Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  bbox.gd   Sprache: unbekannt

 
#############################################################################
##
#W  bbox.gd              GAP 4 package AtlasRep                 Thomas Breuer
#W                                                            Simon Nickerson
##
##  This file contains the declarations of the operations
##  for black box programs and straight line decisions.
##
##  1. Functions for black box algorithms
##  2. Functions for straight line decisions
##


#############################################################################
##
##  1. Functions for black box algorithms
##
##  <#GAPDoc Label="BBoxIntro">
##  <E>Black box programs</E> formalize the idea that one takes some group
##  elements, forms arithmetic expressions in terms of them, tests properties
##  of these expressions,
##  executes conditional statements (including jumps inside the program)
##  depending on the results of these tests,
##  and eventually returns some result.
##  <P/>
##  A specification of the language can be found in <Cite Key="Nic06"/>,
##  see also
##  <P/>
##  <URL>http://atlas.math.rwth-aachen.de/Atlas/info/blackbox.html</URL>.
##  <P/>
##  The <E>inputs</E> of a black box program may be explicit group elements,
##  and the program may also ask for random elements from a given group.
##  The <E>program steps</E> form products, inverses, conjugates,
##  commutators, etc. of known elements,
##  <E>tests</E> concern essentially the orders of elements,
##  and the <E>result</E> is a list of group elements or <K>true</K> or
##  <K>false</K> or <K>fail</K>.
##  <P/>
##  Examples that can be modeled by black box programs are
##  <P/>
##  <List>
##  <Mark><E>straight line programs</E>,</Mark>
##  <Item>
##    which require a fixed number of input elements and form arithmetic
##    expressions of elements but do not use random elements, tests,
##    conditional statements and jumps;
##    the return value is always a list of elements;
##    these programs are described
##    in Section <Ref Sect="Straight Line Programs" BookName="ref"/>.
##  </Item>
##  <Mark><E>straight line decisions</E>,</Mark>
##  <Item>
##    which differ from straight line programs only in the sense that also
##    order tests are admissible,
##    and that the return value is <K>true</K> if all these tests are
##    satisfied, and <K>false</K> as soon as the first such test fails;
##    they are described
##    in Section <Ref Sect="sect:Straight Line Decisions"/>.
##  </Item>
##  <Mark><E>scripts for finding standard generators</E>,</Mark>
##  <Item>
##    which take a group and a function to generate a random element in this
##    group but no explicit input elements,
##    admit all control structures, and return either a list of standard
##    generators or <K>fail</K>;
##    see <Ref Func="ResultOfBBoxProgram"/> for examples.
##  </Item>
##  </List>
##  <P/>
##  In the case of general black box programs, currently &GAP; provides only
##  the possibility to read an existing program via
##  <Ref Func="ScanBBoxProgram"/>,
##  and to run the program using <Ref Func="RunBBoxProgram"/>.
##  It is not our aim to write such programs in &GAP;.
##  <P/>
##  The special case of the <Q>find</Q> scripts mentioned above is also
##  admissible as an argument of <Ref Func="ResultOfBBoxProgram"/>,
##  which returns either the set of found generators or <K>fail</K>.
##  <P/>
##  Contrary to the general situation,
##  more support is provided for straight line programs and straight line
##  decisions in &GAP;,
##  see Section <Ref Sect="Straight Line Programs" BookName="ref"/>
##  for functions that manipulate them (compose, restrict etc.).
##  <P/>
##  The functions <Ref Func="AsStraightLineProgram"/> and
##  <Ref Func="AsStraightLineDecision"/> can be used to transform a general
##  black box program object into a straight line program or a straight line
##  decision if this is possible.
##  <P/>
##  Conversely, one can create an equivalent general black box program from
##  a straight line program or from a straight line decision with
##  <Ref Func="AsBBoxProgram"/>.
##  <P/>
##  Computing a straight line program related to a given straight line
##  decision is supported in the sense of
##  <Ref Func="StraightLineProgramFromStraightLineDecision"/>.
##  <P/>
##  Note that none of these three kinds of objects is a special case of
##  another:
##  Running a black box program with <Ref Func="RunBBoxProgram"/> yields a
##  record,
##  running a straight line program with
##  <Ref Func="ResultOfStraightLineProgram" BookName="ref"/> yields a list of
##  elements,
##  and running a straight line decision with
##  <Ref Func="ResultOfStraightLineDecision"/> yields <K>true</K> or
##  <K>false</K>.
##  <#/GAPDoc>
##


#############################################################################
##
#V  InfoBBox
##
##  <#GAPDoc Label="InfoBBox">
##  <ManSection>
##  <InfoClass Name="InfoBBox"/>
##
##  <Description>
##  If the info level of <Ref InfoClass="InfoBBox"/> is at least <M>1</M>
##  then information about <K>fail</K> results of functions dealing with
##  black box programs (see Section <Ref Sect="sect:Black Box Programs"/>)
##  is printed.
##  The default level is <M>0</M>, no information is printed on this level.
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareInfoClass( "InfoBBox" );


#############################################################################
##
#C  IsBBoxProgram( <obj> )
##
##  <#GAPDoc Label="IsBBoxProgram">
##  <ManSection>
##  <Filt Name="IsBBoxProgram" Arg='obj' Type="category"/>
##
##  <Description>
##  Each black box program in &GAP; lies in the filter
##  <Ref Func="IsBBoxProgram"/>.
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareCategory( "IsBBoxProgram", IsObject );


#############################################################################
##
#A  LinesOfBBoxProgram( <prog> )
##
##  Since no black box program can be a straight line program,
##  we (ab)use the available attribute.
##
DeclareSynonymAttr( "LinesOfBBoxProgram", LinesOfStraightLineProgram );


#############################################################################
##
#F  ScanBBoxProgram( <string> )
##
##  <#GAPDoc Label="ScanBBoxProgram">
##  <ManSection>
##  <Func Name="ScanBBoxProgram" Arg='string'/>
##
##  <Returns>
##  a record containing the black box program encoded by the input string,
##  or <K>fail</K>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  For a string <A>string</A> that describes a black box program, e.g.,
##  the return value of <Ref Func="StringFile" BookName="gapdoc"/>,
##  <Ref Func="ScanBBoxProgram"/> computes this black box program.
##  If this is successful then the return value is a record containing as the
##  value of its component <C>program</C> the corresponding &GAP; object
##  that represents the program,
##  otherwise <K>fail</K> is returned.
##  <P/>
##  As the first example, we construct a black box program that tries to find
##  standard generators for the alternating group <M>A_5</M>;
##  these standard generators are any pair of elements of the orders <M>2</M>
##  and <M>3</M>, respectively, such that their product has order <M>5</M>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> findstr:= "\
##  >   set V 0\n\
##  > lbl START1\n\
##  >   rand 1\n\
##  >   ord 1 A\n\
##  >   incr V\n\
##  >   if V gt 100 then timeout\n\
##  >   if A notin 1 2 3 5 then fail\n\
##  >   if A noteq 2 then jmp START1\n\
##  > lbl START2\n\
##  >   rand 2\n\
##  >   ord 2 B\n\
##  >   incr V\n\
##  >   if V gt 100 then timeout\n\
##  >   if B notin 1 2 3 5 then fail\n\
##  >   if B noteq 3 then jmp START2\n\
##  >   # The elements 1 and 2 have the orders 2 and 3, respectively.\n\
##  >   set X 0\n\
##  > lbl CONJ\n\
##  >   incr X\n\
##  >   if X gt 100 then timeout\n\
##  >   rand 3\n\
##  >   cjr 2 3\n\
##  >   mu 1 2 4   # ab\n\
##  >   ord 4 C\n\
##  >   if C notin 2 3 5 then fail\n\
##  >   if C noteq 5 then jmp CONJ\n\
##  >   oup 2 1 2";;
##  gap> find:= ScanBBoxProgram( findstr );
##  rec( program := <black box program> )
##  ]]></Example>
##  <P/>
##  The second example is a black box program that checks whether its two
##  inputs are standard generators for <M>A_5</M>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> checkstr:= "\
##  > chor 1 2\n\
##  > chor 2 3\n\
##  > mu 1 2 3\n\
##  > chor 3 5";;
##  gap> check:= ScanBBoxProgram( checkstr );
##  rec( program := <black box program> )
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareGlobalFunction( "ScanBBoxProgram" );


#############################################################################
##
#F  BBoxPerformInstruction( fullline, ins, G, ans, gpelts, ctr, options )
##
##  local utility (but recursive, therefore we declare it here)
##
DeclareGlobalFunction( "BBoxPerformInstruction" );


#############################################################################
##
#F  RunBBoxProgram( <prog>, <G>, <input>, <options> )
##
##  <#GAPDoc Label="RunBBoxProgram">
##  <ManSection>
##  <Func Name="RunBBoxProgram" Arg='prog, G, input, options'/>
##
##  <Returns>
##  a record describing the result and the statistics of running the
##  black box program <A>prog</A>, or <K>fail</K>,
##  or the string <C>"timeout"</C>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  For a black box program <A>prog</A>, a group <A>G</A>,
##  a list <A>input</A> of group elements,
##  and a record <A>options</A>,
##  <Ref Func="RunBBoxProgram"/> applies <A>prog</A> to <A>input</A>,
##  where <A>G</A> is used only to compute random elements.
##  <P/>
##  The return value is <K>fail</K> if a syntax error or
##  an explicit <C>fail</C> statement is reached at runtime,
##  and the string <C>"timeout"</C> if a <C>timeout</C> statement is reached.
##  (The latter might mean that the random choices were unlucky.)
##  Otherwise a record with the following components is returned.
##  <P/>
##  <List>
##  <Mark><C>gens</C></Mark>
##  <Item>
##    a list of group elements, bound if an <C>oup</C> statement was reached,
##  </Item>
##  <Mark><C>result</C></Mark>
##  <Item>
##    <K>true</K> if a <C>true</C> statement was reached,
##    <K>false</K> if either a <C>false</C> statement or a failed order check
##    was reached,
##  </Item>
##  </List>
##  <P/>
##  The other components serve as statistical information about the numbers
##  of the various operations (<C>multiply</C>, <C>invert</C>, <C>power</C>,
##  <C>order</C>, <C>random</C>, <C>conjugate</C>, <C>conjugateinplace</C>,
##  <C>commutator</C>), and the runtime in milliseconds (<C>timetaken</C>).
##  <P/>
##  The following components of <A>options</A> are supported.
##  <P/>
##  <List>
##  <Mark><C>randomfunction</C></Mark>
##  <Item>
##    the function called with argument <A>G</A> in order to compute a
##    random element of <A>G</A>
##    (default <Ref Oper="PseudoRandom" BookName="ref"/>)
##  </Item>
##  <Mark><C>orderfunction</C></Mark>
##  <Item>
##    the function for computing element orders
##    (default <Ref Oper="Order" BookName="ref"/>),
##  </Item>
##  <Mark><C>quiet</C></Mark>
##  <Item>
##    if <K>true</K> then ignore <C>echo</C> statements
##    (default <K>false</K>),
##  </Item>
##  <Mark><C>verbose</C></Mark>
##  <Item>
##    if <K>true</K> then print information about the line that is currently
##    processed, and about order checks (default <K>false</K>),
##  </Item>
##  <Mark><C>allowbreaks</C></Mark>
##  <Item>
##    if <K>true</K> then call <Ref Func="Error" BookName="ref"/> when a
##    <C>break</C> statement is reached, otherwise ignore <C>break</C>
##    statements (default <K>true</K>).
##  </Item>
##  </List>
##  <P/>
##  As an example, we run the black box programs constructed in the example
##  for <Ref Func="ScanBBoxProgram"/>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> g:= AlternatingGroup( 5 );;
##  gap> res:= RunBBoxProgram( find.program, g, [], rec() );;
##  gap> IsBound( res.gens );  IsBound( res.result );
##  true
##  false
##  gap> List( res.gens, Order );
##  [ 2, 3 ]
##  gap> Order( Product( res.gens ) );
##  5
##  gap> res:= RunBBoxProgram( check.program, "dummy", res.gens, rec() );;
##  gap> IsBound( res.gens );  IsBound( res.result );
##  false
##  true
##  gap> res.result;
##  true
##  gap> othergens:= GeneratorsOfGroup( g );;
##  gap> res:= RunBBoxProgram( check.program, "dummy", othergens, rec() );;
##  gap> res.result;
##  false
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareGlobalFunction( "RunBBoxProgram" );


#############################################################################
##
#F  ResultOfBBoxProgram( <prog>, <G>[, <options>] )
#F  ResultOfBBoxProgram( <prog>, <gens>[, <options>] )
##
##  <#GAPDoc Label="ResultOfBBoxProgram">
##  <ManSection>
##  <Func Name="ResultOfBBoxProgram" Arg='prog, G[, options]'/>
##
##  <Returns>
##  a list of group elements or <K>true</K>, <K>false</K>, <K>fail</K>,
##  or the string <C>"timeout"</C>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  This function calls <Ref Func="RunBBoxProgram"/>
##  with the black box program <A>prog</A> and second argument either a group
##  or a list of group elements; if <A>options</A> is not given then the
##  default options of <Ref Func="RunBBoxProgram"/> are assumed.
##  The return value is <K>fail</K> if this call yields <K>fail</K>,
##  otherwise the <C>gens</C> component of the result, if bound,
##  or the <C>result</C> component if not.
##  <P/>
##  Note that a <E>group</E> <A>G</A> is used as the second argument in the
##  call of <Ref Func="RunBBoxProgram"/> (the source for random elements),
##  whereas a <E>list</E> <A>G</A> is used as the third argument (the
##  inputs).
##  <P/>
##  As an example, we run the black box programs constructed in the example
##  for <Ref Func="ScanBBoxProgram"/>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> g:= AlternatingGroup( 5 );;
##  gap> res:= ResultOfBBoxProgram( find.program, g );;
##  gap> List( res, Order );
##  [ 2, 3 ]
##  gap> Order( Product( res ) );
##  5
##  gap> res:= ResultOfBBoxProgram( check.program, res );
##  true
##  gap> othergens:= GeneratorsOfGroup( g );;
##  gap> res:= ResultOfBBoxProgram( check.program, othergens );
##  false
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareGlobalFunction( "ResultOfBBoxProgram" );


#############################################################################
##
##  2. Functions for straight line decisions
##


#############################################################################
##
##  <#GAPDoc Label="StraightLineDecisionIntro">
##  <E>Straight line decisions</E> are similar to straight line programs
##  (see Section <Ref Sect="Straight Line Programs" BookName="ref"/>)
##  but return <K>true</K> or <K>false</K>.
##  A straight line decision checks whether its inputs have some property.
##  An important example is to check whether a given list of group generators
##  is in fact a list of standard generators
##  (cf. Section<Ref Sect="sect:Standard Generators Used in AtlasRep"/>)
##  for this group.
##  <P/>
##  A straight line decision in &GAP; is represented by an object in the
##  filter <Ref Filt="IsStraightLineDecision"/>
##  that stores a list of <Q>lines</Q>
##  each of which has one of the following three forms.
##  <P/>
##  <Enum>
##  <Item>
##      a nonempty dense list <M>l</M> of integers,
##  </Item>
##  <Item>
##      a pair <M>[ l, i ]</M> where
##      <M>l</M> is a list of form 1. and <M>i</M> is a positive integer,
##  </Item>
##  <Item>
##      a list <M>[</M> <C>"Order"</C><M>, i, n ]</M>
##      where <M>i</M> and <M>n</M> are positive integers.
##  </Item>
##  </Enum>
##  <P/>
##  The first two forms have the same meaning as for straight line programs
##  (see Section <Ref Sect="Straight Line Programs" BookName="ref"/>),
##  the last form means a check whether the element stored at the
##  <M>i</M>-th label has the order <M>n</M>.
##  <P/>
##  For the meaning of the list of lines, see
##  <Ref Oper="ResultOfStraightLineDecision"/>.
##  <P/>
##  Straight line decisions can be constructed using
##  <Ref Func="StraightLineDecision"/>,
##  defining attributes for straight line decisions are
##  <Ref Func="NrInputsOfStraightLineDecision"/> and
##  <Ref Func="LinesOfStraightLineDecision"/>,
##  an operation for straight line decisions is
##  <Ref Func="ResultOfStraightLineDecision"/>.
##  <P/>
##  Special methods applicable to straight line decisions are installed for
##  the operations <Ref Func="Display" BookName="ref"/>,
##  <Ref Func="IsInternallyConsistent" BookName="ref"/>,
##  <Ref Func="PrintObj" BookName="ref"/>,
##  and <Ref Func="ViewObj" BookName="ref"/>.
##  <P/>
##  For a straight line decision <A>prog</A>,
##  the default <Ref Func="Display" BookName="ref"/> method prints
##  the interpretation of <A>prog</A> as a sequence of assignments
##  of associative words and of order checks;
##  a record with components <C>gensnames</C> (with value a list of strings)
##  and <C>listname</C> (a string) may be entered as second argument of
##  <Ref Func="Display" BookName="ref"/>,
##  in this case these names are used, the default for <C>gensnames</C> is
##  <C>[ g1, g2, </C><M>\ldots</M><C> ]</C>,
##  the default for <A>listname</A> is <M>r</M>.
##  <#/GAPDoc>
##


#############################################################################
##
#C  IsStraightLineDecision( <obj> )
##
##  <#GAPDoc Label="IsStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Filt Name="IsStraightLineDecision" Arg='obj' Type="category"/>
##
##  <Description>
##  Each straight line decision in &GAP; lies in the filter
##  <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>.
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareCategory( "IsStraightLineDecision", IsObject );


#############################################################################
##
#F  StraightLineDecision( <lines>[, <nrgens>] )
#F  StraightLineDecisionNC( <lines>[, <nrgens>] )
##
##  <#GAPDoc Label="StraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Func Name="StraightLineDecision" Arg='lines[, nrgens]'/>
##  <Func Name="StraightLineDecisionNC" Arg='lines[, nrgens]'/>
##
##  <Returns>
##  the straight line decision given by the list of lines.
##  </Returns>
##  <Description>
##  Let <A>lines</A> be a list of lists that defines a unique
##  straight line decision (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>);
##  in this case <Ref Func="StraightLineDecision"/> returns this program,
##  otherwise an error is signalled.
##  The optional argument <A>nrgens</A> specifies the number of
##  input generators of the program;
##  if a list of integers (a line of form 1. in the definition above) occurs
##  in <A>lines</A> then this number is not determined by <A>lines</A>
##  and therefore <E>must</E> be specified by the argument <A>nrgens</A>;
##  if not then <Ref Func="StraightLineDecision"/> returns <K>fail</K>.
##  <P/>
##  <Ref Func="StraightLineDecisionNC"/> does the same as
##  <Ref Func="StraightLineDecision"/>,
##  except that the internal consistency of the program is not checked.
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareGlobalFunction( "StraightLineDecision" );

DeclareGlobalFunction( "StraightLineDecisionNC" );


#############################################################################
##
#A  LinesOfStraightLineDecision( <prog> )
##
##  <#GAPDoc Label="LinesOfStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Oper Name="LinesOfStraightLineDecision" Arg='prog'/>
##
##  <Returns>
##  the list of lines that define the straight line decision.
##  </Returns>
##  <Description>
##  This defining attribute for the straight line decision <A>prog</A>
##  (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>) corresponds to
##  <Ref Attr="LinesOfStraightLineProgram" BookName="ref"/>
##  for straight line programs.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> dec:= StraightLineDecision( [ [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ],
##  > [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], [ "Order", 3, 5 ] ] );
##  <straight line decision>
##  gap> LinesOfStraightLineDecision( dec );
##  [ [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ], [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], 
##    [ "Order", 3, 5 ] ]
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareAttribute( "LinesOfStraightLineDecision", IsStraightLineDecision );


#############################################################################
##
#A  NrInputsOfStraightLineDecision( <prog> )
##
##  <#GAPDoc Label="NrInputsOfStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Oper Name="NrInputsOfStraightLineDecision" Arg='prog'/>
##
##  <Returns>
##  the number of inputs required for the straight line decision.
##  </Returns>
##  <Description>
##  This defining attribute corresponds to
##  <Ref Attr="NrInputsOfStraightLineProgram" BookName="ref"/>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> NrInputsOfStraightLineDecision( dec );
##  2
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareAttribute( "NrInputsOfStraightLineDecision", IsStraightLineDecision );


#############################################################################
##
#O  ResultOfStraightLineDecision( <prog>, <gens>[, <orderfunc>] )
##
##  <#GAPDoc Label="ResultOfStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Oper Name="ResultOfStraightLineDecision" Arg='prog, gens[, orderfunc]'/>
##
##  <Returns>
##  <K>true</K> if all checks succeed, otherwise <K>false</K>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  <Ref Oper="ResultOfStraightLineDecision"/> evaluates the straight line
##  decision (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>) <A>prog</A>
##  at the group elements in the list <A>gens</A>.
##  <P/>
##  The function for computing the order of a group element can be given as
##  the optional argument <A>orderfunc</A>.
##  For example, this may be a function that gives up at a certain limit
##  if one has to be aware of extremely huge orders in failure cases.
##  <P/>
##  The <E>result</E> of a straight line decision with lines
##  <M>p_1, p_2, \ldots, p_k</M>
##  when applied to <A>gens</A> is defined as follows.
##  <P/>
##  <List>
##  <Mark>(a)</Mark>
##  <Item>
##      First a list <M>r</M> of intermediate values is initialized
##      with a shallow copy of <A>gens</A>.
##  </Item>
##  <Mark>(b)</Mark>
##  <Item>
##      For <M>i \leq k</M>, before the <M>i</M>-th step,
##      let <M>r</M> be of length <M>n</M>.
##      If <M>p_i</M> is the external representation of an associative word
##      in the first <M>n</M> generators then the image of this word
##      under the homomorphism that is given by mapping <M>r</M>
##      to these first <M>n</M> generators is added to <M>r</M>.
##      If <M>p_i</M> is a pair <M>[ l, j ]</M>, for a list <M>l</M>,
##      then the same element is computed,
##      but instead of being added to <M>r</M>,
##      it replaces the <M>j</M>-th entry of <M>r</M>.
##      If <M>p_i</M> is a triple <M>[ </M><C>"Order"</C><M>, i, n ]</M>
##      then it is checked whether the order of <M>r[i]</M> is <M>n</M>;
##      if not then <K>false</K> is returned immediately.
##  </Item>
##  <Mark>(c)</Mark>
##  <Item>
##      If all <M>k</M> lines have been processed and no order check
##      has failed then <K>true</K> is returned.
##  </Item>
##  </List>
##  <P/>
##  Here are some examples.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> dec:= StraightLineDecision( [ ], 1 );
##  <straight line decision>
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( dec, [ () ] );
##  true
##  ]]></Example>
##  <P/>
##  The above straight line decision <C>dec</C> returns <K>true</K>
##  –for <E>any</E> input of the right length.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> dec:= StraightLineDecision( [ [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ],
##  >       [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], [ "Order", 3, 5 ] ] );
##  <straight line decision>
##  gap> LinesOfStraightLineDecision( dec );
##  [ [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ], [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], 
##    [ "Order", 3, 5 ] ]
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( dec, [ (), () ] );
##  false
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( dec, [ (1,2)(3,4), (1,4,5) ] );
##  true
##  ]]></Example>
##  <P/>
##  The above straight line decision admits two inputs;
##  it tests whether the orders of the inputs are <M>2</M> and <M>3</M>,
##  and the order of their product is <M>5</M>.
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareOperation( "ResultOfStraightLineDecision",
    [ IsStraightLineDecision, IsHomogeneousList ] );

DeclareOperation( "ResultOfStraightLineDecision",
    [ IsStraightLineDecision, IsHomogeneousList, IsFunction ] );


#############################################################################
##
##  <#GAPDoc Label="Semi-Presentations">
##  <Subsection Label="Semi-Presentations and Presentations">
##  <Heading>Semi-Presentations and Presentations</Heading>
##
##  <Index>semi-presentation</Index>
##  We can associate a <E>finitely presented group</E> <M>F / R</M>
##  to each straight line decision <A>dec</A>, say, as follows.
##  The free generators of the free group <M>F</M> are in bijection
##  with the inputs, and the defining relators generating <M>R</M> as a
##  normal subgroup of <M>F</M> are given by those words <M>w^k</M>
##  for which <A>dec</A> contains a check whether the order of <M>w</M>
##  equals <M>k</M>.
##  <P/>
##  So if <A>dec</A> returns <K>true</K> for the input list
##  <M>[ g_1, g_2, \ldots, g_n ]</M> then mapping the free generators of
##  <M>F</M> to the inputs defines an epimorphism <M>\Phi</M> from <M>F</M>
##  to the group <M>G</M>, say, that is generated by these inputs,
##  such that <M>R</M> is contained in the kernel of <M>\Phi</M>.
##  <P/>
##  (Note that <Q>satisfying <A>dec</A></Q> is a stronger property than
##  <Q>satisfying a presentation</Q>.<Index>presentation</Index>
##  For example, <M>\langle x \mid x^2 = x^3 = 1 \rangle</M>
##  is a presentation for the trivial group, but the straight line decision
##  that checks whether the order of <M>x</M> is both <M>2</M> and <M>3</M>
##  clearly always returns <K>false</K>.)
##  <P/>
##  &AtlasRep; supports the following two kinds of straight line decisions.
##  <P/>
##  <List>
##  <Item>
##    A <E>presentation</E> is a straight line decision <A>dec</A>
##    that is defined for a set of standard generators of a group <M>G</M>
##    and that returns <K>true</K> if and only if the list of inputs is
##    in fact a sequence of such standard generators for <M>G</M>.
##    In other words, the relators derived from the order checks in the way
##    described above are defining relators for <M>G</M>,
##    and moreover these relators are words in terms of standard generators.
##    (In particular the kernel of the map <M>\Phi</M> equals <M>R</M>
##    whenever <A>dec</A> returns <K>true</K>.)
##  </Item>
##  <Item>
##    A <E>semi-presentation</E> is a straight line decision <A>dec</A>
##    that is defined for a set of standard generators of a group <M>G</M>
##    and that returns <K>true</K> for a list of inputs <E>that is known to
##    generate a group isomorphic with <M>G</M></E> if and only if
##    these inputs form in fact a sequence of standard generators for
##    <M>G</M>.
##    In other words, the relators derived from the order checks in the way
##    described above are <E>not necessarily defining relators</E>
##    for <M>G</M>, but if we assume that the <M>g_i</M> generate <M>G</M>
##    then they are standard generators.
##    (In particular, <M>F / R</M> may be a larger group than <M>G</M>
##    but in this case <M>\Phi</M> maps the free generators of <M>F</M>
##    to standard generators of <M>G</M>.)
##    <P/>
##    More about semi-presentations can be found in <Cite Key="NW05"/>.
##  </Item>
##  </List>
##  <P/>
##  Available presentations and semi-presentations are listed by
##  <Ref Func="DisplayAtlasInfo"/>,
##  they can be accessed via <Ref Func="AtlasProgram"/>.
##  (Clearly each presentation is also a semi-presentation.
##  So a semi-presentation for some standard generators of a group is
##  regarded as available whenever a presentation for these standard
##  generators and this group is available.)
##  <P/>
##  Note that different groups can have the same semi-presentation.
##  We illustrate this with an example that is mentioned in
##  <Cite Key="NW05"/>.
##  The groups <M>L_2(7) \cong L_3(2)</M> and <M>L_2(8)</M> are generated by
##  elements of the orders <M>2</M> and <M>3</M> such that their product has
##  order <M>7</M>, and no further conditions are necessary to define
##  standard generators.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> check:= AtlasProgram( "L2(8)", "check" );
##  rec( groupname := "L2(8)", 
##    identifier := [ "L2(8)", "L28G1-check1", 1, 1 ], 
##    program := <straight line decision>, standardization := 1, 
##    version := "1" )
##  gap> gens:= AtlasGenerators( "L2(8)", 1 );
##  rec( charactername := "1a+8a", constituents := [ 1, 6 ], 
##    contents := "core", 
##    generators := [ (1,2)(3,4)(6,7)(8,9), (1,3,2)(4,5,6)(7,8,9) ], 
##    groupname := "L2(8)", id := "", 
##    identifier := [ "L2(8)", [ "L28G1-p9B0.m1", "L28G1-p9B0.m2" ], 1, 9 
##       ], isPrimitive := true, maxnr := 1, p := 9, rankAction := 2, 
##    repname := "L28G1-p9B0", repnr := 1, size := 504, 
##    stabilizer := "2^3:7", standardization := 1, transitivity := 3, 
##    type := "perm" )
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( check.program, gens.generators );
##  true
##  gap> gens:= AtlasGenerators( "L3(2)", 1 );
##  rec( contents := "core", generators := [ (2,4)(3,5), (1,2,3)(5,6,7) ],
##    groupname := "L3(2)", id := "a", 
##    identifier := [ "L3(2)", [ "L27G1-p7aB0.m1", "L27G1-p7aB0.m2" ], 1, 
##        7 ], isPrimitive := true, maxnr := 1, p := 7, rankAction := 2, 
##    repname := "L27G1-p7aB0", repnr := 1, size := 168, 
##    stabilizer := "S4", standardization := 1, transitivity := 2, 
##    type := "perm" )
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( check.program, gens.generators );
##  true
##  ]]></Example>
##  </Subsection>
##  <#/GAPDoc>
##


#############################################################################
##
#O  StraightLineProgramFromStraightLineDecision( <dec> )
##
##  <#GAPDoc Label="StraightLineProgramFromStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Oper Name="StraightLineProgramFromStraightLineDecision" Arg='dec'/>
##
##  <Returns>
##  the straight line program associated to the given straight line decision.
##  </Returns>
##  <Description>
##  For a straight line decision <A>dec</A>
##  (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>,
##  <Ref Oper="StraightLineProgramFromStraightLineDecision"/> returns the
##  straight line program
##  (see <Ref Func="IsStraightLineProgram" BookName="ref"/> obtained by
##  replacing each line of type 3. (i.e, each order check) by an
##  assignment of the power in question to a new slot,
##  and by declaring the list of these elements as the return value.
##  <P/>
##  This means that the return value describes exactly the defining relators
##  of the presentation that is associated to the straight line decision,
##  see <Ref Subsect="Semi-Presentations and Presentations"/>.
##  <P/>
##  For example, one can use the return value for printing the relators with
##  <Ref Func="StringOfResultOfStraightLineProgram" BookName="ref"/>,
##  or for explicitly constructing the relators as words in terms of free
##  generators,
##  by applying <Ref Func="ResultOfStraightLineProgram" BookName="ref"/>
##  to the program and to these generators.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> dec:= StraightLineDecision( [ [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ],
##  > [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], [ "Order", 3, 5 ] ] );
##  <straight line decision>
##  gap> prog:= StraightLineProgramFromStraightLineDecision( dec );
##  <straight line program>
##  gap> Display( prog );
##  # input:
##  r:= [ g1, g2 ];
##  # program:
##  r[3]:= r[1]*r[2];
##  r[4]:= r[1]^2;
##  r[5]:= r[2]^3;
##  r[6]:= r[3]^5;
##  # return values:
##  [ r[4], r[5], r[6] ]
##  gap> StringOfResultOfStraightLineProgram( prog, [ "a", "b" ] );
##  "[ a^2, b^3, (ab)^5 ]"
##  gap> gens:= GeneratorsOfGroup( FreeGroup( "a", "b" ) );
##  [ a, b ]
##  gap> ResultOfStraightLineProgram( prog, gens );
##  [ a^2, b^3, (a*b)^5 ]
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareOperation( "StraightLineProgramFromStraightLineDecision",
    [ IsStraightLineDecision ] );


#############################################################################
##
#A  AsBBoxProgram( <slp> )
#A  AsBBoxProgram( <dec> )
##
##  <#GAPDoc Label="AsBBoxProgram">
##  <ManSection>
##  <Attr Name="AsBBoxProgram" Arg='slp'/>
##
##  <Returns>
##  an equivalent black box program for the given straight line program
##  or straight line decision.
##  </Returns>
##  <Description>
##  Let <A>slp</A> be a straight line program
##  (see <Ref Func="IsStraightLineProgram" BookName="ref"/>)
##  or a straight line decision (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>).
##  Then <Ref Attr="AsBBoxProgram"/> returns a black box program <A>bbox</A>
##  (see <Ref Func="IsBBoxProgram"/>) with the <Q>same</Q> output as
##  <A>slp</A>,
##  in the sense that <Ref Func="ResultOfBBoxProgram"/> yields the same
##  result for <A>bbox</A>
##  as <Ref Func="ResultOfStraightLineProgram" BookName="ref"/> or
##  <Ref Func="ResultOfStraightLineDecision"/>, respectively, for <A>slp</A>.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> f:= FreeGroup( "x", "y" );;  gens:= GeneratorsOfGroup( f );;
##  gap> slp:= StraightLineProgram( [ [1,2,2,3], [3,-1] ], 2 );
##  <straight line program>
##  gap> ResultOfStraightLineProgram( slp, gens );
##  y^-3*x^-2
##  gap> bboxslp:= AsBBoxProgram( slp );
##  <black box program>
##  gap> ResultOfBBoxProgram( bboxslp, gens );
##  [ y^-3*x^-2 ]
##  gap> lines:= [ [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ],
##  >              [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ], [ "Order", 3, 5 ] ];;
##  gap> dec:= StraightLineDecision( lines, 2 );
##  <straight line decision>
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( dec, [ (1,2)(3,4), (1,3,5) ] );
##  true
##  gap> ResultOfStraightLineDecision( dec, [ (1,2)(3,4), (1,3,4) ] );
##  false
##  gap> bboxdec:= AsBBoxProgram( dec );
##  <black box program>
##  gap> ResultOfBBoxProgram( bboxdec, [ (1,2)(3,4), (1,3,5) ] );
##  true
##  gap> ResultOfBBoxProgram( bboxdec, [ (1,2)(3,4), (1,3,4) ] );
##  false
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareAttribute( "AsBBoxProgram", IsStraightLineProgram );

DeclareAttribute( "AsBBoxProgram", IsStraightLineDecision );


#############################################################################
##
#A  AsStraightLineProgram( <bbox> )
##
##  <#GAPDoc Label="AsStraightLineProgram">
##  <ManSection>
##  <Attr Name="AsStraightLineProgram" Arg='bbox'/>
##
##  <Returns>
##  an equivalent straight line program for the given black box program,
##  or <K>fail</K>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  For a black box program (see <Ref Attr="AsBBoxProgram"/>) <A>bbox</A>,
##  <Ref Func="AsStraightLineProgram"/> returns a straight line program
##  (see <Ref Func="IsStraightLineProgram" BookName="ref"/>) with the same
##  output as <A>bbox</A> if such a straight line program exists,
##  and <K>fail</K> otherwise.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> Display( AsStraightLineProgram( bboxslp ) );
##  # input:
##  r:= [ g1, g2 ];
##  # program:
##  r[3]:= r[1]^2;
##  r[4]:= r[2]^3;
##  r[5]:= r[3]*r[4];
##  r[3]:= r[5]^-1;
##  # return values:
##  [ r[3] ]
##  gap> AsStraightLineProgram( bboxdec );
##  fail
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareAttribute( "AsStraightLineProgram", IsBBoxProgram );


#############################################################################
##
#A  AsStraightLineDecision( <bbox> )
##
##  <#GAPDoc Label="AsStraightLineDecision">
##  <ManSection>
##  <Attr Name="AsStraightLineDecision" Arg='bbox'/>
##
##  <Returns>
##  an equivalent straight line decision for the given black box program,
##  or <K>fail</K>.
##  </Returns>
##  <Description>
##  For a black box program (see <Ref Func="IsBBoxProgram"/>) <A>bbox</A>,
##  <Ref Func="AsStraightLineDecision"/> returns a straight line decision
##  (see <Ref Func="IsStraightLineDecision"/>) with the same
##  output as <A>bbox</A>, in the sense of <Ref Attr="AsBBoxProgram"/>,
##  if such a straight line decision exists,
##  and <K>fail</K> otherwise.
##  <P/>
##  <Example><![CDATA[
##  gap> lines:= [ [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ],
##  >              [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ], [ "Order", 3, 5 ] ];;
##  gap> dec:= StraightLineDecision( lines, 2 );
##  <straight line decision>
##  gap> bboxdec:= AsBBoxProgram( dec );
##  <black box program>
##  gap> asdec:= AsStraightLineDecision( bboxdec );
##  <straight line decision>
##  gap> LinesOfStraightLineDecision( asdec );
##  [ [ "Order", 1, 2 ], [ "Order", 2, 3 ], [ [ 1, 1, 2, 1 ], 3 ], 
##    [ "Order", 3, 5 ] ]
##  ]]></Example>
##  </Description>
##  </ManSection>
##  <#/GAPDoc>
##
DeclareAttribute( "AsStraightLineDecision", IsBBoxProgram );


#############################################################################
##
#E


[ Dauer der Verarbeitung: 0.37 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge