[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 1.19

1.19    ! noro        1: /* $OpenXM: OpenXM_contrib2/asir2018/engine/Q.c,v 1.18 2020/10/04 03:14:09 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:   }
1.19    ! noro      395:   /* XXX */
        !           396:   return 0;
1.1       noro      397: }
                    398:
                    399: void gcdz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    400: {
                    401:   mpz_t t;
                    402:
                    403:   if ( !n1 ) *nq = n2;
                    404:   else if ( !n2 ) *nq = n1;
                    405:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    406:     error("gcdz : invalid argument");
                    407:   else {
                    408:     mpz_init(t); mpz_gcd(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    409:     MPZTOZ(t,*nq);
                    410:   }
                    411: }
                    412:
                    413: void invz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    414: {
                    415:   mpz_t t;
                    416:
                    417:   if ( !n1 || !n2 || !n1->z || !n2->z )
                    418:     error("invz : invalid argument");
                    419:   mpz_init(t); mpz_invert(t,BDY(n1),BDY(n2));
                    420:   MPZTOZ(t,*nq);
                    421: }
                    422:
                    423: void lcmz(Z n1,Z n2,Z *nq)
                    424: {
                    425:   Z g,t;
                    426:
                    427:   if ( !n1 || !n2 ) *nq = 0;
                    428:   else if ( !n1->z || !n2->z )
                    429:     error("lcmz : invalid argument");
                    430:   else {
                    431:     gcdz(n1,n2,&g); divsz(n1,g,&t);
                    432:     mulz(n2,t,nq);
                    433:   }
                    434: }
                    435:
                    436: void gcdvz(VECT v,Z *q)
                    437: {
                    438:   int n,i;
                    439:   Z *b;
                    440:   Z g,g1;
                    441:
                    442:   n = v->len;
                    443:   b = (Z *)v->body;
                    444:   g = b[0];
                    445:   for ( i = 1; i < n; i++ ) {
                    446:     gcdz(g,b[i],&g1); g = g1;
                    447:   }
                    448:   *q = g;
                    449: }
                    450:
                    451: void gcdvz_estimate(VECT v,Z *q)
                    452: {
                    453:   int n,m,i;
                    454:   Z s,t,u;
                    455:   Z *b;
                    456:
                    457:   n = v->len;
                    458:   b = (Z *)v->body;
                    459:   if ( n == 1 ) {
                    460:     if ( mpz_sgn(BDY(b[0]))<0 ) chsgnz(b[0],q);
                    461:     else *q = b[0];
                    462:   }
                    463:   m = n/2;
                    464:   for ( i = 0, s = 0; i < m; i++ ) {
                    465:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(s,b[i],&u);
                    466:     else addz(s,b[i],&u);
                    467:     s = u;
                    468:   }
1.4       noro      469:   for ( t = 0; i < n; i++ ) {
1.1       noro      470:     if ( b[i] && mpz_sgn(BDY(b[i]))<0 ) subz(t,b[i],&u);
                    471:     else addz(t,b[i],&u);
                    472:     t = u;
                    473:   }
                    474:   gcdz(s,t,q);
                    475: }
                    476:
1.4       noro      477: void gcdv_mpz_estimate(mpz_t g,mpz_t *b,int n)
                    478: {
                    479:   int m,m2,i,j;
                    480:   mpz_t s,t;
                    481:
                    482:   mpz_init(g);
                    483:   for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    484:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) m++;
                    485:   if ( !m ) {
                    486:     mpz_set_ui(g,0);
                    487:     return;
                    488:   }
                    489:   if ( m == 1 ) {
                    490:     for ( i = 0, m = 0; i < n; i++ )
                    491:       if ( mpz_sgn(b[i]) ) break;
                    492:     if ( mpz_sgn(b[i])<0 ) mpz_neg(g,b[i]);
                    493:     else mpz_set(g,b[i]);
                    494:     return ;
                    495:   }
                    496:   m2 = m/2;
                    497:   mpz_init_set_ui(s,0);
                    498:   for ( i = j = 0; j < m2; i++ ) {
                    499:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    500:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    501:         mpz_sub(s,s,b[i]);
                    502:       else
                    503:         mpz_add(s,s,b[i]);
                    504:       j++;
                    505:     }
                    506:   }
                    507:   mpz_init_set_ui(t,0);
                    508:   for ( ; i < n; i++ ) {
                    509:     if ( mpz_sgn(b[i]) ) {
                    510:       if ( mpz_sgn(b[i])<0 )
                    511:         mpz_sub(t,t,b[i]);
                    512:       else
                    513:         mpz_add(t,t,b[i]);
                    514:     }
                    515:   }
                    516:   mpz_gcd(g,s,t);
                    517: }
                    518:
                    519:
1.1       noro      520: void factorialz(unsigned int n,Z *nr)
                    521: {
                    522:   mpz_t a;
                    523:   mpz_init(a);
1.13      noro      524:   mpz_fac_ui(a,(unsigned long)n);
1.1       noro      525:   MPZTOZ(a,*nr);
                    526: }
                    527:
                    528: void randomz(int blen,Z *nr)
                    529: {
                    530:   mpz_t z;
                    531:
                    532:   mpz_init(z);
                    533:   mpz_urandomb(z,GMP_RAND,blen);
                    534:   MPZTOZ(z,*nr);
                    535: }
                    536:
                    537: int tstbitz(Z n,int k)
                    538: {
                    539:    if ( !n || !n->z )
                    540:     error("tstbitz : invalid argument");
                    541:    return !n ? 0 : mpz_tstbit(BDY(n),k);
                    542: }
                    543:
                    544: void addq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    545: {
                    546:   mpq_t q1,q2,t;
                    547:
                    548:   if ( !n1 ) *nr = n2;
                    549:   else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    550:   else if ( n1->z && n2->z )
                    551:     addz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    552:   else {
                    553:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    554:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    555:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    556:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    557:     mpq_init(t); mpq_add(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    558:   }
                    559: }
                    560:
                    561: void subq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    562: {
                    563:   mpq_t q1,q2,t;
                    564:
                    565:   if ( !n1 ) {
                    566:     if ( !n2 ) *nr = 0;
1.15      noro      567:     else if ( n2->z ) chsgnz((Z)n2,(Z *)nr);
1.1       noro      568:     else {
                    569:         mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n2)); MPQTOQ(t,*nr);
                    570:       }
                    571:   } else if ( !n2 ) *nr = n1;
                    572:   else if ( n1 == n2 ) *nr = 0;
                    573:   else if ( n1->z && n2->z )
                    574:     subz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    575:   else {
                    576:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    577:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    578:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    579:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    580:     mpq_init(t); mpq_sub(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    581:   }
                    582: }
                    583:
                    584: void mulq(Q n1,Q n2,Q *nr)
                    585: {
                    586:   mpq_t t,q1,q2;
                    587:
                    588:   if ( !n1 || !n2 ) *nr = 0;
                    589:   else if ( n1->z && n2->z )
                    590:     mulz((Z)n1,(Z)n2,(Z *)nr);
                    591:   else {
                    592:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    593:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    594:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    595:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    596:     mpq_init(t); mpq_mul(t,q1,q2); *nr = mpqtozq(t);
                    597:   }
                    598: }
                    599:
                    600: void divq(Q n1,Q n2,Q *nq)
                    601: {
                    602:   mpq_t t,q1,q2;
                    603:
                    604:   if ( !n2 ) {
                    605:     error("division by 0");
                    606:     *nq = 0;
                    607:     return;
                    608:   } else if ( !n1 ) *nq = 0;
                    609:   else if ( n1 == n2 ) *nq = (Q)ONE;
                    610:   else {
                    611:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    612:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    613:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    614:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    615:     mpq_init(t); mpq_div(t,q1,q2); *nq = mpqtozq(t);
                    616:   }
                    617: }
                    618:
                    619: void invq(Q n,Q *nr)
                    620: {
                    621:   Z nm,dn;
                    622:
                    623:   if ( INT(n) )
                    624:     divq((Q)ONE,n,nr);
                    625:   else {
                    626:     nmq(n,&nm);
                    627:     dnq(n,&dn);
                    628:     divq((Q)dn,(Q)nm,nr);
                    629:   }
                    630: }
                    631:
                    632: void chsgnq(Q n,Q *nr)
                    633: {
                    634:   mpq_t t;
                    635:
                    636:   if ( !n ) *nr = 0;
                    637:   else if (n->z ) chsgnz((Z)n,(Z *)nr);
                    638:   else {
                    639:     mpq_init(t); mpq_neg(t,BDY(n)); MPQTOQ(t,*nr);
                    640:   }
                    641: }
                    642:
                    643: void absq(Q n,Q *nr)
                    644: {
                    645:   if ( !n ) *nr = 0;
                    646:   else if ( n->z ) absz((Z)n,(Z *)nr);
                    647:   else if ( sgnq(n) < 0 ) chsgnq(n,nr);
                    648:   else *nr = n;
                    649: }
                    650:
                    651: void pwrq(Q n1,Q n,Q *nr)
                    652: {
                    653:   int e;
                    654:   mpz_t nm,dn;
                    655:   mpq_t t;
                    656:
                    657:   if ( !n || UNIQ((Z)n1) || UNIQ(n1) ) *nr = (Q)ONE;
                    658:   else if ( !n1 ) *nr = 0;
                    659:   else if ( !INT(n) ) {
                    660:     error("can't calculate fractional power."); *nr = 0;
                    661:   } else if ( !smallz((Z)n) ) {
                    662:     error("exponent too big."); *nr = 0;
                    663:   } else {
1.5       noro      664:     e = ZTOS(n);
1.1       noro      665:     if ( e < 0 ) {
                    666:       e = -e;
                    667:       if ( n1->z ) {
                    668:         nm[0] = ONEMPZ[0];
                    669:         dn[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    670:       } else {
                    671:         nm[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    672:         dn[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    673:       }
                    674:     } else {
                    675:       if ( n1->z ) {
                    676:         nm[0] = BDY((Z)n1)[0];
                    677:         dn[0] = ONEMPZ[0];
                    678:       } else {
                    679:         nm[0] = mpq_numref(BDY(n1))[0];
                    680:         dn[0] = mpq_denref(BDY(n1))[0];
                    681:       }
                    682:     }
                    683:     mpq_init(t);
                    684:     mpz_pow_ui(mpq_numref(t),nm,e); mpz_pow_ui(mpq_denref(t),dn,e);
                    685:     *nr = mpqtozq(t);
                    686:   }
                    687: }
                    688:
                    689: int cmpq(Q n1,Q n2)
                    690: {
                    691:   mpq_t q1,q2;
                    692:   int sgn;
                    693:
                    694:   if ( !n1 ) {
                    695:     if ( !n2 ) return 0;
                    696:     else return (n2->z) ? -mpz_sgn(BDY((Z)n2)) : -mpq_sgn(BDY(n2));
                    697:   } if ( !n2 ) return (n1->z) ? mpz_sgn(BDY((Z)n1)) : mpq_sgn(BDY(n1));
                    698:   else if ( n1->z && n2->z )
                    699:     return cmpz((Z)n1,(Z)n2);
                    700:   else if ( (sgn = mpq_sgn(BDY(n1))) != mpq_sgn(BDY(n2)) ) return sgn;
                    701:   else {
                    702:     if ( n1->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n1),q1);
                    703:     else q1[0] = BDY(n1)[0];
                    704:     if ( n2->z ) MPZTOMPQ(BDY((Z)n2),q2);
                    705:     else q2[0] = BDY(n2)[0];
                    706:     sgn = mpq_cmp(q1,q2);
                    707:     if ( sgn > 0 ) return 1;
                    708:     else if ( sgn < 0 ) return -1;
                    709:     else return 0;
                    710:   }
                    711: }
                    712:
                    713: /* t = [nC0 nC1 ... nCn] */
                    714:
                    715: void mkbc(int n,Z *t)
                    716: {
                    717:   int i;
                    718:   Z c,d,iq;
                    719:
                    720:   for ( t[0] = ONE, i = 1; i <= n/2; i++ ) {
1.5       noro      721:     STOZ(n-i+1,c); mulz(t[i-1],c,&d);
                    722:     STOZ(i,iq); divsz(d,iq,&t[i]);
1.1       noro      723:   }
                    724:   for ( ; i <= n; i++ )
                    725:     t[i] = t[n-i];
                    726: }
                    727:
                    728: /*
                    729:  *  Dx^k*x^l = W(k,l,0)*x^l*Dx^k+W(k,l,1)*x^(l-1)*x^(k-1)*+...
                    730:  *
                    731:  *  t = [W(k,l,0) W(k,l,1) ... W(k,l,min(k,l)]
                    732:  *  where W(k,l,i) = i! * kCi * lCi
                    733:  */
                    734:
                    735: /* mod m table */
                    736: /* XXX : should be optimized */
                    737:
                    738: void mkwcm(int k,int l,int m,int *t)
                    739: {
                    740:   int i,n;
                    741:   Z *s;
                    742:
                    743:   n = MIN(k,l);
                    744:   s = (Z *)ALLOCA((n+1)*sizeof(Q));
                    745:   mkwc(k,l,s);
                    746:   for ( i = 0; i <= n; i++ ) {
                    747:     t[i] = remqi((Q)s[i],m);
                    748:   }
                    749: }
                    750:
                    751: void mkwc(int k,int l,Z *t)
                    752: {
                    753:   mpz_t a,b,q,nm,z,u;
                    754:   int i,n;
                    755:
                    756:   n = MIN(k,l);
                    757:   mpz_init_set_ui(z,1);
                    758:   mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[0]);
                    759:   mpz_init(a); mpz_init(b); mpz_init(nm);
                    760:   for ( i = 1; i <= n; i++ ) {
                    761:     mpz_set_ui(a,k-i+1); mpz_set_ui(b,l-i+1); mpz_mul(nm,a,b);
                    762:     mpz_mul(z,BDY(t[i-1]),nm); mpz_fdiv_q_ui(z,z,i);
                    763:     mpz_init(u); mpz_set(u,z); MPZTOZ(u,t[i]);
                    764:   }
                    765: }
                    766:
                    767: void lgp(P p,Z *g,Z *l);
                    768:
                    769: void ptozp(P p,int sgn,Q *c,P *pr)
                    770: {
1.16      noro      771:   Z nm,dn,nm1;
1.1       noro      772:
                    773:   if ( !p ) {
                    774:     *c = 0; *pr = 0;
                    775:   } else {
                    776:     lgp(p,&nm,&dn);
1.16      noro      777:     if ( sgn < 0 ) {
                    778:       chsgnz(nm,&nm1); nm = nm1;
                    779:     }
1.1       noro      780:     divz(nm,dn,(Z *)c);
                    781:     divsp(CO,p,(P)*c,pr);
                    782:   }
                    783: }
                    784:
                    785: void lgp(P p,Z *g,Z *l)
                    786: {
                    787:   DCP dc;
                    788:   Z g1,g2,l1,l2,l3,l4;
                    789:
                    790:   if ( NUM(p) ) {
                    791:     if ( ((Q)p)->z ) {
                    792:       MPZTOZ(BDY((Z)p),*g);
                    793:       *l = ONE;
                    794:     } else {
                    795:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY((Q)p)),*g);
                    796:       MPZTOZ(mpq_denref(BDY((Q)p)),*l);
                    797:     }
                    798:   } else {
                    799:     dc = DC(p); lgp(COEF(dc),g,l);
                    800:     for ( dc = NEXT(dc); dc; dc = NEXT(dc) ) {
                    801:       lgp(COEF(dc),&g1,&l1); gcdz(*g,g1,&g2); *g = g2;
                    802:       gcdz(*l,l1,&l2); mulz(*l,l1,&l3); divz(l3,l2,l);
                    803:     }
                    804:   }
                    805: }
                    806:
                    807: void qltozl(Q *w,int n,Z *dvr)
                    808: {
                    809:   Z nm,dn;
                    810:   Z g,g1,l1,l2,l3;
                    811:   Q c;
                    812:   int i;
                    813:   struct oVECT v;
                    814:
                    815:   for ( i = 0; i < n; i++ )
                    816:     if ( w[i] && !w[i]->z )
                    817:       break;
                    818:   if ( i == n ) {
                    819:     v.id = O_VECT; v.len = n; v.body = (pointer *)w;
                    820:     gcdvz(&v,dvr); return;
                    821:   }
                    822:   for ( i = 0; !w[i]; i++ );
                    823:   c = w[i];
                    824:   if ( !c->z ) {
                    825:     MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),nm); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),dn);
                    826:   } else {
                    827:     MPZTOZ(BDY((Z)c),nm); dn = ONE;
                    828:   }
                    829:   for ( i++; i < n; i++ ) {
                    830:     c = w[i];
                    831:     if ( !c ) continue;
                    832:     if ( !c->z ) {
                    833:       MPZTOZ(mpq_numref(BDY(c)),g1); MPZTOZ(mpq_denref(BDY(c)),l1);
                    834:     } else {
                    835:       MPZTOZ(BDY((Z)c),g1); l1 = ONE;
                    836:     }
                    837:     gcdz(nm,g1,&g); nm = g;
                    838:     gcdz(dn,l1,&l2); mulz(dn,l1,&l3); divz(l3,l2,&dn);
                    839:   }
                    840:   divz(nm,dn,dvr);
                    841: }
                    842:
                    843: int z_bits(Q q)
                    844: {
                    845:   if ( !q ) return 0;
                    846:   else if ( q->z ) return mpz_sizeinbase(BDY((Z)q),2);
                    847:   else
                    848:     return mpz_sizeinbase(mpq_numref(BDY(q)),2)
                    849:       + mpz_sizeinbase(mpq_denref(BDY(q)),2);
                    850: }
                    851:
                    852: int zp_mag(P p)
                    853: {
                    854:   int s;
                    855:   DCP dc;
                    856:
                    857:   if ( !p ) return 0;
                    858:   else if ( OID(p) == O_N ) return z_bits((Q)p);
                    859:   else {
                    860:     for ( dc = DC(p), s = 0; dc; dc = NEXT(dc) ) s += zp_mag(COEF(dc));
                    861:     return s;
                    862:   }
                    863: }
                    864:
                    865: void makesubstz(VL v,NODE *s)
                    866: {
                    867:   NODE r,r0;
                    868:   Z q;
                    869:   unsigned int n;
                    870:
                    871:   for ( r0 = 0; v; v = NEXT(v) ) {
                    872:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)v->v;
                    873: #if defined(_PA_RISC1_1)
                    874:     n = mrand48()&BMASK; q = utoz(n);
                    875: #else
                    876:     n = random(); q = utoz(n);
                    877: #endif
                    878:     NEXTNODE(r0,r); BDY(r) = (pointer)q;
                    879:   }
                    880:   if ( r0 ) NEXT(r) = 0;
                    881:   *s = r0;
                    882: }
                    883:
                    884: unsigned int remqi(Q a,unsigned int mod)
                    885: {
                    886:   unsigned int c,nm,dn;
                    887:   mpz_t r;
                    888:
                    889:   if ( !a ) return 0;
                    890:   else if ( a->z ) {
                    891:     mpz_init(r);
                    892:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                    893:   } else {
                    894:     mpz_init(r);
                    895:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                    896:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                    897:     dn = invm(dn,mod);
                    898:     DMAR(nm,dn,0,mod,c);
                    899:   }
                    900:   return c;
                    901: }
                    902:
                    903: int generic_gauss_elim(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                    904: {
                    905:   int **wmat;
                    906:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                    907:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                    908:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                    909:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv;
                    910:   MAT r,crmat;
                    911:   int ret;
1.8       noro      912:   MAT mat2,nm2;
                    913:   Z dn2;
                    914:   int *rind2,*cind2;
                    915:   int ret2;
1.1       noro      916:
1.6       noro      917: #if SIZEOF_LONG == 8
1.8       noro      918:   ret = generic_gauss_elim64(mat,nm,dn,rindp,cindp);
                    919:   return ret;
1.6       noro      920: #endif
1.1       noro      921:   bmat = (Z **)mat->body;
                    922:   row = mat->row; col = mat->col;
                    923:   wmat = (int **)almat(row,col);
                    924:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    925:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                    926:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                    927:     if ( DP_Print ) {
                    928:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                    929:     }
                    930:     md = get_lprime(ind);
                    931:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                    932:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    933:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                    934:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                    935:     if ( !ind ) {
                    936: RESET:
                    937:       m1 = utoz(md);
                    938:       rank0 = rank;
                    939:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                    940:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                    941:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                    942:       tmat = (Z **)crmat->body;
                    943:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    944:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    945:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                    946:     } else {
                    947:       if ( rank < rank0 ) {
                    948:         if ( DP_Print ) {
                    949:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                    950:           fflush(asir_out);
                    951:         }
                    952:         continue;
                    953:       } else if ( rank > rank0 ) {
                    954:         if ( DP_Print ) {
                    955:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                    956:           fflush(asir_out);
                    957:         }
                    958:         goto RESET;
                    959:       } else {
                    960:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                    961:         if ( j < col ) {
                    962:           if ( DP_Print ) {
                    963:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                    964:             fflush(asir_out);
                    965:           }
                    966:           goto RESET;
                    967:         }
                    968:       }
                    969:
                    970:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                    971:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                    972:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                    973:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                    974:           if ( !colstat[j] ) {
                    975:             if ( tmi[k] ) {
                    976:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                    977:               t = remqi((Q)tmi[k],md);
                    978:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                    979:               else t = md-(t-wmi[j]);
                    980:               DMAR(t,inv,0,md,t1)
                    981:               u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                    982:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                    983:             } else if ( wmi[j] ) {
                    984:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                    985:               DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                    986:               u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                    987:             }
                    988:             k++;
                    989:           }
                    990:       m1 = m3;
                    991:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                    992:         ret = 0;
                    993:       else
                    994:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                    995:       if ( ret ) {
                    996:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                    997:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                    998:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                    999:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   1000:           else cind[l++] = j;
                   1001:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                   1002:           return rank;
                   1003:       }
                   1004:     }
                   1005:   }
                   1006: }
                   1007:
                   1008: int generic_gauss_elim2(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1009: {
                   1010:
                   1011:   MAT full;
                   1012:   Z **bmat,**b;
                   1013:   Z *bmi;
                   1014:   Z dn0;
                   1015:   int row,col,md,i,j,rank,ret;
                   1016:   int **wmat;
                   1017:   int *wmi;
                   1018:   int *colstat,*rowstat;
                   1019:
                   1020:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1021:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1022:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1023:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1024:   rowstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1025:   /* XXX */
                   1026:   md = get_lprime(0);
                   1027:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1028:     for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1029:       wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1030:   rank = generic_gauss_elim_mod2(wmat,row,col,md,colstat,rowstat);
                   1031:   b = (Z **)MALLOC(rank*sizeof(Z));
                   1032:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) b[i] = bmat[rowstat[i]];
                   1033:   NEWMAT(full); full->row = rank; full->col = col; full->body = (pointer **)b;
                   1034:   ret = generic_gauss_elim_full(full,nm,dn,rindp,cindp);
                   1035:   if ( !ret ) {
                   1036:     rank = generic_gauss_elim(mat,nm,&dn0,rindp,cindp);
                   1037:     for ( i = 0; i < rank; i++ ) dn[i] = dn0;
                   1038:   }
                   1039:   return rank;
                   1040: }
                   1041:
                   1042: int generic_gauss_elim_full(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1043: {
                   1044:   int **wmat;
                   1045:   int *stat;
                   1046:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi,*ri;
                   1047:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   1048:   int *wmi,*colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1049:   int row,col,ind,md,i,j,k,l,t,t1,rank,rank0,inv,h;
                   1050:   MAT r,crmat;
                   1051:   int ret,initialized,done;
                   1052:
                   1053:   initialized = 0;
                   1054:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1055:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1056:   wmat = (int **)almat(row,col);
                   1057:   stat = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1058:   for ( i = 0; i < row; i++ ) stat[i] = 0;
                   1059:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1060:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1061:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1062:     if ( DP_Print ) {
                   1063:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1064:     }
                   1065:     md = get_lprime(ind);
                   1066:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1067:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1068:         wmi[j] = remqi((Q)bmi[j],md);
                   1069:     rank = generic_gauss_elim_mod(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1070:     if ( rank < row ) continue;
                   1071:     if ( !initialized ) {
                   1072:       m1 = utoz(md);
                   1073:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1074:       MKMAT(crmat,row,col-row);
                   1075:       MKMAT(r,row,col-row); *nm = r;
                   1076:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   1077:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1078:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1079:           if ( !colstat[j] ) tmi[k++] = utoz(wmi[j]);
                   1080:       initialized = 1;
                   1081:     } else {
                   1082:       for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   1083:       if ( j < col ) continue;
                   1084:
                   1085:       inv = invm(remqi((Q)m1,md),md);
                   1086:       m2 = utoz(md); mulz(m1,m2,&m3);
                   1087:       for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1088:         switch ( stat[i] ) {
                   1089:           case 1:
                   1090:             /* consistency check */
                   1091:             ri = (Z *)BDY(r)[i]; wmi = wmat[i];
                   1092:             for ( j = 0; j < col; j++ ) if ( colstat[j] ) break;
                   1093:             h = md-remqi((Q)dn[i],md);
                   1094:             for ( j++, k = 0; j < col; j++ )
                   1095:               if ( !colstat[j] ) {
                   1096:                 t = remqi((Q)ri[k],md);
                   1097:                 DMAR(wmi[i],h,t,md,t1);
                   1098:                 if ( t1 ) break;
                   1099:               }
                   1100:             if ( j == col ) { stat[i]++; break; }
                   1101:             else {
                   1102:               /* fall to the case 0 */
                   1103:               stat[i] = 0;
                   1104:             }
                   1105:           case 0:
                   1106:             tmi = tmat[i]; wmi = wmat[i];
                   1107:             for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1108:               if ( !colstat[j] ) {
                   1109:                 if ( tmi[k] ) {
                   1110:                 /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   1111:                   t = remqi((Q)tmi[k],md);
                   1112:                   if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   1113:                   else t = md-(t-wmi[j]);
                   1114:                   DMAR(t,inv,0,md,t1)
                   1115:                   u = utoz(t1); mulz(m1,u,&s);
                   1116:                   addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   1117:                 } else if ( wmi[j] ) {
                   1118:                 /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   1119:                   DMAR(wmi[j],inv,0,md,t)
                   1120:                   u = utoz(t); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   1121:                 }
                   1122:                 k++;
                   1123:               }
                   1124:             break;
                   1125:           case 2: default:
                   1126:             break;
                   1127:         }
                   1128:       m1 = m3;
                   1129:       if ( ind % 4 )
                   1130:         ret = 0;
                   1131:       else
                   1132:         ret = intmtoratm2(crmat,m1,*nm,dn,stat);
                   1133:       if ( ret ) {
                   1134:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1135:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-row)*sizeof(int));
                   1136:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1137:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   1138:           else cind[l++] = j;
                   1139:         return gensolve_check2(mat,*nm,dn,rind,cind);
                   1140:       }
                   1141:     }
                   1142:   }
                   1143: }
                   1144:
                   1145: int generic_gauss_elim_direct(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp){
                   1146:   Z **bmat,*s;
                   1147:   Z u,v,w,x,d,t,y;
                   1148:   int row,col,i,j,k,l,m,rank;
                   1149:   int *colstat,*colpos,*cind;
                   1150:   MAT r,in;
                   1151:
                   1152:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1153:   MKMAT(in,row,col);
                   1154:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1155:     for ( j = 0; j < col; j++ ) in->body[i][j] = mat->body[i][j];
                   1156:   bmat = (Z **)in->body;
                   1157:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1158:   *rindp = colpos = (int *)MALLOC_ATOMIC(row*sizeof(int));
                   1159:   for ( j = 0, rank = 0, d = ONE; j < col; j++ ) {
                   1160:     for ( i = rank; i < row && !bmat[i][j]; i++  );
                   1161:     if ( i == row ) { colstat[j] = 0; continue; }
                   1162:     else { colstat[j] = 1; colpos[rank] = j; }
                   1163:     if ( i != rank )
                   1164:       for ( k = j; k < col; k++ ) {
                   1165:         t = bmat[i][k]; bmat[i][k] = bmat[rank][k]; bmat[rank][k] = t;
                   1166:       }
                   1167:     for ( i = rank+1, v = bmat[rank][j]; i < row; i++ )
                   1168:       for ( k = j, u = bmat[i][j]; k < col; k++ ) {
                   1169:         mulz(bmat[i][k],v,&w); mulz(bmat[rank][k],u,&x);
                   1170:         subz(w,x,&y); divsz(y,d,&bmat[i][k]);
                   1171:       }
                   1172:     d = v; rank++;
                   1173:   }
                   1174:   *dn = d;
                   1175:   s = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1176:   for ( i = rank-1; i >= 0; i-- ) {
                   1177:     for ( k = colpos[i]; k < col; k++ ) mulz(bmat[i][k],d,&s[k]);
                   1178:     for ( m = rank-1; m > i; m-- ) {
                   1179:       for ( k = colpos[m], u = bmat[i][k]; k < col; k++ ) {
                   1180:         mulz(bmat[m][k],u,&w); subz(s[k],w,&x); s[k] = x;
                   1181:       }
                   1182:     }
                   1183:     for ( k = colpos[i], u = bmat[i][k]; k < col; k++ )
                   1184:       divz(s[k],u,&bmat[i][k]);
                   1185:   }
                   1186:   *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   1187:   MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   1188:   for ( j = 0, k = 0; j < col; j++ )
                   1189:     if ( !colstat[j] ) {
                   1190:       cind[k] = j;
                   1191:       for ( i = 0; i < rank; i++ ) r->body[i][k] = bmat[i][j];
                   1192:       k++;
                   1193:     }
                   1194:   return rank;
                   1195: }
                   1196:
1.8       noro     1197: int mpz_intmtoratm(mpz_t **mat,int row,int col,mpz_t md,mpz_t **nm,mpz_t dn)
                   1198: {
                   1199:   mpz_t t,s,b,u,nm1,dn1;
                   1200:   int i,j,k,l,ret;
                   1201:   mpz_t *mi,*nmk;
                   1202:
                   1203:   if ( UNIMPZ(md) )
                   1204:     return 0;
                   1205:   mpz_init(t); mpz_init(s); mpz_init(b); mpz_init(u);
                   1206:   mpz_init(nm1); mpz_init(dn1);
                   1207:   mpz_fdiv_q_2exp(t,md,1); mpz_sqrt(s,t); mpz_fdiv_q_2exp(b,s,64);
                   1208:   if ( !mpz_sgn(b) ) mpz_set_ui(b,1);
                   1209:   mpz_set_ui(dn,1);
                   1210:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1211:     for ( j = 0, mi = mat[i]; j < col; j++ )
                   1212:       if ( mpz_sgn(mi[j]) ) {
                   1213:         mpz_mul(s,mi[j],dn);
                   1214:         mpz_mod(u,s,md);
                   1215:         ret = mpz_inttorat(u,md,b,nm1,dn1);
                   1216:         if ( !ret )
                   1217:           return 0;
                   1218:         else {
                   1219:           if ( !UNIMPZ(dn1) ) {
                   1220:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1221:               for ( l = 0, nmk = nm[k]; l < col; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1222:             for ( l = 0, nmk = nm[i]; l < j; l++ ) mpz_mul(nmk[l],nmk[l],dn1);
                   1223:           }
                   1224:           mpz_set(nm[i][j],nm1);
                   1225:           mpz_mul(dn,dn,dn1);
                   1226:         }
                   1227:       }
                   1228:   return 1;
                   1229: }
                   1230:
1.1       noro     1231: int intmtoratm(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn)
                   1232: {
                   1233:   Z t,s,b,dn0,dn1,nm1,q,u,unm,udn,dmy;
                   1234:   int i,j,k,l,row,col,sgn,ret;
                   1235:   Z **rmat,**tmat,*tmi,*nmk;
                   1236:
                   1237:   if ( UNIQ(md) )
                   1238:     return 0;
                   1239:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1240:   bshiftz(md,1,&t);
1.18      noro     1241:   isqrtz(t,&s);
1.1       noro     1242:   bshiftz(s,64,&b);
                   1243:   if ( !b ) b = ONE;
                   1244:   dn0 = ONE;
                   1245:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1246:   rmat = (Z **)nm->body;
                   1247:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1248:     for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1249:       if ( tmi[j] ) {
                   1250:         mulz(tmi[j],dn0,&s);
                   1251:         divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1252:         ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1253:         if ( !ret ) return 0;
                   1254:         else {
                   1255:           if ( !UNIQ(dn1) ) {
                   1256:             for ( k = 0; k < i; k++ )
                   1257:               for ( l = 0, nmk = rmat[k]; l < col; l++ ) {
                   1258:                 mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1259:               }
                   1260:             for ( l = 0, nmk = rmat[i]; l < j; l++ ) {
                   1261:               mulz(nmk[l],dn1,&q); nmk[l] = q;
                   1262:             }
                   1263:           }
                   1264:           rmat[i][j] = nm1;
                   1265:           mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1266:         }
                   1267:       }
                   1268:   *dn = dn0;
                   1269:   return 1;
                   1270: }
                   1271:
                   1272: int intmtoratm2(MAT mat,Z md,MAT nm,Z *dn,int *stat)
                   1273: {
                   1274:   int row,col,i,j,ret;
                   1275:   Z dn0,dn1,t,s,b;
                   1276:   Z *w,*tmi;
                   1277:   Z **tmat;
                   1278:
                   1279:   bshiftz(md,1,&t);
                   1280:   isqrtz(t,&s);
                   1281:   bshiftz(s,64,&b);
                   1282:   tmat = (Z **)mat->body;
                   1283:   if ( UNIQ(md) ) return 0;
                   1284:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1285:   dn0 = ONE;
                   1286:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1287:     if ( cmpz(dn[i],dn0) > 0 ) dn0 = dn[i];
                   1288:   w = (Z *)MALLOC(col*sizeof(Z));
                   1289:   for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1290:     if ( stat[i] == 0 ) {
                   1291:       for ( j = 0, tmi = tmat[i]; j < col; j++ )
                   1292:           mulz(tmi[j],dn0,&w[j]);
                   1293:       ret = intvtoratv(w,col,md,b,(Z *)BDY(nm)[i],&dn[i]);
                   1294:       if ( ret ) {
                   1295:         stat[i] = 1;
                   1296:         mulz(dn0,dn[i],&t); dn[i] = t; dn0 = t;
                   1297:       }
                   1298:     }
                   1299:   for ( i = 0; i < row; i++ ) if ( !stat[i] ) break;
                   1300:   if ( i == row ) return 1;
                   1301:   else return 0;
                   1302: }
                   1303:
                   1304: int intvtoratv(Z *v,int n,Z md,Z b,Z *nm,Z *dn)
                   1305: {
                   1306:   Z dn0,dn1,q,s,u,nm1,unm,udn,dmy;
                   1307:   Z *nmk;
                   1308:   int j,l,col,ret,sgn;
                   1309:
                   1310:   for ( j = 0; j < n; j++ ) nm[j] = 0;
                   1311:   dn0 = ONE;
                   1312:   for ( j = 0; j < n; j++ ) {
                   1313:     if ( !v[j] ) continue;
                   1314:     mulz(v[j],dn0,&s);
                   1315:     divqrz(s,md,&dmy,&u);
                   1316:     ret = inttorat(u,md,b,&nm1,&dn1);
                   1317:     if ( !ret ) return 0;
                   1318:     if ( !UNIQ(dn1) )
                   1319:       for ( l = 0; l < j; l++ ) {
                   1320:         mulz(nm[l],dn1,&q); nm[l] = q;
                   1321:       }
                   1322:     nm[j] = nm1;
                   1323:     mulz(dn0,dn1,&q); dn0 = q;
                   1324:   }
                   1325:   *dn = dn0;
                   1326:   return 1;
                   1327: }
                   1328:
                   1329: /* assuming 0 < c < m */
                   1330:
1.8       noro     1331: int mpz_inttorat(mpz_t c,mpz_t m,mpz_t b,mpz_t nm,mpz_t dn)
                   1332: {
                   1333:   mpz_t u1,v1,u2,v2,r1,r2;
                   1334:   mpz_t q,t;
                   1335:
                   1336:   mpz_init_set_ui(u1,0); mpz_init_set_ui(v1,1);
                   1337:   mpz_init_set(u2,m); mpz_init_set(v2,c);
                   1338:   mpz_init(q); mpz_init(t); mpz_init(r1); mpz_init(r2);
                   1339:   while ( mpz_cmp(v2,b) >= 0 ) {
                   1340:     /* r2 = u2-q*v2 */
                   1341:     mpz_fdiv_qr(q,r2,u2,v2);
                   1342:     mpz_set(u2,v2); mpz_set(v2,r2);
                   1343:     /* r1 = u1-q*v1 */
                   1344:     mpz_mul(t,q,v1); mpz_sub(r1,u1,t);
                   1345:     mpz_set(u1,v1); mpz_set(v1,r1);
                   1346:   }
                   1347:   if ( mpz_cmp(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1348:   else {
1.14      noro     1349:     mpz_gcd(t,v1,v2);
                   1350:     if ( UNIMPZ(t) )
                   1351:       mpz_set_ui(r1,0);
                   1352:     else {
                   1353:       /* v1 /= t, v2 /= t, t=c*v1-v2, r1=t%m */
                   1354:       mpz_divexact(v1,v1,t); mpz_divexact(v2,v2,t);
                   1355:       mpz_mul(t,c,v1); mpz_sub(t,t,v2); mpz_mod(r1,t,m);
                   1356:     }
                   1357:     if ( mpz_sgn(r1) ) return 0;
1.8       noro     1358:     if ( mpz_sgn(v1)<0  ) {
                   1359:       mpz_neg(dn,v1); mpz_neg(nm,v2);
                   1360:     } else {
                   1361:       mpz_set(dn,v1); mpz_set(nm,v2);
                   1362:     }
                   1363:     return 1;
                   1364:   }
                   1365: }
                   1366:
1.1       noro     1367: int inttorat(Z c,Z m,Z b,Z *nmp,Z *dnp)
                   1368: {
1.14      noro     1369:   Z qq,t,s,r,u1,v1,r1;
1.1       noro     1370:   Z q,u2,v2,r2;
                   1371:
                   1372:   u1 = 0; v1 = ONE; u2 = m; v2 = c;
                   1373:   while ( cmpz(v2,b) >= 0 ) {
                   1374:     divqrz(u2,v2,&q,&r2); u2 = v2; v2 = r2;
                   1375:     mulz(q,v1,&t); subz(u1,t,&r1); u1 = v1; v1 = r1;
                   1376:   }
                   1377:   if ( cmpz(v1,b) >= 0 ) return 0;
                   1378:   else {
1.14      noro     1379:     /* reduction and check */
                   1380:     /* v2/v1 = u2/u1, c*u1-u2 = 0 mod m? */
                   1381:     gcdz(v1,v2,&t);
                   1382:     if ( UNIZ(t) ) {
                   1383:       u1 = v1; u2 = v2; r = 0;
                   1384:     } else {
                   1385:       divsz(v1,t,&u1); divsz(v2,t,&u2);
                   1386:       mulz(c,u1,&t); subz(t,u2,&s); remz(s,m,&r);
                   1387:     }
                   1388:     if ( r ) return 0;
                   1389:     if ( mpz_sgn(BDY(u1))<0  ) {
                   1390:       chsgnz(u1,dnp); chsgnz(u2,nmp);
1.1       noro     1391:     } else {
1.14      noro     1392:       *dnp = u1; *nmp = u2;
1.1       noro     1393:     }
                   1394:     return 1;
                   1395:   }
                   1396: }
                   1397:
                   1398: extern int f4_nocheck;
                   1399:
1.12      noro     1400: int mpz_gensolve_check(MAT mat,mpz_t **nm,mpz_t dn,int rank,int clen,int *rind,int *cind)
1.8       noro     1401: {
1.12      noro     1402:   int row,col,i,j,k,l;
1.8       noro     1403:   mpz_t t;
                   1404:   mpz_t *w;
                   1405:   Z *mati;
                   1406:   mpz_t *nmk;
                   1407:
                   1408:   if ( f4_nocheck ) return 1;
1.12      noro     1409:   row = mat->row; col = mat->col;
1.8       noro     1410:   w = (mpz_t *)MALLOC(clen*sizeof(mpz_t));
                   1411:   mpz_init(t);
                   1412:   for ( i = 0; i < clen; i++ ) mpz_init(w[i]);
                   1413:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1414:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1415:     for ( l = 0; l < clen; l++ ) mpz_set_ui(w[l],0);
                   1416:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1417:       for ( l = 0, nmk = (mpz_t *)nm[k]; l < clen; l++ ) {
                   1418:         /* w[l] += mati[rind[k]]*nmk[k] */
                   1419:         if ( mati[rind[k]] ) mpz_addmul(w[l],BDY(mati[rind[k]]),nmk[l]);
                   1420:       }
                   1421:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1422:       if ( mati[cind[j]] ) mpz_mul(t,dn,BDY(mati[cind[j]]));
                   1423:       else mpz_set_ui(t,0);
                   1424:       if ( mpz_cmp(w[j],t) ) break;
                   1425:     }
                   1426:     if ( j != clen ) break;
                   1427:   }
                   1428:   if ( i != row ) return 0;
                   1429:   else return 1;
                   1430: }
                   1431:
1.1       noro     1432: int gensolve_check(MAT mat,MAT nm,Z dn,int *rind,int *cind)
                   1433: {
                   1434:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1435:   Z s,t;
                   1436:   Z *w;
                   1437:   Z *mati,*nmk;
                   1438:
                   1439:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1440:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1441:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1442:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1443:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1444:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1445:     for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1446:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1447:         mulz(mati[rind[k]],nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1448:       }
                   1449:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1450:       mulz(dn,mati[cind[j]],&t);
                   1451:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1452:     }
                   1453:     if ( j != clen ) break;
                   1454:   }
                   1455:   if ( i != row ) return 0;
                   1456:   else return 1;
                   1457: }
                   1458:
                   1459: int gensolve_check2(MAT mat,MAT nm,Z *dn,int *rind,int *cind)
                   1460: {
                   1461:   int row,col,rank,clen,i,j,k,l;
                   1462:   Z s,t,u,d;
                   1463:   Z *w,*m;
                   1464:   Z *mati,*nmk;
                   1465:
                   1466:   if ( f4_nocheck ) return 1;
                   1467:   row = mat->row; col = mat->col; rank = nm->row; clen = nm->col;
                   1468:   w = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1469:   m = (Z *)MALLOC(clen*sizeof(Z));
                   1470:   for ( d = dn[0], i = 1; i < rank; i++ ) {
                   1471:     lcmz(d,dn[i],&t); d = t;
                   1472:   }
                   1473:   for ( i = 0; i < rank; i++ ) divsz(d,dn[i],&m[i]);
                   1474:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1475:     mati = (Z *)mat->body[i];
                   1476:     bzero(w,clen*sizeof(Z));
                   1477:     for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1478:       mulz(mati[rind[k]],m[k],&u);
                   1479:       for ( l = 0, nmk = (Z *)nm->body[k]; l < clen; l++ ) {
                   1480:         mulz(u,nmk[l],&t); addz(w[l],t,&s); w[l] = s;
                   1481:       }
                   1482:     }
                   1483:     for ( j = 0; j < clen; j++ ) {
                   1484:       mulz(d,mati[cind[j]],&t);
                   1485:       if ( cmpz(w[j],t) ) break;
                   1486:     }
                   1487:     if ( j != clen ) break;
                   1488:   }
                   1489:   if ( i != row ) return 0;
                   1490:   else return 1;
                   1491: }
                   1492:
                   1493: void isqrtz(Z a,Z *r)
                   1494: {
                   1495:   int k;
                   1496:   Z x,t,x2,xh,quo,rem;
                   1497:   Z two;
                   1498:
                   1499:   if ( !a ) *r = 0;
1.11      noro     1500:   else if ( UNIZ(a) ) *r = ONE;
1.1       noro     1501:   else {
                   1502:     k = z_bits((Q)a); /* a <= 2^k-1 */
                   1503:     bshiftz(ONE,-((k>>1)+(k&1)),&x); /* a <= x^2 */
1.5       noro     1504:     STOZ(2,two);
1.1       noro     1505:     while ( 1 ) {
                   1506:       pwrz(x,two,&t);
                   1507:       if ( cmpz(t,a) <= 0 ) {
                   1508:         *r = x; return;
                   1509:       } else {
                   1510:         if ( mpz_tstbit(BDY(x),0) ) addz(x,a,&t);
                   1511:         else t = a;
                   1512:         bshiftz(x,-1,&x2); divqrz(t,x2,&quo,&rem);
                   1513:         bshiftz(x,1,&xh); addz(quo,xh,&x);
                   1514:       }
                   1515:     }
                   1516:   }
                   1517: }
                   1518:
                   1519: void bshiftz(Z a,int n,Z *r)
                   1520: {
                   1521:   mpz_t t;
                   1522:
                   1523:   if ( !a ) *r = 0;
                   1524:   else if ( n == 0 ) *r = a;
                   1525:   else if ( n < 0 ) {
                   1526:     mpz_init(t); mpz_mul_2exp(t,BDY(a),-n); MPZTOZ(t,*r);
                   1527:   } else {
                   1528:     mpz_init(t); mpz_fdiv_q_2exp(t,BDY(a),n);
                   1529:     if ( !mpz_sgn(t) ) *r = 0;
                   1530:     else MPZTOZ(t,*r);
                   1531:   }
                   1532: }
                   1533:
                   1534: void addlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1535: {
                   1536:   addz(a,b,c);
                   1537:   if ( !lf_lazy ) {
                   1538:     if ( cmpz(*c,current_mod_lf) >= 0 ) {
                   1539:       subz(*c,current_mod_lf,c);
                   1540:     }
                   1541:   }
                   1542: }
                   1543:
                   1544: void sublf(Z a,Z b,Z *c)
                   1545: {
                   1546:   subz(a,b,c);
                   1547:   if ( !lf_lazy ) {
                   1548:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1549:   }
                   1550: }
                   1551:
                   1552: void mullf(Z a,Z b,Z *c)
                   1553: {
                   1554:   mulz(a,b,c);
                   1555:   if ( !lf_lazy ) {
                   1556:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1557:   }
                   1558: }
                   1559:
                   1560: void divlf(Z a,Z b,Z *c)
                   1561: {
                   1562:   Z inv;
                   1563:
                   1564:   invz(b,current_mod_lf,&inv);
                   1565:   mulz(a,inv,c);
                   1566:   if ( !lf_lazy ) {
                   1567:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1568:   }
                   1569: }
                   1570:
                   1571: void chsgnlf(Z a,Z *c)
                   1572: {
                   1573:   chsgnz(a,c);
                   1574:   if ( !lf_lazy ) {
                   1575:     remz(*c,current_mod_lf,c);
                   1576:   }
                   1577: }
                   1578:
                   1579: void lmtolf(LM a,Z *b)
                   1580: {
                   1581:   if ( !a ) *b = 0;
                   1582:   else {
                   1583:     MPZTOZ(BDY(a),*b);
                   1584:   }
                   1585: }
                   1586:
                   1587: void setmod_lf(Z p)
                   1588: {
                   1589:     current_mod_lf = p;
                   1590:     current_mod_lf_size = mpz_size(BDY(current_mod_lf))+1;
                   1591: }
                   1592:
                   1593: void simplf_force(Z a,Z *b)
                   1594: {
                   1595:     remz(a,current_mod_lf,b);
                   1596: }
                   1597:
                   1598: int generic_gauss_elim_hensel(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1599: {
                   1600:   MAT bmat,xmat;
                   1601:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1602:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1603:   int row,col;
                   1604:   int **w;
                   1605:   int *wi;
                   1606:   int **wc;
                   1607:   Z mdq,q,s,u;
                   1608:   Z tn;
                   1609:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1610:   unsigned int t;
                   1611:   int *cinfo,*rinfo;
                   1612:   int *rind,*cind;
                   1613:   int count;
                   1614:   int ret;
1.3       noro     1615:   struct oEGT eg_mul1,eg_mul2,tmp0,tmp1,tmp2;
1.1       noro     1616:   int period;
                   1617:   int *wx,*ptr;
                   1618:   int wxsize,nsize;
                   1619:   Z wn;
                   1620:   Z wq;
                   1621:
1.9       noro     1622: #if SIZEOF_LONG == 8
1.11      noro     1623:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,0);
1.9       noro     1624: #endif
1.3       noro     1625: init_eg(&eg_mul1); init_eg(&eg_mul2);
1.1       noro     1626:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1627:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1628:   w = (int **)almat(row,col);
                   1629:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1630:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1631:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1632:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1633:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1634:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1635:
                   1636:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1637:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1638:     }
                   1639:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1640:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1641:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1642:     }
                   1643:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1644:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1645:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
                   1646:       if ( cinfo[j] ) {
                   1647:         /* the column is in lhs */
                   1648:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1649:           w[i][li] = w[i][j];
                   1650:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1651:         }
                   1652:         li++;
                   1653:       } else {
                   1654:         /* the column is in rhs */
                   1655:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1656:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1657:         ri++;
                   1658:       }
                   1659:
                   1660:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1661:       /* algorithm
                   1662:          c <- B
                   1663:          x <- 0
                   1664:          q <- 1
                   1665:          do
                   1666:            t <- A^(-1)c mod p
                   1667:            x <- x+qt
                   1668:            c <- (c-At)/p
                   1669:            q <- qp
                   1670:          end do
                   1671:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1672:       */
                   1673:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1674:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1675:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1676:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1677:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1678:
                   1679:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1680:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
1.3       noro     1681:         /* check Ax=B mod q */
1.1       noro     1682:         if ( DP_Print > 3 )
                   1683:           fprintf(stderr,"o");
                   1684:         /* wc = b mod md */
                   1685:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1686:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1687:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.3       noro     1688:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1689:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1690:         /* x += q*wc */
1.3       noro     1691: get_eg(&tmp0);
1.1       noro     1692:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1693:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1694:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   1695: get_eg(&tmp1); add_eg(&eg_mul1,&tmp0,&tmp1);
1.1       noro     1696:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1697:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1698:             mpz_t uz;
                   1699:
                   1700:             if ( b[i][j] )
                   1701:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1702:             else
                   1703:               mpz_init_set_ui(uz,0);
                   1704:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   1705:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   1706:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   1707:                   mpz_addmul_ui(uz,BDY(a[i][k]),-wc[k][j]);
                   1708:                 else
                   1709:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1710:               }
                   1711:             }
                   1712:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1713:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1714:           }
1.3       noro     1715: get_eg(&tmp2); add_eg(&eg_mul2,&tmp1,&tmp2);
1.1       noro     1716:         count++;
                   1717:         /* q = q*md */
                   1718:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1719:         if ( count == period ) {
                   1720:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1721:           if ( ret ) {
1.3       noro     1722:             print_eg("MUL1",&eg_mul1);
                   1723:             print_eg("MUL2",&eg_mul2);
1.1       noro     1724:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1725:               if ( cinfo[j] )
                   1726:                 rind[k++] = j;
                   1727:               else
                   1728:                 cind[l++] = j;
                   1729:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1730:             if ( ret ) {
                   1731:               *rindp = rind;
                   1732:               *cindp = cind;
                   1733:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1734:                 if ( !cinfo[j] )
                   1735:                   cind[k++] = j;
                   1736:               return rank;
1.11      noro     1737:             } else
                   1738:               goto reset;
1.1       noro     1739:           } else {
1.11      noro     1740: reset:
1.1       noro     1741:             period = period*3/2;
                   1742:             count = 0;
                   1743:           }
                   1744:         }
                   1745:       }
                   1746:   }
                   1747: }
                   1748:
                   1749: /* for inv_or_split_dalg */
                   1750:
                   1751: int generic_gauss_elim_hensel_dalg(MAT mat,DP *mb,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1752: {
                   1753:   MAT bmat,xmat;
                   1754:   Z **a0,**a,**b,**x,**nm;
                   1755:   Z *ai,*bi,*xi;
                   1756:   int row,col;
                   1757:   int **w;
                   1758:   int *wi;
                   1759:   int **wc;
                   1760:   Z mdq,q,s,u;
                   1761:   Z tn;
                   1762:   int ind,md,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   1763:   unsigned int t;
                   1764:   int *cinfo,*rinfo;
                   1765:   int *rind,*cind;
                   1766:   int count;
                   1767:   int ret;
                   1768:   struct oEGT eg_mul,eg_inv,eg_intrat,eg_check,tmp0,tmp1;
                   1769:   int period;
                   1770:   int *wx,*ptr;
                   1771:   int wxsize,nsize;
                   1772:   Z wn;
                   1773:   Z wq;
                   1774:   DP m;
                   1775:
1.11      noro     1776: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1777:   return generic_gauss_elim_hensel64(mat,nmmat,dn,rindp,cindp,mb);
                   1778: #endif
1.1       noro     1779:   a0 = (Z **)mat->body;
                   1780:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1781:   w = (int **)almat(row,col);
                   1782:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1783:     md = get_lprime(ind);
1.5       noro     1784:     STOZ(md,mdq);
1.1       noro     1785:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1786:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   1787:         wi[j] = remqi((Q)ai[j],md);
                   1788:
                   1789:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1790:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   1791:     }
                   1792:     rank = find_lhs_and_lu_mod((unsigned int **)w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   1793:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   1794:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   1795:     }
                   1796:
                   1797:     /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   1798:     for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   1799:       if ( !cinfo[i] ) {
                   1800:         m = mb[i];
                   1801:         for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   1802:           if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   1803:             cinfo[j] = -1;
                   1804:       }
                   1805:     }
                   1806:
                   1807:     a = (Z **)almat_pointer(rank,rank); /* lhs mat */
                   1808:     MKMAT(bmat,rank,col-rank); b = (Z **)bmat->body; /* lhs mat */
                   1809:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.4       noro     1810:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.1       noro     1811:         /* the column is in lhs */
                   1812:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   1813:           w[i][li] = w[i][j];
                   1814:           a[i][li] = a0[rinfo[i]][j];
                   1815:         }
                   1816:         li++;
1.4       noro     1817:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.1       noro     1818:         /* the column is in rhs */
                   1819:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1820:           b[i][ri] = a0[rinfo[i]][j];
                   1821:         ri++;
                   1822:       }
                   1823:
                   1824:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   1825:       /* algorithm
                   1826:          c <- B
                   1827:          x <- 0
                   1828:          q <- 1
                   1829:          do
                   1830:            t <- A^(-1)c mod p
                   1831:            x <- x+qt
                   1832:            c <- (c-At)/p
                   1833:            q <- qp
                   1834:          end do
                   1835:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   1836:       */
                   1837:       MKMAT(xmat,rank,ri); x = (Z **)(xmat)->body;
                   1838:       MKMAT(*nmmat,rank,ri); nm = (Z **)(*nmmat)->body;
                   1839:       wc = (int **)almat(rank,ri);
                   1840:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   1841:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   1842:
                   1843:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   1844:       for ( q = ONE, count = 0; ; ) {
                   1845:         if ( DP_Print > 3 )
                   1846:           fprintf(stderr,"o");
                   1847:         /* wc = b mod md */
                   1848:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
1.3       noro     1849:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
1.1       noro     1850:             wi[j] = remqi((Q)bi[j],md);
1.11      noro     1851:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
                   1852:         solve_by_lu_mod(w,rank,md,wc,ri,0);
1.1       noro     1853:         /* x += q*wc */
                   1854:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1855:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ ) mul1addtoz(q,wi[j],&x[i][j]);
1.3       noro     1856:         /* b =(b-A*wc)/md */
1.1       noro     1857:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1858:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
1.3       noro     1859:             mpz_t uz;
                   1860:
                   1861:             if ( b[i][j] )
                   1862:               mpz_init_set(uz,BDY(b[i][j]));
                   1863:             else
                   1864:               mpz_init_set_ui(uz,0);
1.11      noro     1865:             for ( k = 0; k < rank; k++ )
                   1866:               if ( a[i][k] && wc[k][j] )
1.3       noro     1867:                   mpz_submul_ui(uz,BDY(a[i][k]),wc[k][j]);
                   1868:             MPZTOZ(uz,u);
1.1       noro     1869:             divsz(u,mdq,&b[i][j]);
                   1870:           }
1.11      noro     1871:
1.1       noro     1872:         count++;
                   1873:         /* q = q*md */
                   1874:         mulz(q,mdq,&u); q = u;
                   1875:         if ( count == period ) {
                   1876:           ret = intmtoratm(xmat,q,*nmmat,dn);
                   1877:           if ( ret ) {
                   1878:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   1879:               if ( cinfo[j] > 0 )
                   1880:                 rind[k++] = j;
                   1881:               else if ( !cinfo[j] )
                   1882:                 cind[l++] = j;
                   1883:             ret = gensolve_check(mat,*nmmat,*dn,rind,cind);
                   1884:             if ( ret ) {
                   1885:               *rindp = rind;
                   1886:               *cindp = cind;
                   1887:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   1888:                 if ( !cinfo[j] )
                   1889:                   cind[k++] = j;
                   1890:               return rank;
1.11      noro     1891:             } else
                   1892:               goto reset;
1.1       noro     1893:           } else {
1.11      noro     1894: reset:
1.1       noro     1895:             period = period*3/2;
                   1896:             count = 0;
                   1897:           }
                   1898:         }
                   1899:       }
                   1900:   }
                   1901: }
1.6       noro     1902:
                   1903: #if SIZEOF_LONG == 8
                   1904: mp_limb_t remqi64(Q a,mp_limb_t mod)
                   1905: {
                   1906:   mp_limb_t c,nm,dn;
                   1907:   mpz_t r;
                   1908:
                   1909:   if ( !a ) return 0;
                   1910:   else if ( a->z ) {
                   1911:     mpz_init(r);
                   1912:     c = mpz_fdiv_r_ui(r,BDY((Z)a),mod);
                   1913:   } else {
                   1914:     mpz_init(r);
                   1915:     nm = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_numref(BDY(a)),mod);
                   1916:     dn = mpz_fdiv_r_ui(r,mpq_denref(BDY(a)),mod);
                   1917:     dn = invmod64(dn,mod);
                   1918:     c = mulmod64(nm,dn,mod);
                   1919:   }
                   1920:   return c;
                   1921: }
                   1922:
                   1923: int generic_gauss_elim_mod64(mp_limb_t **mat,int row,int col,mp_limb_t md,int *colstat);
                   1924: mp_limb_t get_lprime64(int ind);
                   1925:
1.8       noro     1926: void mpz_print(mpz_t a)
                   1927: {
                   1928:   mpz_out_str(stdout,10,a); printf("\n");
                   1929: }
                   1930:
                   1931: void mpz_printmat(mpz_t **a,int row,int col)
                   1932: {
                   1933:   int i,j;
                   1934:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1935:     for ( j = 0; j < col; j++ ) {
                   1936:       mpz_out_str(stdout,10,a[i][j]); printf(" ");
                   1937:     }
                   1938:     printf("\n");
                   1939:   }
                   1940: }
                   1941:
                   1942: mpz_t **mpz_allocmat(int row,int col)
                   1943: {
                   1944:   mpz_t **p;
                   1945:   int i,j;
                   1946:
                   1947:   p = (mpz_t **)MALLOC(row*sizeof(mpz_t *));
                   1948:   for ( i = 0; i < row; i++ ) {
                   1949:     p[i] = (mpz_t *)MALLOC(col*sizeof(mpz_t));
                   1950:     for ( j = 0; j < col; j++ ) mpz_init(p[i][j]);
                   1951:   }
                   1952:   return p;
                   1953: }
                   1954:
                   1955: #if 1
                   1956: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   1957: {
                   1958:   mp_limb_t **wmat;
                   1959:   mp_limb_t *wmi;
                   1960:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   1961:   Z z;
                   1962:   Z **bmat,*bmi;
                   1963:   mpz_t **tmat,**num;
                   1964:   mpz_t *tmi;
                   1965:   mpz_t den;
                   1966:   mpz_t q,m1,m3,s,u;
                   1967:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   1968:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   1969:   MAT r;
                   1970:   int ret;
                   1971:
                   1972:   bmat = (Z **)mat->body;
                   1973:   row = mat->row; col = mat->col;
                   1974:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   1975:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1976:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   1977:   mpz_init(m1); mpz_init(m3); mpz_init(den);
                   1978:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   1979:     if ( DP_Print ) {
                   1980:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   1981:     }
                   1982:     md = get_lprime64(ind);
                   1983:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   1984:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1985:         wmi[j] = bmi[j]==0?0:mpz_fdiv_ui(BDY(bmi[j]),md);
                   1986:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   1987:     if ( !ind ) {
                   1988: RESET:
                   1989:       mpz_set_ui(m1,md);
                   1990:       rank0 = rank;
                   1991:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   1992:       // crmat
                   1993:       tmat = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1994:       //
                   1995:       num = mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   1996:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   1997:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   1998:           if ( !colstat[j] ) { mpz_set_ui(tmi[k],wmi[j]); k++; }
                   1999:     } else {
                   2000:       if ( rank < rank0 ) {
                   2001:         if ( DP_Print ) {
                   2002:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   2003:           fflush(asir_out);
                   2004:         }
                   2005:         continue;
                   2006:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   2007:         if ( DP_Print ) {
                   2008:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2009:           fflush(asir_out);
                   2010:         }
                   2011:         goto RESET;
                   2012:       } else {
                   2013:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2014:         if ( j < col ) {
                   2015:           if ( DP_Print ) {
                   2016:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2017:             fflush(asir_out);
                   2018:           }
                   2019:           goto RESET;
                   2020:         }
                   2021:       }
                   2022:
                   2023:       inv = invmod64(mpz_fdiv_ui(m1,md),md);
                   2024:       mpz_mul_ui(m3,m1,md);
                   2025:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2026:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2027:           if ( !colstat[j] ) {
                   2028:             if ( mpz_sgn(tmi[k]) ) {
                   2029:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod md)^(-1)*(f2 - f1 mod md) */
                   2030:               t = mpz_fdiv_ui(tmi[k],md);
                   2031:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2032:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2033:               mpz_addmul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(t,inv,md));
                   2034:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2035:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2036:               mpz_mul_ui(tmi[k],m1,mulmod64(wmi[j],inv,md));
                   2037:             }
                   2038:             k++;
                   2039:           }
                   2040:       mpz_set(m1,m3);
                   2041:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2042:         ret = 0;
                   2043:       else
                   2044:         ret = mpz_intmtoratm(tmat,rank,col-rank,m1,num,den);
                   2045:       if ( ret ) {
                   2046:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2047:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2048:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2049:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2050:           else cind[l++] = j;
1.12      noro     2051:         if ( mpz_gensolve_check(mat,num,den,rank,col-rank,rind,cind) ) {
1.8       noro     2052:           MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2053:           for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2054:             for ( j = 0; j < col-rank; j++ ) {
                   2055:               MPZTOZ(num[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2056:             }
                   2057:           MPZTOZ(den,*dn);
                   2058:           return rank;
                   2059:         }
                   2060:       }
                   2061:     }
                   2062:   }
                   2063: }
                   2064: #else
1.6       noro     2065: int generic_gauss_elim64(MAT mat,MAT *nm,Z *dn,int **rindp,int **cindp)
                   2066: {
                   2067:   mp_limb_t **wmat;
                   2068:   mp_limb_t *wmi;
                   2069:   mp_limb_t md,inv,t,t1;
                   2070:   Z **bmat,**tmat,*bmi,*tmi;
                   2071:   Z q,m1,m2,m3,s,u;
                   2072:   int *colstat,*wcolstat,*rind,*cind;
                   2073:   int row,col,ind,i,j,k,l,rank,rank0;
                   2074:   MAT r,crmat;
                   2075:   int ret;
                   2076:
                   2077:   bmat = (Z **)mat->body;
                   2078:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2079:   wmat = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2080:   colstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2081:   wcolstat = (int *)MALLOC_ATOMIC(col*sizeof(int));
                   2082:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2083:     if ( DP_Print ) {
                   2084:       fprintf(asir_out,"."); fflush(asir_out);
                   2085:     }
                   2086:     md = get_lprime64(ind);
                   2087:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2088:       for ( j = 0, bmi = bmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2089:         wmi[j] = remqi64((Q)bmi[j],md);
                   2090:     rank = generic_gauss_elim_mod64(wmat,row,col,md,wcolstat);
                   2091:     if ( !ind ) {
                   2092: RESET:
                   2093:       UTOZ(md,m1);
                   2094:       rank0 = rank;
                   2095:       bcopy(wcolstat,colstat,col*sizeof(int));
                   2096:       MKMAT(crmat,rank,col-rank);
                   2097:       MKMAT(r,rank,col-rank); *nm = r;
                   2098:       tmat = (Z **)crmat->body;
                   2099:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2100:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2101:           if ( !colstat[j] ) { UTOZ(wmi[j],tmi[k]); k++; }
                   2102:     } else {
                   2103:       if ( rank < rank0 ) {
                   2104:         if ( DP_Print ) {
                   2105:           fprintf(asir_out,"lower rank matrix; continuing...\n");
                   2106:           fflush(asir_out);
                   2107:         }
                   2108:         continue;
                   2109:       } else if ( rank > rank0 ) {
                   2110:         if ( DP_Print ) {
                   2111:           fprintf(asir_out,"higher rank matrix; resetting...\n");
                   2112:           fflush(asir_out);
                   2113:         }
                   2114:         goto RESET;
                   2115:       } else {
                   2116:         for ( j = 0; (j<col) && (colstat[j]==wcolstat[j]); j++ );
                   2117:         if ( j < col ) {
                   2118:           if ( DP_Print ) {
                   2119:             fprintf(asir_out,"inconsitent colstat; resetting...\n");
                   2120:             fflush(asir_out);
                   2121:           }
                   2122:           goto RESET;
                   2123:         }
                   2124:       }
                   2125:
                   2126:       inv = invmod64(remqi64((Q)m1,md),md);
                   2127:       UTOZ(md,m2); mulz(m1,m2,&m3);
                   2128:       for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2129:         for ( j = k = 0, tmi = tmat[i], wmi = wmat[i]; j < col; j++ )
                   2130:           if ( !colstat[j] ) {
                   2131:             if ( tmi[k] ) {
                   2132:             /* f3 = f1+m1*(m1 mod m2)^(-1)*(f2 - f1 mod m2) */
                   2133:               t = remqi64((Q)tmi[k],md);
                   2134:               if ( wmi[j] >= t ) t = wmi[j]-t;
                   2135:               else t = md-(t-wmi[j]);
                   2136:               t1 = mulmod64(t,inv,md);
                   2137:               UTOZ(t1,u); mulz(m1,u,&s);
                   2138:               addz(tmi[k],s,&u); tmi[k] = u;
                   2139:             } else if ( wmi[j] ) {
                   2140:             /* f3 = m1*(m1 mod m2)^(-1)*f2 */
                   2141:               t = mulmod64(wmi[j],inv,md);
                   2142:               UTOZ(t,u); mulz(m1,u,&s); tmi[k] = s;
                   2143:             }
                   2144:             k++;
                   2145:           }
                   2146:       m1 = m3;
                   2147:       if ( ind % F4_INTRAT_PERIOD )
                   2148:         ret = 0;
                   2149:       else
                   2150:         ret = intmtoratm(crmat,m1,*nm,dn);
                   2151:       if ( ret ) {
                   2152:         *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2153:         *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((col-rank)*sizeof(int));
                   2154:         for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
                   2155:           if ( colstat[j] ) rind[k++] = j;
                   2156:           else cind[l++] = j;
                   2157:         if ( gensolve_check(mat,*nm,*dn,rind,cind) )
                   2158:           return rank;
                   2159:       }
                   2160:     }
                   2161:   }
                   2162: }
                   2163: #endif
1.8       noro     2164:
1.11      noro     2165: int generic_gauss_elim_hensel64(MAT mat,MAT *nmmat,Z *dn,int **rindp,int **cindp,DP *mb)
1.9       noro     2166: {
                   2167:   MAT r;
                   2168:   Z z;
                   2169:   Z **a0;
                   2170:   Z *ai;
                   2171:   mpz_t **a,**b,**x,**nm;
                   2172:   mpz_t *bi,*xi;
                   2173:   mpz_t q,u,den;
                   2174:   mp_limb_t **w;
                   2175:   mp_limb_t *wi;
                   2176:   mp_limb_t **wc;
                   2177:   mp_limb_t md;
                   2178:   int row,col;
                   2179:   int ind,i,j,k,l,li,ri,rank;
                   2180:   int *cinfo,*rinfo;
                   2181:   int *rind,*cind;
                   2182:   int count;
                   2183:   int ret;
                   2184:   int period;
1.11      noro     2185:   DP m;
1.9       noro     2186:
                   2187:   a0 = (Z **)mat->body;
                   2188:   row = mat->row; col = mat->col;
                   2189:   w = (mp_limb_t **)almat64(row,col);
                   2190:   for ( ind = 0; ; ind++ ) {
                   2191:     md = get_lprime64(ind);
                   2192:     for ( i = 0; i < row; i++ )
                   2193:       for ( j = 0, ai = a0[i], wi = w[i]; j < col; j++ )
                   2194:         wi[j] = remqi64((Q)ai[j],md);
                   2195:
                   2196:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2197:       fprintf(asir_out,"LU decomposition.."); fflush(asir_out);
                   2198:     }
                   2199:     rank = find_lhs_and_lu_mod64(w,row,col,md,&rinfo,&cinfo);
                   2200:     if ( DP_Print > 3 ) {
                   2201:       fprintf(asir_out,"done.\n"); fflush(asir_out);
                   2202:     }
1.11      noro     2203:
                   2204:     if ( mb ) {
                   2205:       /* this part is added for inv_or_split_dalg */
                   2206:       for ( i = 0; i < col-1; i++ ) {
                   2207:         if ( !cinfo[i] ) {
                   2208:           m = mb[i];
                   2209:           for ( j = i+1; j < col-1; j++ )
                   2210:             if ( dp_redble(mb[j],m) )
                   2211:               cinfo[j] = -1;
                   2212:         }
                   2213:       }
                   2214:     }
                   2215:
1.9       noro     2216:     a = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,rank); /* lhs mat */
                   2217:     b = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,col-rank);
                   2218:     for ( j = li = ri = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2219:       if ( cinfo[j] > 0 ) {
1.9       noro     2220:         /* the column is in lhs */
                   2221:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2222:           w[i][li] = w[i][j];
                   2223:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2224:             mpz_set(a[i][li],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2225:           else
                   2226:             mpz_set_ui(a[i][li],0);
                   2227:         }
                   2228:         li++;
1.11      noro     2229:       } else if ( !cinfo[j] ) {
1.9       noro     2230:         /* the column is in rhs */
                   2231:         for ( i = 0; i < rank; i++ ) {
                   2232:           if ( a0[rinfo[i]][j] )
                   2233:             mpz_set(b[i][ri],BDY(a0[rinfo[i]][j]));
                   2234:           else
                   2235:             mpz_set_ui(b[i][ri],0);
                   2236:         }
                   2237:         ri++;
                   2238:       }
                   2239:
                   2240:       /* solve Ax=B; A: rank x rank, B: rank x ri */
                   2241:       /* algorithm
                   2242:          c <- B
                   2243:          x <- 0
                   2244:          q <- 1
                   2245:          do
                   2246:            t <- A^(-1)c mod p
                   2247:            x <- x+qt
                   2248:            c <- (c-At)/p
                   2249:            q <- qp
                   2250:          end do
                   2251:          then Ax-B=0 mod q and b=(B-Ax)/q hold after "do".
                   2252:       */
                   2253:       x = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2254:       nm = (mpz_t **)mpz_allocmat(rank,ri);
                   2255:       wc = (mp_limb_t **)almat64(rank,ri);
                   2256:       *rindp = rind = (int *)MALLOC_ATOMIC(rank*sizeof(int));
                   2257:       *cindp = cind = (int *)MALLOC_ATOMIC((ri)*sizeof(int));
                   2258:
                   2259:       period = F4_INTRAT_PERIOD;
                   2260:       mpz_init_set_ui(q,1);
                   2261:       mpz_init(u);
                   2262:       mpz_init(den);
                   2263:       for ( count = 0; ; ) {
                   2264:         /* check Ax=B mod q */
                   2265:         if ( DP_Print > 3 )
                   2266:           fprintf(stderr,"o");
                   2267:         /* wc = b mod md */
                   2268:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2269:           for ( j = 0, bi = b[i], wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2270:             wi[j] = mpz_fdiv_ui(bi[j],md);
                   2271:         /* wc = A^(-1)wc; wc is not normalized */
1.19    ! noro     2272:         solve_by_lu_mod64(w,rank,md,(mp_limb_signed_t **)wc,ri,0);
1.9       noro     2273:         /* x += q*wc */
                   2274:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2275:           for ( j = 0, wi = wc[i]; j < ri; j++ )
                   2276:             if ( wi[j] > 0 )
                   2277:               mpz_addmul_ui(x[i][j],q,wi[j]);
                   2278:             else if ( wi[j] < 0 )
                   2279:               mpz_submul_ui(x[i][j],q,-wi[j]);
                   2280:         /* b =(b-A*wc)/md */
                   2281:         for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2282:           for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2283:             mpz_set(u,b[i][j]);
                   2284:             for ( k = 0; k < rank; k++ ) {
                   2285:               if ( a[i][k] && wc[k][j] ) {
                   2286:                 if ( wc[k][j] < 0 )
                   2287:                   mpz_addmul_ui(u,a[i][k],-wc[k][j]);
                   2288:                 else
                   2289:                   mpz_submul_ui(u,a[i][k],wc[k][j]);
                   2290:               }
                   2291:             }
                   2292:             mpz_divexact_ui(b[i][j],u,md);
                   2293:           }
                   2294:         count++;
                   2295:         /* q = q*md */
                   2296:         mpz_mul_ui(q,q,md);
                   2297:         if ( count == period ) {
                   2298:           ret = mpz_intmtoratm(x,rank,ri,q,nm,den);
                   2299:           if ( ret ) {
                   2300:             for ( j = k = l = 0; j < col; j++ )
1.11      noro     2301:               if ( cinfo[j] > 0 )
1.9       noro     2302:                 rind[k++] = j;
1.11      noro     2303:               else if ( !cinfo[j] )
1.9       noro     2304:                 cind[l++] = j;
1.12      noro     2305:             ret = mpz_gensolve_check(mat,nm,den,rank,ri,rind,cind);
1.9       noro     2306:             if ( ret ) {
                   2307:               *rindp = rind;
                   2308:               *cindp = cind;
                   2309:               for ( j = k = 0; j < col; j++ )
                   2310:                 if ( !cinfo[j] )
                   2311:                   cind[k++] = j;
                   2312:               MKMAT(r,rank,ri); *nmmat = r;
                   2313:               for ( i = 0; i < rank; i++ )
                   2314:                 for ( j = 0; j < ri; j++ ) {
                   2315:                   MPZTOZ(nm[i][j],z); BDY(r)[i][j] = z;
                   2316:                 }
                   2317:               MPZTOZ(den,*dn);
                   2318:               return rank;
1.11      noro     2319:             } else
                   2320:               goto reset;
1.9       noro     2321:           } else {
1.11      noro     2322: reset:
1.9       noro     2323:             fprintf(stderr,"F");
                   2324:             period = period*3/2;
                   2325:             count = 0;
                   2326:           }
                   2327:         }
                   2328:       }
                   2329:   }
                   2330: }
                   2331:
1.8       noro     2332: #endif

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