Added Zp and unary minus to ring classes. Added *~ to .gitignore.
Added unsigned_extended_gcd. There are ring/field tests that should be separated.
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1d63f2195f
commit
53a139416c
1
.gitignore
vendored
1
.gitignore
vendored
@ -1,3 +1,4 @@
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|||||||
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*~
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*.o
|
*.o
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/gss
|
/gss
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||||||
/main
|
/main
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||||||
|
3
Makefile
3
Makefile
@ -31,7 +31,8 @@ LIB_HEADERS = lib/lib.h lib/show.h lib/refcount.h lib/pair.h lib/maybe.h lib/vec
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|||||||
lib/unionfind.h lib/priority_queue.h lib/io.h \
|
lib/unionfind.h lib/priority_queue.h lib/io.h \
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||||||
lib/directed_multigraph.h
|
lib/directed_multigraph.h
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||||||
ALGEBRA_HEADERS = algebra/algebra.h algebra/grading.h algebra/module.h \
|
ALGEBRA_HEADERS = algebra/algebra.h algebra/grading.h algebra/module.h \
|
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algebra/Z2.h algebra/linear_combination.h algebra/Z.h algebra/Q.h \
|
algebra/Z2.h algebra/linear_combination.h \
|
||||||
|
algebra/Z.h algebra/Zp.h algebra/Q.h \
|
||||||
algebra/polynomial.h algebra/multivariate_polynomial.h \
|
algebra/polynomial.h algebra/multivariate_polynomial.h \
|
||||||
algebra/laurentpoly.h algebra/fraction_field.h
|
algebra/laurentpoly.h algebra/fraction_field.h
|
||||||
KNOTKIT_HEADERS = knotkit.h planar_diagram.h dt_code.h knot_diagram.h \
|
KNOTKIT_HEADERS = knotkit.h planar_diagram.h dt_code.h knot_diagram.h \
|
||||||
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@ -55,6 +55,14 @@ class Z
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|||||||
return Z (STEAL, x);
|
return Z (STEAL, x);
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}
|
}
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|
Z operator - () const
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|
{
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mpz_t x;
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mpz_init (x);
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|
mpz_neg (x, impl->x);
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||||||
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return Z (STEAL, x);
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||||||
|
}
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Z operator - (const Z &z) const
|
Z operator - (const Z &z) const
|
||||||
{
|
{
|
||||||
mpz_t x;
|
mpz_t x;
|
||||||
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@ -27,6 +27,7 @@ class Z2
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|||||||
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||||||
Z2 operator + (const Z2 &x) const { return Z2 (v ^ x.v); }
|
Z2 operator + (const Z2 &x) const { return Z2 (v ^ x.v); }
|
||||||
Z2 operator - (const Z2 &x) const { return Z2 (v ^ x.v); }
|
Z2 operator - (const Z2 &x) const { return Z2 (v ^ x.v); }
|
||||||
|
Z2 operator - () const { return *this; }
|
||||||
Z2 operator * (const Z2 &x) const { return Z2 (v & x.v); }
|
Z2 operator * (const Z2 &x) const { return Z2 (v & x.v); }
|
||||||
Z2 operator / (const Z2 &x) const { assert (x.v); return *this; }
|
Z2 operator / (const Z2 &x) const { assert (x.v); return *this; }
|
||||||
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||||||
|
112
algebra/Zp.h
Normal file
112
algebra/Zp.h
Normal file
@ -0,0 +1,112 @@
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template<unsigned p>
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||||||
|
class Zp
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|
{
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public:
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typedef linear_combination<Zp<p> > linear_combination;
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typedef linear_combination_const_iter<Zp<p> > linear_combination_const_iter;
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private:
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unsigned v;
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public:
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Zp () : v(0) { }
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|
Zp (unsigned init) : v(init % p) { }
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Zp (int init)
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{
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int i = init % (int)p;
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if (i < 0)
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i += p;
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assert (i >= 0 && i < (int)p);
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v = i;
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}
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|
Zp (const Zp &x) : v(x.v) { }
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Zp (copy, const Zp &x) : v(x.v) { }
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~Zp () { }
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Zp &operator = (const Zp &x) { v = x.v; return *this; }
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Zp &operator = (int x)
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{
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return operator = (Zp (x));
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}
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bool operator == (const Zp &x) const { return v == x.v; }
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bool operator == (int x) const { return operator == (Zp (x)); }
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|
bool operator != (int x) const { return !operator == (x); }
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|
bool operator < (const Zp &x) const { return v < x.v; }
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bool is_unit () const
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{
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return v != 0;
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}
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|
Zp operator + (const Zp &x) const { return Zp (v + x.v); }
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||||||
|
Zp operator - (const Zp &x) const { return Zp ((int)v - (int)x.v); }
|
||||||
|
Zp operator - () const { return Zp (- (int)v); }
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|
Zp operator * (const Zp &x) const { return Zp (v * x.v); }
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|
Zp operator / (const Zp &x) const
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|
{
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return operator * (x.recip ());
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|
}
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|
Zp recip () const
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{
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triple<unsigned, int, int> t = unsigned_extended_gcd (v, p);
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|
assert (t.first == 1);
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||||||
|
assert ((int)t.first == t.second*(int)v + t.third*(int)p);
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||||||
|
return Zp (t.second);
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|
}
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|
Zp &operator += (const Zp &x)
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|
{
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v = (v + x.v) % p;
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|
return *this;
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|
}
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|
Zp &operator -= (const Zp &x) { return operator = (Zp ((int)v - (int)x.v)); }
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||||||
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||||||
|
Zp &operator *= (const Zp &x)
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||||||
|
{
|
||||||
|
v = (v * x.v) % p;
|
||||||
|
return *this;
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
Zp &operator /= (const Zp &x)
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||||||
|
{
|
||||||
|
return operator *= (x.recip ());
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|
}
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||||||
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|
// d | n, d.divides (n)
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|
bool divides (const Zp &n) const
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|
{
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||||||
|
return v || !n.v;
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|
}
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|
bool operator | (const Zp &n) const { return divides (n); }
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|
Zp div (const Zp &d) const { return operator / (d); }
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||||||
|
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||||||
|
triple<Zp, Zp, Zp> extended_gcd (const Zp &x) const
|
||||||
|
{
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|
if (v)
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||||||
|
return triple<Zp, Zp, Zp> (v, 1, 0);
|
||||||
|
else
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||||||
|
return triple<Zp, Zp, Zp> (x, 0, 1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
Zp gcd (const Zp &x) const
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|
{
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|
assert (v || x.v);
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||||||
|
return 1;
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||||||
|
}
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||||||
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|
static void show_ring () { printf ("Z%d", p); }
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||||||
|
void show_self () const { printf ("%d (%d)", v, p); }
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||||||
|
void display_self () const { show_self (); newline (); }
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||||||
|
};
|
@ -40,7 +40,7 @@ int64_gcd (int64 a, int64 b)
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static triple<unsigned, int, int>
|
static triple<unsigned, int, int>
|
||||||
extended_gcd_1 (unsigned a, unsigned b)
|
extended_gcd_1 (int a, int b)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (b == 0)
|
if (b == 0)
|
||||||
return triple<unsigned, int, int> (a, 1, 0);
|
return triple<unsigned, int, int> (a, 1, 0);
|
||||||
@ -50,18 +50,24 @@ extended_gcd_1 (unsigned a, unsigned b)
|
|||||||
return triple<unsigned, int, int> (b, 0, 1);
|
return triple<unsigned, int, int> (b, 0, 1);
|
||||||
else
|
else
|
||||||
{
|
{
|
||||||
triple<unsigned, int, int> s = extended_gcd (b, t);
|
triple<unsigned, int, int> s = unsigned_extended_gcd (b, t);
|
||||||
|
|
||||||
unsigned d = s.first;
|
unsigned d = s.first;
|
||||||
int x = s.third,
|
int x = s.third,
|
||||||
y = s.second - s.third * (a / b);
|
y = s.second - s.third * (a / b);
|
||||||
|
|
||||||
assert ((int)d == (int)a*x + (int)b*y);
|
assert ((int)d == a*x + b*y);
|
||||||
|
|
||||||
return triple<unsigned, int, int> (d, x, y);
|
return triple<unsigned, int, int> (d, x, y);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
triple<unsigned, int, int>
|
||||||
|
unsigned_extended_gcd (unsigned a, unsigned b)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return extended_gcd_1 ((int)a, (int)b);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
triple<unsigned, int, int>
|
triple<unsigned, int, int>
|
||||||
extended_gcd (int a, int b)
|
extended_gcd (int a, int b)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
@ -44,6 +44,8 @@ uint64 int64_lcm (int64 a, int64 b);
|
|||||||
// (d, x, y) = gcd (a, b) where x*a + y*b = d
|
// (d, x, y) = gcd (a, b) where x*a + y*b = d
|
||||||
triple<unsigned, int, int> extended_gcd (int a, int b);
|
triple<unsigned, int, int> extended_gcd (int a, int b);
|
||||||
|
|
||||||
|
triple<unsigned, int, int> unsigned_extended_gcd (unsigned a, unsigned b);
|
||||||
|
|
||||||
template<class R> class linear_combination;
|
template<class R> class linear_combination;
|
||||||
template<class R> class linear_combination_const_iter;
|
template<class R> class linear_combination_const_iter;
|
||||||
|
|
||||||
@ -60,6 +62,7 @@ template<class R> class module;
|
|||||||
#include <algebra/linear_combination.h>
|
#include <algebra/linear_combination.h>
|
||||||
|
|
||||||
#include <algebra/Z.h>
|
#include <algebra/Z.h>
|
||||||
|
#include <algebra/Zp.h>
|
||||||
#include <algebra/Q.h>
|
#include <algebra/Q.h>
|
||||||
#include <algebra/polynomial.h>
|
#include <algebra/polynomial.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
118
main.cpp
118
main.cpp
@ -1,8 +1,126 @@
|
|||||||
|
|
||||||
#include <knotkit.h>
|
#include <knotkit.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// test for ring
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class R> void
|
||||||
|
test_ring (int p)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
R zero (0);
|
||||||
|
R one (1);
|
||||||
|
R minus_one (-1);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (zero == 0);
|
||||||
|
assert (zero | zero);
|
||||||
|
assert (one | zero);
|
||||||
|
assert (minus_one | zero);
|
||||||
|
assert (! (zero | one));
|
||||||
|
assert (! (zero | minus_one));
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (one.is_unit ());
|
||||||
|
assert (minus_one.is_unit ());
|
||||||
|
assert (one.recip () == one);
|
||||||
|
assert (minus_one.recip () == minus_one);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (p)
|
||||||
|
assert (R (p) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (p != 2)
|
||||||
|
assert (one != minus_one);
|
||||||
|
|
||||||
|
int n = (p
|
||||||
|
? std::min (p, 20)
|
||||||
|
: 20);
|
||||||
|
for (int i = -n; i <= n; i ++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
R x (i);
|
||||||
|
if (x.is_unit ())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
assert (x * x.recip () == one);
|
||||||
|
assert (x.recip () * x == one);
|
||||||
|
assert (x.recip ().recip () == x);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (one | x);
|
||||||
|
assert (minus_one | x);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (x != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
assert (x | zero);
|
||||||
|
assert (! (zero | x));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int j = -n; j <= n; j ++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
R y (j);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (- (-x) == x);
|
||||||
|
assert (x + y == y + x);
|
||||||
|
assert (x * y == y * x);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (x != 0 && x | y)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
R q = y.div (x);
|
||||||
|
assert (y == q * x);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (x != 0 || y != 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
triple<R, R, R> t = x.extended_gcd (y);
|
||||||
|
assert (t.first == t.second*x + t.third*y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int k = -n; k <= n; k ++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
R z (k);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert ((x + y) + z == x + (y + z));
|
||||||
|
assert ((x * y) * z == x * (y * z));
|
||||||
|
assert (x*(y + z) == x*y + x*z);
|
||||||
|
assert ((x + y)*z == x*z + y*z);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class F> void
|
||||||
|
test_field ()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (unsigned i = 1; i <= 8; i ++)
|
||||||
|
for (unsigned j = 1; j <= rolfsen_crossing_knots (i); j ++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
knot_diagram kd (rolfsen_knot (i, j));
|
||||||
|
|
||||||
|
show (kd); newline ();
|
||||||
|
|
||||||
|
cube<F> c (kd);
|
||||||
|
mod_map<F> d = c.compute_d (1, 0, 0, 0, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (d.compose (d) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
ptr<const quotient_module<F> > H = d.homology ();
|
||||||
|
display ("H:\n", *H);
|
||||||
|
|
||||||
|
chain_complex_simplifier<F> s (c.khC, d, 1);
|
||||||
|
display ("s.new_C:\n", *s.new_C);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (H->dim () == s.new_C->dim ());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
int
|
int
|
||||||
main ()
|
main ()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
test_ring<Z2> (2);
|
||||||
|
test_ring<Z> (0);
|
||||||
|
test_ring<Zp<2> > (2);
|
||||||
|
test_ring<Zp<3> > (3);
|
||||||
|
test_ring<Zp<5> > (5);
|
||||||
|
test_ring<Zp<7> > (7);
|
||||||
|
|
||||||
|
test_field<Zp<7> > ();
|
||||||
|
test_field<Zp<5> > ();
|
||||||
|
test_field<Zp<3> > ();
|
||||||
|
test_field<Z2> ();
|
||||||
|
test_field<Zp<2> > ();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
3
todo.txt
3
todo.txt
@ -17,10 +17,11 @@ in lib/
|
|||||||
|
|
||||||
in algebra/
|
in algebra/
|
||||||
- Q should use gmp
|
- Q should use gmp
|
||||||
- laurentpoly interface needs to be cleand up
|
- laurentpoly interface needs to be cleaned up
|
||||||
- add Zp
|
- add Zp
|
||||||
- linear_combnation can be more efficient (eg no searching when
|
- linear_combnation can be more efficient (eg no searching when
|
||||||
coefficients die)
|
coefficients die)
|
||||||
- monomial ideals and maybe groebner bases
|
- monomial ideals and maybe groebner bases
|
||||||
- cleaner interface for gcd, etc. in fraction_field
|
- cleaner interface for gcd, etc. in fraction_field
|
||||||
- support kernel, cokernel of torsion modules
|
- support kernel, cokernel of torsion modules
|
||||||
|
- change gcd et al so gcd is always positive
|
||||||
|
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