   2057:         }
                   2058:       }
                   2059:     }
                   2060:   }
                   2061: }
                   2062: #else
1.6       noro     2063: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   2064: {
                   2065:   mp_limb_t **wmat;
                   2066:   mp_limb_t *wmi;
                   2067:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   2068:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                   2069:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   2070:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   2071:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   2072:   MAT r,crmat;
                   2073:   int ret;
                   2074:
                   2075:   bmat = (Z **)mat->body;
                   2076:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2077:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2078:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2079:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2080:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2081:     if ( DP_Print ) {
                   2082:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   2083:     }
                   2084:     md = get_lprime64(ind);
                   2085:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2086:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2087:         wmi[j] = remqi64((Q)bmi[j],md);
                   2088:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   2089:     if ( !ind ) {
                   2090: RESET:
                   2091:       UTOZ(md,m1);
                   2092:       rank0 = rank;
                   2093:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   2094:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                   2095:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2096:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   2097:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2098:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2099:           if ( !colstat[j] ) { UTOZ(wmi[j],tmi[k]); k++; }
                   2100:     } else {
                   2101:       if ( rank < rank0 ) {
                   2102:         if ( DP_Print ) {
                   2103:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   2104:           fflush(asir_out);
                   2105:         }
                   2106:         continue;
                   2107:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   2108:         if ( DP_Print ) {
                   2109:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2110:           fflush(asir_out);
                   2111:         }
                   2112:         goto RESET;
                   2113:       } else {
                   2114:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2115:         if ( j < col ) {
                   2116:           if ( DP_Print ) {
                   2117:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2118:             fflush(asir_out);
                   2119:           }
                   2120:           goto RESET;
                   2121:         }
                   2122:       }
                   2123:
                   2124:       inv = invmod64(remqi64((Q)m1,md),md);
                   2125:       UTOZ(md,m2); mulz(m1,m2,&m3);
                   2126:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2127:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2128:           if ( !colstat[j] ) {
                   2129:             if ( tmi[k] ) {
                   2130:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   2131:               t = remqi64((Q)tmi[k],md);
                   2132:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2133:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2134:               t1 = mulmod64(t,inv,md);
                   2135:               UTOZ(t1,u); mulz(m1,u,&s);
                   2136:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   2137:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2138:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2139:               t = mulmod64(wmi[j],inv,md);
                   2140:               UTOZ(t,u); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   2141:             }
                   2142:             k++;
                   2143:           }
                   2144:       m1 = m3;
                   2145:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2146:         ret = 0;
                   2147:       else
                   2148:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                   2149:       if ( ret ) {
                   2150:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2151:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2152:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2153:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2154:           else cind[l++] = j;
                   2155:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                   2156:           return rank;
                   2157:       }
                   2158:     }
                   2159:   }
                   2160: }
                   2161: #endif
1.8       noro     2162:
1.11      noro     2163: int generic_gauss_elim_hensel64(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp,DP *mb)
1.9       noro     2164: {
                   2165:   MAT r;
                   2166:   Z z;
                   2167:   Z **a0;
                   2168:   Z *ai;
                   2169:   mpz_t **a,**b,**x,**nm;
                   2170:   mpz_t *bi,*xi;
                   2171:   mpz_t q,u,den;
                   2172:   mp_limb_t **w;
                   2173:   mp_limb_t *wi;
                   2174:   mp_limb_t **wc;
                   2175:   mp_limb_t md;
                   2176:   int row,col;
                   2177:   int ind,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   2178:   int *cinfo,*rinfo;
                   2179:   int *rind,*cind;
                   2180:   int count;
                   2181:   int ret;
                   2182:   int period;
1.11      noro     2183:   DP m;
1.9       noro     2184:
                   2185:   a0 = (Z **)mat->body;
                   2186:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2187:   w = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2188:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2189:     md = get_lprime64(ind);
                   2190:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2191:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   2192:         wi[j] = remqi64((Q)ai[j],md);
                   2193:
                   2194:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2195:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   2196:     }
                   2197:     rank = find_lhs_and_lu_mod64(w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   2198:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2199:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   2200:     }
1.11      noro     2201:
                   2202:     if ( mb ) {
                   2203:       /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   2204:       for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   2205:         if ( !cinfo[i] ) {
                   2206:           m = mb[i];
                   2207:           for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   2208:             if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   2209:               cinfo[j] = -1;
                   2210:         }
                   2211:       }
                   2212:     }
                   2213:
1.9       noro     2214:     a = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,rank); /* lhs mat */
                   2215:     b = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   2216:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2217:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.9       noro     2218:         /* the column is in lhs */
                   2219:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2220:           w[i][li] = w[i][j];
                   2221:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2222:             mpz_set(a[i][li],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2223:           else
                   2224:             mpz_set_ui(a[i][li],0);
                   2225:         }
                   2226:         li++;
1.11      noro     2227:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.9       noro     2228:         /* the column is in rhs */
                   2229:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2230:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2231:             mpz_set(b[i][ri],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2232:           else
                   2233:             mpz_set_ui(b[i][ri],0);
                   2234:         }
                   2235:         ri++;
                   2236:       }
                   2237:
                   2238:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   2239:       /* algorithm
                   2240:          c <- B
                   2241:          x <- 0
                   2242:          q <- 1
                   2243:          do
                   2244:            t <- A^(-1)c mod p
                   2245:            x <- x+qt
                   2246:            c <- (c-At)/p
                   2247:            q <- qp
                   2248:          end do
                   2249:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   2250:       */
                   2251:       x = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2252:       nm = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2253:       wc = (mp_limb_t **)almat64(rank,ri);
                   2254:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2255:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   2256:
                   2257:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   2258:       mpz_init_set_ui(q,1);
                   2259:       mpz_init(u);
                   2260:       mpz_init(den);
                   2261:       for ( count = 0; ; ) {
                   2262:         /* check Ax=B mod q */
                   2263:         if ( DP_Print > 3 )
                   2264:           fprintf(stderr,"o");
                   2265:         /* wc = b mod md */
                   2266:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2267:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2268:             wi[j] = mpz_fdiv_ui(bi[j],md);
                   2269:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   2270:         solve_by_lu_mod64(w,rank,md,wc,ri,0);
                   2271:         /* x += q*wc */
                   2272:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2273:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2274:             if ( wi[j] > 0 )
                   2275:               mpz_addmul_ui(x[i][j],q,wi[j]);
                   2276:             else if ( wi[j] < 0 )
                   2277:               mpz_submul_ui(x[i][j],q,-wi[j]);
                   2278:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   2279:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2280:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2281:             mpz_set(u,b[i][j]);
                   2282:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   2283:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   2284:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   2285:                   mpz_addmul_ui(u,a[i][k],-wc[k][j]);
                   2286:                 else
                   2287:                   mpz_submul_ui(u,a[i][k],wc[k][j]);
                   2288:               }
                   2289:             }
                   2290:             mpz_divexact_ui(b[i][j],u,md);
                   2291:           }
                   2292:         count++;
                   2293:         /* q = q*md */
                   2294:         mpz_mul_ui(q,q,md);
                   2295:         if ( count == period ) {
                   2296:           ret = mpz_intmtoratm(x,rank,ri,q,nm,den);
                   2297:           if ( ret ) {
                   2298:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2299:               if ( cinfo[j] > 0 )
1.9       noro     2300:                 rind[k++] = j;
1.11      noro     2301:               else if ( !cinfo[j] )
1.9       noro     2302:                 cind[l++] = j;
1.12      noro     2303:             ret = mpz_gensolve_check(mat,nm,den,rank,ri,rind,cind);
1.9       noro     2304:             if ( ret ) {
                   2305:               *rindp = rind;
                   2306:               *cindp = cind;
                   2307:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   2308:                 if ( !cinfo[j] )
                   2309:                   cind[k++] = j;
                   2310:               MKMAT(r,rank,ri); *nmmat = r;
                   2311:               for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2312:                 for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2313:                   MPZTOZ(nm[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2314:                 }
                   2315:               MPZTOZ(den,*dn);
                   2316:               return rank;
1.11      noro     2317:             } else
                   2318:               goto reset;
1.9       noro     2319:           } else {
1.11      noro     2320: reset:
1.9       noro     2321:             fprintf(stderr,"F");
                   2322:             period = period*3/2;
                   2323:             count = 0;
                   2324:           }
                   2325:         }
                   2326:       }
                   2327:   }
                   2328: }
                   2329:
1.8       noro     2330: #endif

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