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


Impressum grape.g   Sprache: unbekannt

 
Spracherkennung für: .g vermutete Sprache: Unknown {[0] [0] [0]} [Methode: Schwerpunktbildung, einfache Gewichte, sechs Dimensionen]

##############################################################################
##
##  grape.g (Version 4.9.3)    GRAPE Library     Leonard Soicher
##
##  Copyright (C) 1992-2025 Leonard Soicher, School of Mathematical Sciences, 
##                      Queen Mary University of London, London E1 4NS, U.K.
##
# This version includes code by Jerry James (debugged by LS) 
# which allows a user to use bliss instead of nauty for computing 
# automorphism groups and canonical labellings of graphs.
#
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
# (at your option) any later version.
#
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
# GNU General Public License for more details.
#
# You should have received a copy of the GNU General Public License
# along with this program; if not, see https://www.gnu.org/licenses/gpl.html
#

GRAPE_RANDOM := false; # Determines if certain random methods are to be used
                       # in  GRAPE  functions.
                       # The default is that these random methods are not
                       # used (GRAPE_RANDOM=false).
                       # If these random methods are used (GRAPE_RANDOM=true),
                       # this does not affect the correctness of the results,
                       # as documented, returned by GRAPE functions, but may
                       # influence the time taken and the actual (correct)
                       # values returned.  Due to improvements
                       # in GRAPE and in permutation group methods in GAP4,
                       # the use of random methods is rarely necessary,
                       # and should only be employed by GRAPE experts.

GRAPE_NRANGENS := 18;  # The number of random generators taken for a subgroup
         # when  GRAPE_RANDOM=true.

GRAPE_NAUTY := true;   # Use nauty when true, else use bliss.

GRAPE_DREADNAUT_EXE := 
   ExternalFilename(DirectoriesPackagePrograms("grape"),"dreadnaut"); 
   # filename of dreadnaut or dreadnautB executable

GRAPE_BLISS_EXE := ExternalFilename(DirectoriesSystemPrograms(),"bliss"); 
   # filename of bliss executable

GRAPE_DREADNAUT_INPUT_USE_STRING := false;
   # If true then use a string for the stream used for input
   # to dreadnaut/nauty, if false use a file for this. 
   # Using a string is faster than using a file, but may use
   # too much storage.

# The following variant of GAP's Exec is more flexible, and does not require a
# shell. That makes it more reliable on Windows resp. with Cygwin. Moreover,
# it allows to redirect input and output.
BindGlobal("GRAPE_Exec", function(cmd, args, instream, outstream)
  local dir, status;

  if not IsString(cmd) then
    Error("<cmd> must be a file path");
  fi;

  if not IsInputStream(instream) then
    Error("<instream> must be an input stream");
  fi;

  if not IsOutputStream(outstream) then
    Error("<outstream> must be an output stream");
  fi;

  # execute in the current directory
  dir := DirectoryCurrent();

  # execute the command
  status := Process(dir, cmd, instream, outstream, args);

  return status;
end);

BindGlobal("GRAPE_OrbitNumbers",function(G,n)
#
# Returns the orbits of  G  on  [1..n]  in the form of a record 
# containing the orbit representatives and a length  n  list 
# orbitNumbers,  such that  orbitNumbers[j]=i  means that point 
# j  is in the orbit of the i-th representative.
#
local i,j,orbnum,reps,im,norb,g,orb;
if not IsPermGroup(G) or not IsInt(n) then 
   Error("usage: GRAPE_OrbitNumbers( <PermGroup>, <Int> )");
fi;
orbnum:=[];
for i in [1..n] do
   orbnum[i]:=0;
od;
reps:=[];
norb:=0;
for i in [1..n] do
   if orbnum[i]=0 then      # new orbit
      Add(reps,i);
      norb:=norb+1;
      orbnum[i]:=norb;
      orb:=[i];
      for j in orb do 
  for g in GeneratorsOfGroup(G) do
     im:=j^g;
     if orbnum[im]=0 then 
        orbnum[im]:=norb;
        Add(orb,im); 
     fi; 
  od; 
      od; 
   fi;
od;
return rec(representatives:=reps,orbitNumbers:=orbnum);
end);

BindGlobal("GRAPE_NumbersToSets",function(vec)
#
# Returns a list of sets as described by the numbers in vec, i.e.
# i is in the j-th set iff vec[i]=j>0.
#
local list,i,j;
if not IsList(vec) then 
   Error("usage: GRAPE_NumbersToSets( <List> )");
fi;
if Length(vec)=0 then
   return [];
fi;
list:=[];
for i in [1..Maximum(vec)] do
   list[i]:=[];
od;
for i in [1..Length(vec)] do
   j:=vec[i];
   if j>0 then 
      Add(list[j],i);
   fi;
od;
for i in [1..Length(list)] do
   IsSSortedList(list[i]);
od;
return list;
end);

BindGlobal("GRAPE_IntransitiveGroupGenerators",function(arg)
local conjperm,i,newgens,gens1,gens2,max1,max2;
gens1:=arg[1];
gens2:=arg[2];
if IsBound(arg[3]) then
   max1:=arg[3];
else
   max1:=LargestMovedPoint(gens1);
fi;
if IsBound(arg[4]) then
   max2:=arg[4];
else
   max2:=LargestMovedPoint(gens2);
fi;
if not (IsList(gens1) and IsList(gens2) and IsInt(max1) and IsInt(max2)) then 
   Error(
   "usage: GRAPE_IntransitiveGroupGenerators( <List>, <List> [,<Int> [,<Int> ]] )");
fi;
if Length(gens1)<>Length(gens2) then
   Error("Length(<gens1>) <> Length(<gens2>)");
fi;
conjperm:=PermList(Concatenation(List([1..max2],x->x+max1),[1..max1]));
newgens:=[];
for i in [1..Length(gens1)] do
   newgens[i]:=gens1[i]*(gens2[i]^conjperm);
od;
return newgens;
end);

BindGlobal("ProbablyStabilizer",function(G,pt)
#
# Returns a subgroup of  Stabilizer(G,pt),  which is very often 
# the full stabilizer. In fact, if GRAPE_RANDOM=false, then it
# is guaranteed to be the full stabilizer.
#
local sch,orb,x,y,im,k,gens,g,stabgens,i;
if not IsPermGroup(G) or not IsInt(pt) then
   Error("usage: ProbablyStabilizer( <PermGroup>, <Int> )");
fi;
if not GRAPE_RANDOM or HasSize(G) or HasStabChainMutable(G) or IsAbelian(G) then
   return Stabilizer(G,pt);
fi;
#
# At this point we know that  G  is non-abelian.  In particular,
# G  has at least two generators.
#
# First, we make a Schreier vector of permutations for the orbit  pt^G.
#
gens:=GeneratorsOfGroup(G);
sch:=[];
orb:=[pt];
sch[pt]:=();
for x in orb do
   for g in gens do
      im:=x^g;
      if not IsBound(sch[im]) then
  sch[im]:=g;
  Add(orb,im);
      fi;
   od;
od; 
# Now make  gens  into a new randomish generating sequence for  G.
gens:=ShallowCopy(GeneratorsOfGroup(G));
k:=Length(gens);
for i in [k+1..GRAPE_NRANGENS] do
   gens[i]:=gens[Random([1..k])];
od;
for i in [1..Length(gens)] do
   gens[i]:=Product(gens);
od;
# Now make a list  stabgens  of random elements of the stabilizer of  pt.
x:=();
stabgens:=[];
for i in [1..GRAPE_NRANGENS] do
   x:=x*Random(gens);
   im:=pt^x;
   while im<>pt do
      x:=x/sch[im];
      im:=im/sch[im];
   od;
   if x<>() then
      Add(stabgens,x);
   fi;
od;
return Group(stabgens,());
end);

BindGlobal("ProbablyStabilizerOrbitNumbers",function(G,pt,n)
#
# Returns the "orbit numbers" record for a subgroup of  Stabilizer(G,pt), 
# in its action on  [1..n].  
# This subgroup is very often the full stabilizer, and in fact, 
# if  GRAPE_RANDOM=false,  then it is guaranteed to be the full stabilizer. 
#
if not IsPermGroup(G) or not IsInt(pt) or not IsInt(n) then
   Error(
   "usage: ProbablyStabilizerOrbitNumbers( <PermGroup>, <Int>, <Int>  )");
fi;
return GRAPE_OrbitNumbers(ProbablyStabilizer(G,pt),n);
end);

BindGlobal("GRAPE_RepWord",function(gens,sch,r)
#
# Given a sequence  gens  of group generators, and a  (word type)
# schreier vector  sch  made using  gens,  this function returns a 
# record containing the orbit representative for  r  (wrt  sch),  and
# a word in  gens  taking this representative to  r. 
# (We assume  sch  includes the orbit of  r.)
#
local word,w;
word:=[]; 
w:=sch[r];
while w > 0 do
   Add(word,w); 
   r:=r/gens[w]; 
   w:=sch[r];
od;
return rec(word:=Reversed(word),representative:=r);
end);
   
BindGlobal("NullGraph",function(arg)
#
# Returns a null graph with  n  vertices and group  G=arg[1].
# If  arg[2]  is bound then  n=arg[2],  otherwise  n  is the maximum 
# largest moved point of the generators of  G.
# The  names,  autGroup,  maximumClique,  minimumVertexColouring,
# and  canonicalLabelling  components of the 
# returned null graph are left unbound; however, the  isSimple  
# component is set (to true).
#
local G,n,gamma,nadj,sch,orb,i,j,k,im,gens;
G:=arg[1];
if not IsPermGroup(G) or (IsBound(arg[2]) and not IsInt(arg[2])) then
   Error("usage: NullGraph( <PermGroup>, [, <Int> ] )");
fi;
n:=LargestMovedPoint(GeneratorsOfGroup(G)); 
if IsBound(arg[2]) then
   if arg[2] < n  then
      Error("<arg[2]> too small");
   fi;
   n:=arg[2];
fi;
gamma:=rec(isGraph:=true,order:=n,group:=G,schreierVector:=[],
    adjacencies:=[],representatives:=[],isSimple:=true);
#
# Calculate  gamma.representatives,  gamma.schreierVector,  and
# gamma.adjacencies.
#
sch:=gamma.schreierVector; 
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group); 
nadj:=0;
for i in [1..n] do 
   sch[i]:=0; 
od;
for i in [1..n] do
   if sch[i]=0 then      # new orbit
      Add(gamma.representatives,i);
      nadj:=nadj+1;
      sch[i]:=-nadj;     # tells where to find the adjacency set.
      gamma.adjacencies[nadj]:=[];
      orb:=[i];
      for j in orb do 
         for k in [1..Length(gens)] do
            im:=j^gens[k];
            if sch[im]=0 then 
               sch[im]:=k; 
               Add(orb,im); 
     fi; 
  od; 
      od; 
   fi;
od;
gamma.representatives:=Immutable(gamma.representatives);
gamma.schreierVector:=Immutable(gamma.schreierVector);
return gamma;
end);

BindGlobal("CompleteGraph",function(arg)
#
# Returns a complete graph with  n  vertices and group  G=arg[1].
# If  arg[2]  is bound then  n=arg[2],  otherwise  n  is the maximum 
# largest moved point of the generators of the permutation group  G.
# If the boolean argument  arg[3]  is bound and has 
# value true then the complete graph will have all possible loops, 
# otherwise it will have no loops (the default).
#
# The  names,  autGroup,  maximumClique,  minimumVertexColouring,
# and  canonicalLabelling  components of the 
# returned complete graph are left unbound; however, the  isSimple  
# component is set (appropriately).
#
local G,n,gamma,i,mustloops;
G:=arg[1];
if not IsPermGroup(G) or (IsBound(arg[2]) and not IsInt(arg[2]))
        or (IsBound(arg[3]) and not IsBool(arg[3])) then
   Error("usage: CompleteGraph( <PermGroup>, [, <Int> [, <Bool> ]] )");
fi;
n:=LargestMovedPoint(GeneratorsOfGroup(G)); 
if IsBound(arg[2]) then
   if arg[2] < n  then
      Error("<arg[2]> too small");
   fi;
   n:=arg[2];
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   mustloops:=arg[3];
else 
   mustloops:=false;
fi;
gamma:=NullGraph(G,n);
if gamma.order=0 then
   return gamma;
fi;
if mustloops then 
   gamma.isSimple:=false;
fi;
for i in [1..Length(gamma.adjacencies)] do
   gamma.adjacencies[i]:=[1..n];
   if not mustloops then
      RemoveSet(gamma.adjacencies[i],gamma.representatives[i]);
   fi;
od;
return gamma;
end);

BindGlobal("GRAPE_Graph",function(arg)
#
# First suppose that  arg[5]  is unbound or has value  false.
# Then  L=arg[2]  is a list of elements of a set  S  on which 
# G=arg[1]  acts with action  act=arg[3].  Also  rel=arg[4]  is a boolean
# function defining a  G-invariant relation on  S  (so that 
# for  g in G,  rel(x,y)  iff  rel(act(x,g),act(y,g)) ). 
# Then function  GRAPE_Graph  returns the graph  gamma  with vertex-names
# Immutable(Concatenation(Orbits(G,L,act))),  and  x  is joined to  y
# in  gamma  iff  rel(VertexName(gamma,x),VertexName(gamma,y)).
#
# If  arg[5]  has value  true  then it is assumed that  L=arg[2] 
# is invariant under  G=arg[1]  with action  act=arg[3]. Then
# the function  GRAPE_Graph  behaves as above, except that  gamma.names
# becomes an immutable copy of  L.
#
local G,L,act,rel,invt,gamma,vertexnames,i,reps,H,orb,x,y,adj;
G:=arg[1];
L:=arg[2];
act:=arg[3];
rel:=arg[4];
if IsBound(arg[5]) then
   invt:=arg[5];
else
   invt:=false;
fi;
if not (IsGroup(G) and IsList(L) and IsFunction(act) and IsFunction(rel) 
 and IsBool(invt)) then
   Error("usage: GRAPE_Graph( <Group>, <List>, <Function>, <Function> [, <Bool> ] )");
fi;
if invt then
   vertexnames:=Immutable(L);
else
   vertexnames:=Immutable(Concatenation(Orbits(G,L,act)));
fi;
gamma:=NullGraph(Action(G,vertexnames,act),Length(vertexnames));
Unbind(gamma.isSimple);
gamma.names:=vertexnames;
if not GRAPE_RANDOM then
   if (HasSize(G) and Size(G)<>infinity) or 
      (IsPermGroup(G) and HasStabChainMutable(G)) or
      (HasIsNaturalSymmetricGroup(G) and IsNaturalSymmetricGroup(G)) then
      StabChainOp(gamma.group,rec(limit:=Size(G)));
   fi;
fi;
reps:=gamma.representatives;
for i in [1..Length(reps)] do
   H:=ProbablyStabilizer(gamma.group,reps[i]);
   x:=vertexnames[reps[i]];
   if IsTrivial(H) then  
      gamma.adjacencies[i]:=Filtered([1..gamma.order],j->rel(x,vertexnames[j]));
   else
      adj:=[];
      for orb in OrbitsDomain(H,[1..gamma.order]) do
  y:=vertexnames[orb[1]];
  if rel(x,y) then
     Append(adj,orb);
  fi;
      od;
      Sort(adj);
      gamma.adjacencies[i]:=adj;
   fi;
   IsSSortedList(gamma.adjacencies[i]);
od;
return gamma;
end);

DeclareOperation("Graph",[IsGroup,IsList,IsFunction,IsFunction]);
InstallMethod(Graph,"for use in GRAPE with 4 parameters",
   [IsGroup,IsList,IsFunction,IsFunction],0,GRAPE_Graph);
DeclareOperation("Graph",[IsGroup,IsList,IsFunction,IsFunction,IsBool]);
InstallMethod(Graph,"for use in GRAPE with 5 parameters",
   [IsGroup,IsList,IsFunction,IsFunction,IsBool],0,GRAPE_Graph);

BindGlobal("JohnsonGraph",function(n,e)
#
# Returns the Johnson graph, whose vertices are the e-subsets
# of {1,...,n},  with x joined to y iff  Intersection(x,y)
# has size  e-1.
#
local rel,J;
if not IsInt(n) or not IsInt(e) then 
   Error("usage: JohnsonGraph( <Int>, <Int> )");
fi;
if e<0 or n<e then
   Error("must have 0 <= <e> <= <n>");
fi;
rel := function(x,y)
   return Length(Intersection(x,y))=e-1; 
end;
J:=Graph(SymmetricGroup(n),Combinations([1..n],e),OnSets,rel,true);
J.isSimple:=true;
return J;
end);

BindGlobal("HammingGraph",function(d,q)
#
# Where d and q are positive integers, this function returns the
# Hamming graph H(d,q), defined as follows. The set of vertices
# (actually vertex-names) is the set of all d-tuples of elements
# of [1..q], with vertices v and w joined by an edge iff their
# Hamming distance is 1. The group associated with the returned
# graph is  S_q wr S_d  in its product action on the vertices.
#
local W,projection,embedding,moved,act,rel;
if not IsPosInt(d) or not IsPosInt(q) then 
   Error("usage: HammingGraph( <PosInt>, <PosInt> )"); 
fi;
if q=1 then
   # special trivial case
   return Graph(Group(()),[ListWithIdenticalEntries(d,1)],
      function(x,g) return x; end,function(x,y) return false; end,true);
fi;
W:=WreathProductImprimitiveAction(SymmetricGroup([1..q]),SymmetricGroup([1..d]));
projection:=Projection(W);
embedding:=Embedding(W,d+1);
moved:=List([1..d],i->MovedPoints(Image(Embedding(W,i))));
act := function(x,g)
# Product action of  g  on d-tuple  x.
local bb,b,a,y,i;
bb:=g^projection;
b:=bb^embedding;
a:=g*b^(-1); # so g factorises as a*b in W
y:=[];
for i in [1..d] do
   y[i^bb]:=PositionSorted(moved[i],moved[i][x[i]]^a);
od;
return y;
end;
rel := function(x,y)
# boolean function returning true iff the d-tuples  x  and  y
# are at Hamming distance 1. 
local i,count;
count:=0; 
for i in [1..d] do
   if x[i]<>y[i] then
      count:=count+1;
      if count>1 then 
         return false;
      fi;
   fi;
od; 
return count=1;
end;
# Now construct and return the Hamming graph.
return Graph(W,Tuples([1..q],d),act,rel,true);
end); 

BindGlobal("IsGraph",function(obj)
#
# Returns  true  iff  obj  is a (GRAPE) graph.
#
return IsRecord(obj) and IsBound(obj.isGraph) and obj.isGraph=true
   and IsBound(obj.group) and IsBound(obj.schreierVector); 
end);

BindGlobal("CopyGraph",function(gamma)
#
# Returns a "structural" copy  delta  of the graph  gamma,  and
# also ensures that the appropriate components of  delta  are immutable. 

local delta;
if not IsGraph(gamma) then
   Error("usage: CopyGraph( <Graph> )");
fi;
delta:=ShallowCopy(gamma);
delta.adjacencies:=StructuralCopy(delta.adjacencies);
delta.representatives:=Immutable(delta.representatives);
delta.schreierVector:=Immutable(delta.schreierVector);
if IsBound(delta.names) then
   delta.names:=Immutable(delta.names);
fi;
if IsBound(delta.maximumClique) then
   delta.maximumClique:=Immutable(delta.maximumClique);
fi;
if IsBound(delta.minimumVertexColouring) then
   delta.minimumVertexColouring:=Immutable(delta.minimumVertexColouring);
fi;
Unbind(delta.canonicalLabelling); # for safety
return delta;
end);

BindGlobal("OrderGraph",function(gamma)
#
# returns the order of  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) then
   Error("usage: OrderGraph( <Graph> )");
fi;
return gamma.order;
end);

DeclareOperation("Vertices",[IsRecord]);
# to avoid the clash with `Vertices' defined in the xgap package
InstallMethod(Vertices,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns the vertex-set of graph  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
return [1..gamma.order];
end);

DeclareOperation("IsVertex",[IsRecord,IsObject]);
InstallMethod(IsVertex,"for GRAPE graph",[IsRecord,IsObject],0, 
function(gamma,v)
#
# Returns  true  iff  v  is vertex of  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
return IsInt(v) and v >= 1 and v <= gamma.order;
end);

BindGlobal("AssignVertexNames",function(gamma,names)
#
# Assign vertex names for  gamma,  so that the (external) name of 
# vertex  i  becomes  names[i],  by making  gamma.names  an immutable 
# copy of  names.
#
if not IsGraph(gamma) or not IsList(names) then
   Error("usage: AssignVertexNames( <Graph>, <List> )");
fi;
if Length(names)<>gamma.order then 
   Error("Length(<names>) <> gamma.order");
fi;
gamma.names:=Immutable(names);
end);

BindGlobal("VertexName",function(gamma,v)
#
# Returns the (external) name of the vertex  v  of  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) or not IsInt(v) then
   Error("usage: VertexName( <Graph>, <Int> )");
fi;
if IsBound(gamma.names) then 
   return Immutable(gamma.names[v]);
else 
   return v;
fi;
end);

BindGlobal("VertexNames",function(gamma)
#
# Returns the list of (external) names of the vertices of  gamma. 
#
if not IsGraph(gamma) then
   Error("usage: VertexNames( <Graph> )");
fi;
if IsBound(gamma.names) then 
   return Immutable(gamma.names);
else 
   return Immutable([1..gamma.order]);
fi;
end);

BindGlobal("VertexDegree",function(gamma,v)
#
# Returns the vertex (out)degree of vertex  v  in the graph  gamma.
#
local rw,sch;
if not IsGraph(gamma) or not IsInt(v) then
   Error("usage: VertexDegree( <Graph>, <Int> )");
fi;
if v<1 or v>gamma.order then
   Error("<v> is not a vertex of <gamma>");
fi;
sch:=gamma.schreierVector;
rw:=GRAPE_RepWord(GeneratorsOfGroup(gamma.group),sch,v);
return Length(gamma.adjacencies[-sch[rw.representative]]); 
end);

BindGlobal("VertexDegrees",function(gamma)
#
# Returns the set of vertex (out)degrees for the graph  gamma.
#
local adj,degs;
if not IsGraph(gamma) then
   Error("usage: VertexDegrees( <Graph> )");
fi;
degs:=[];
for adj in gamma.adjacencies do
   AddSet(degs,Length(adj));
od;
return degs;
end);

BindGlobal("IsVertexPairEdge",function(gamma,x,y)
#
# Assuming that  x,y  are vertices of  gamma,  returns true
# iff  [x,y]  is an edge of  gamma.
#
local w,sch,gens;
sch:=gamma.schreierVector;
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
w:=sch[x];
while w > 0 do
   x:=x/gens[w];
   y:=y/gens[w];
   w:=sch[x];
od;
return y in gamma.adjacencies[-w];
end);

DeclareOperation("IsEdge",[IsRecord,IsObject]);
InstallMethod(IsEdge,"for GRAPE graph",[IsRecord,IsObject],0, 
function(gamma,e)
#
# Returns  true  iff  e  is an edge of  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if not IsList(e) or Length(e)<>2 or not IsVertex(gamma,e[1])
   or not IsVertex(gamma,e[2]) then
   return false;
fi;
return IsVertexPairEdge(gamma,e[1],e[2]);
end);

BindGlobal("Adjacency",function(gamma,v)
#
# Returns (a copy of) the set of vertices of  gamma  adjacent to vertex  v.
#
local w,adj,rw,gens,sch;
sch:=gamma.schreierVector;
if sch[v] < 0 then 
   return ShallowCopy(gamma.adjacencies[-sch[v]]);
fi;
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
rw:=GRAPE_RepWord(gens,sch,v);
adj:=gamma.adjacencies[-sch[rw.representative]]; 
for w in rw.word do 
   adj:=OnTuples(adj,gens[w]); 
od;
return SSortedList(adj);
end);

BindGlobal("IsSimpleGraph",function(gamma)
#
# Returns  true  iff graph  gamma  is simple (i.e. has no loops and 
# if [x,y] is an edge then so is [y,x]).  Also sets the isSimple 
# field of  gamma  if this field was not already bound.
#
local adj,i,x,H,orb;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: IsSimpleGraph( <Graph> )");
fi;
if IsBound(gamma.isSimple) then
   return gamma.isSimple;
fi;
for i in [1..Length(gamma.adjacencies)] do
   adj:=gamma.adjacencies[i];
   x:=gamma.representatives[i];
   if x in adj then    # a loop exists
      gamma.isSimple:=false;
      return false;
   fi;
   H:=ProbablyStabilizer(gamma.group,x);
   for orb in OrbitsDomain(H,adj) do
      if not IsVertexPairEdge(gamma,orb[1],x) then
  gamma.isSimple:=false;
  return false;
      fi;
   od;
od;
gamma.isSimple:=true;
return true;
end);

BindGlobal("DirectedEdges",function(gamma)
#
# Returns the set of directed (ordered) edges of  gamma.
#
local i,j,edges;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: DirectedEdges( <Graph> )");
fi;
edges:=[];
for i in [1..gamma.order] do
   for j in Adjacency(gamma,i) do
      Add(edges,[i,j]);
   od;
od;
IsSSortedList(edges);  # edges is a set.
return edges;
end);

BindGlobal("UndirectedEdges",function(gamma)
#
# Returns the set of undirected edges of  gamma,  which must be 
# a simple graph.
#
local i,j,edges;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: UndirectedEdges( <Graph> )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
edges:=[];
for i in [1..gamma.order-1] do
   for j in Adjacency(gamma,i) do
      if i<j then 
  Add(edges,[i,j]);
      fi;
   od;
od;
IsSSortedList(edges);  # edges is a set.
return edges;
end);

BindGlobal("AddEdgeOrbit",function(arg) 
#
# Let  gamma=arg[1]  and  e=arg[2].
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be  Stabilizer(gamma.group,e[1]).
# This procedure adds edge orbit  e^gamma.group  to the edge-set of  gamma.
#
local w,word,sch,gens,gamma,e,x,y,orb,u,v;
gamma:=arg[1]; 
e:=arg[2];
if not IsGraph(gamma) or not IsList(e) 
    or (IsBound(arg[3]) and not IsPermGroup(arg[3])) then
   Error("usage: AddEdgeOrbit( <Graph>, <List>, [, <PermGroup> ] )");
fi;
if Length(e)<>2 or not IsVertex(gamma,e[1]) or not IsVertex(gamma,e[2]) then
   Error("invalid <e>");
fi;
sch:=gamma.schreierVector;
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
x:=e[1];
y:=e[2];
w:=sch[x];
word:=[];
while w > 0 do
   Add(word,w);
   x:=x/gens[w];
   y:=y/gens[w];
   w:=sch[x];
od;
if not(y in gamma.adjacencies[-sch[x]]) then
   #  e  is not an edge of  gamma
   if not IsBound(arg[3]) then
      orb:=Orbit(Stabilizer(gamma.group,x),y);
   else
      if ForAny(GeneratorsOfGroup(arg[3]),x->e[1]^x<>e[1]) then
  Error("<arg[3]>  not equal to  Stabilizer(<gamma.group>,<e[1]>)");
      fi;
      orb:=[];
      for u in Orbit(arg[3],e[2]) do
  v:=u;
  for w in word do
     v:=v/gens[w];
  od;
  Add(orb,v);
      od;
   fi;
   UniteSet(gamma.adjacencies[-sch[x]],orb);
   if e[1]=e[2] then
      gamma.isSimple:=false;
   elif IsBound(gamma.isSimple) and gamma.isSimple then
      if not IsVertexPairEdge(gamma,e[2],e[1]) then 
  gamma.isSimple:=false; 
      fi;
   else 
      Unbind(gamma.isSimple);
   fi;
   Unbind(gamma.autGroup);
   Unbind(gamma.canonicalLabelling);
   Unbind(gamma.maximumClique);
   Unbind(gamma.minimumVertexColouring);
fi;   
end);

BindGlobal("RemoveEdgeOrbit",function(arg) 
#
# Let  gamma=arg[1]  and  e=arg[2].
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be  Stabilizer(gamma.group,e[1]).
# This procedure removes the edge orbit  e^gamma.group  from the edge-set 
# of  gamma, if this orbit exists, and otherwise does nothing.
#
local w,word,sch,gens,gamma,e,x,y,orb,u,v;
gamma:=arg[1]; 
e:=arg[2];
if not IsGraph(gamma) or not IsList(e) 
    or (IsBound(arg[3]) and not IsPermGroup(arg[3])) then
   Error("usage: RemoveEdgeOrbit( <Graph>, <List>, [, <PermGroup> ] )");
fi;
if Length(e)<>2 or not IsVertex(gamma,e[1]) or not IsVertex(gamma,e[2]) then
   Error("invalid <e>");
fi;
sch:=gamma.schreierVector;
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
x:=e[1];
y:=e[2];
w:=sch[x];
word:=[];
while w > 0 do
   Add(word,w);
   x:=x/gens[w];
   y:=y/gens[w];
   w:=sch[x];
od;
if y in gamma.adjacencies[-sch[x]] then
   #  e  is an edge of  gamma
   if not IsBound(arg[3]) then
      orb:=Orbit(Stabilizer(gamma.group,x),y);
   else
      if ForAny(GeneratorsOfGroup(arg[3]),x->e[1]^x<>e[1]) then
  Error("<arg[3]>  not equal to  Stabilizer(<gamma.group>,<e[1]>)");
      fi;
      orb:=[];
      for u in Orbit(arg[3],e[2]) do
  v:=u;
  for w in word do
     v:=v/gens[w];
  od;
  Add(orb,v);
      od;
   fi;
   SubtractSet(gamma.adjacencies[-sch[x]],orb);
   if IsBound(gamma.isSimple) and gamma.isSimple then
      if IsVertexPairEdge(gamma,e[2],e[1]) then 
  gamma.isSimple:=false; 
      fi;
   else 
      Unbind(gamma.isSimple);
   fi;
   Unbind(gamma.autGroup);
   Unbind(gamma.canonicalLabelling);
   Unbind(gamma.maximumClique);
   Unbind(gamma.minimumVertexColouring);
fi;   
end);

BindGlobal("EdgeOrbitsGraph",function(arg)
#
# Let  G=arg[1],  E=arg[2].
# Returns the (directed) graph with vertex-set {1,...,n} and edge-set 
# the union over  e in E  of  e^G,  where  n=arg[3]  if  arg[3]  is bound,
# and  n=LargestMovedPoint(GeneratorsOfGroup(G))  otherwise.
# (E can consist of just a singleton edge.)
#
local G,E,n,gamma,e;
G:=arg[1];
E:=arg[2];
if IsBound(E[1]) and IsInt(E[1]) then 
   # assume  E  consists of a single edge.
   E:=[E];
fi;
if IsBound(arg[3]) then 
   n:=arg[3];
else
   n:=LargestMovedPoint(GeneratorsOfGroup(G));
fi;
if not IsPermGroup(G) or not IsList(E) or not IsInt(n) then
   Error("usage: EdgeOrbitsGraph( <PermGroup>, <List> [, <Int> ] )");
fi;
gamma:=NullGraph(G,n);
for e in E do 
   AddEdgeOrbit(gamma,e); 
od;
return gamma;
end);

BindGlobal("GeneralizedOrbitalGraphs",function(arg)
#
# Let  G=arg[1]. Then  G  must be a non-trivial permutation group,
# acting transitively on  [1..n],  where n:=LargestMovedPoint(G).
#
# The optional second parameter  k=arg[2]  (default: false)  must
# be true or false or a non-negative integer. 
#
# Then this function returns a list of distinct generalized orbital
# graphs for  G  (where a *generalized orbital graph* for  G  is a 
# (simple) graph with vertex set [1..n] and edge-set a union of 
# zero or more G-orbits of 2-subsets of  [1..n]).
#
# If  k=true  then *all*  the generalized orbital graphs 
# for  G  are in the list,  if  k=false  (the default)  then all
# the non-null generalized orbital graphs for  G  are in the list,
# and if  k  is a non-negative integer then the list consists of
# all the generalized orbital graphs for  G  whose edge-set is the
# union of exactly  k  G-orbits of 2-subsets of  [1..n].
#
# The group associated with each returned graph in the list is  G. 
#
local G,k,comb,combinations,n,H,result,reps,i,L,M,mm;
if not (Length(arg) in [1,2]) then
   Error("must have 1 or 2 arguments");
fi;
G:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then
   k:=arg[2];
else
   k:=false;
fi;
if not (IsPermGroup(G) and (IsBool(k) or IsInt(k))) then
   Error("usage: GeneralizedOrbitalGraphs( <PermGroup> [, <Bool> or <Int> ] )");
fi;
n:=LargestMovedPoint(G);
if n=0 or not IsTransitive(G,[1..n]) then
   Error("<G> must be a non-trivial transitive group on [1..LargestMovedPoint( <G> )]");
fi;
if not ((k in [false,true]) or (IsInt(k) and k>=0)) then 
   Error("<k> must be in  [false,true]  or be a non-negative integer");
fi;
H:=Stabilizer(G,1);
reps:=Set(List(OrbitsDomain(H,[2..n]),Minimum));
#
# Now make a duplicate-free list  L  of the graphs
# with vertex-set  [1..n]  and edge-set the union
# of a nondiagonal G-orbital and its paired orbital.
# At the same time, make a list  M  whose i-th element is
# a list of edges of  L[i],  such that the union of the
# G-orbits of the edges in  M[i]  is the edge-set of  L[i].
#
L:=[];
M:=[];
for i in [1..Length(reps)] do
   if ForAll(L,x->not IsEdge(x,[1,reps[i]])) then
      mm:=[[1,reps[i]],[reps[i],1]];
      Add(L,EdgeOrbitsGraph(G,mm));
      Add(M,mm);
   fi;
od;
result:=[];
if k in [false,true] then
   combinations:=Combinations(M);
else  
   # k is a non-negative integer
   combinations:=Combinations(M,k);
fi;
for comb in combinations do
   if k<>false or comb<>[] then
      Add(result,EdgeOrbitsGraph(G,Concatenation(comb)));
   fi;
od;
return result;
end);

BindGlobal("CollapsedAdjacencyMat",function(arg)
#
# Returns the collapsed adjacency matrix  A  for  gamma=arg[2]  wrt  
# group  G=arg[1],  assuming  G <= Aut(gamma). 
# The rows and columns of  A  are indexed by the orbits 
# orbs[1],...,orbs[n], say, of  G  on the vertices of  
# gamma, and the entry  A[i][j]  of  A  is defined as follows:
#    Let  reps[i]  be a representative of the  i-th  G-orbit  orbs[i].
#    Then  A[i][j] equals the number of neighbours (in  gamma)
#    of  reps[i]  in  orbs[j]. 
# Note that this definition does not depend on the choice of 
# representative  reps[i].
#
# *** New for Grape 2.3: In the special case where this function 
# is given just one argument, then we must have  gamma=arg[1], 
# we must have  gamma.group  transitive on the vertices of  gamma,
# and then the returned collapsed adjacency matrix for  gamma  is 
# w.r.t. the stabilizer in  gamma.group  of  1.  Additionally 
# [1]=orbs[1].  This feature is to 
# conform with the definition of collapsed adjacency matrix in 
# Praeger and Soicher, "Low Rank Representations and Graphs for 
# Sporadic Groups", CUP, Cambridge, 1997.  (In GRAPE we allow a collapsed
# adjacency matrix to be more general, as we can collapse w.r.t. to
# an arbitrary subgroup of  Aut(gamma),  and  gamma  need not 
# even be vertex-transitive.)  
#
local G,gamma,orbs,i,j,n,A,orbnum,reps;
if Length(arg)=1 then
   gamma:=arg[1];
   if not IsGraph(gamma) then
      Error("usage: CollapsedAdjacencyMat( [<PermGroup>,] <Graph>)");
   fi;
   if gamma.order=0 then 
      return []; 
   fi; 
   if not IsTransitive(gamma.group,[1..gamma.order]) then
      Error(
       "<gamma.group> not transitive on vertices of single argument <gamma>"); 
   fi;
   G := Stabilizer(gamma.group,1);
else   
   G := arg[1];
   gamma := arg[2];
   if not IsPermGroup(G) or not IsGraph(gamma) then
      Error("usage: CollapsedAdjacencyMat( [<PermGroup>,] <Graph> )");
   fi;
   if gamma.order=0 then
      return [];
   fi;
fi;
orbs:=GRAPE_OrbitNumbers(G,gamma.order);
orbnum:=orbs.orbitNumbers;
reps:=orbs.representatives;
n:=Length(reps);
A:=NullMat(n,n);
for i in [1..n] do 
   for j in Adjacency(gamma,reps[i]) do
      A[i][orbnum[j]]:=A[i][orbnum[j]]+1;
   od;
od;
return A;
end);

BindGlobal("OrbitalDigraphColadjMats",function(arg)
#
# This function returns a sequence of collapsed adjacency 
# matrices for the the orbital digraphs of the (assumed) transitive  
# G=arg[1].  The matrices are collapsed w.r.t.  Stabilizer(G,1),  so
# that these are collapsed adjacency matrices in the sense of 
# Praeger and Soicher, "Low Rank Representations and Graphs for 
# Sporadic Groups", CUP, Cambridge, 1997. 
# The matrices are collapsed w.r.t. a fixed ordering of the G-suborbits,
# with the trivial suborbit  [1]  coming first.
#
# If  arg[2]  is bound, then it is assumed to be  Stabilizer(G,1).
#
local G,H,orbs,deg,i,j,k,n,coladjmats,A,orbnum,reps,gamma;
G:=arg[1];
if not IsPermGroup(G) or (IsBound(arg[2]) and not IsPermGroup(arg[2])) then
   Error("usage: OrbitalDigraphColadjMats( <PermGroup> [, <PermGroup> ] )");
fi;
if IsBound(arg[2]) then
   H:=arg[2];
   if ForAny(GeneratorsOfGroup(H),x->1^x<>1) then
      Error("<H> does not fix the point 1");
   fi;
else
   H:=Stabilizer(G,1);
fi;
deg:=Maximum(LargestMovedPoint(GeneratorsOfGroup(G)),1);
if not IsTransitive(G,[1..deg]) then
   Error("<G> not transitive");
fi;
gamma:=NullGraph(G,deg);
orbs:=GRAPE_OrbitNumbers(H,gamma.order);
orbnum:=orbs.orbitNumbers;
reps:=orbs.representatives;
if reps[1]<>1 then # this cannot happen!
   Error("internal error");
fi;
n:=Length(reps);
coladjmats:=[];
for i in [1..n] do
   AddEdgeOrbit(gamma,[1,reps[i]],H);
   A:=NullMat(n,n);
   for j in [1..n] do 
      for k in Adjacency(gamma,reps[j]) do
  A[j][orbnum[k]]:=A[j][orbnum[k]]+1;
      od;
   od;
   coladjmats[i]:=A;
   if i < n then
      RemoveEdgeOrbit(gamma,[1,reps[i]],H);
   fi;
od;
return coladjmats;
end);

BindGlobal("OrbitalGraphColadjMats",OrbitalDigraphColadjMats);
# for backward compatibility

BindGlobal("LocalInfo",function(arg)
#
# Calculates  "local info"  for  gamma=arg[1]  from point of view of vertex  
# set (or list or singleton vertex)  V=arg[2].
#
# Returns record containing the  "layer numbers"  for gamma w.r.t.
# V,  as well as the the local diameter and local girth of gamma w.r.t.  V.
# ( layerNumbers[i]=j>0 if vertex  i  is in layer[j]  (i.e. at distance
# j-1  from  V),  layerNumbers[i]=0  if vertex  i
# is not joined by a (directed) path from some element of  V.)
# Also, if a local parameter  ci[V], ai[V], or bi[V]  exists then
# this information is recorded in  localParameters[i+1][1], 
# localParameters[i+1][2], or localParameters[i+1][3], 
# respectively (otherwise a -1 is recorded). 
#
# *** If  gamma  is not simple then local girth and the local parameters
# may not be what you think. The local girth has no real meaning if 
# |V| > 1.
#
# *** But note: If arg[3] is bound and arg[3] > 0
# then the procedure stops after  layers[arg[3]]  has been determined.
#
# If  arg[4]  is bound (a set or list or singleton vertex), then the
# procedure stops when the first layer containing a vertex in  arg[4]  is 
# complete.  Moreover, if  arg[4]  is bound then the local info record 
# contains a  distance  field, whose value (if  arg[3]=0)  is  
# min{ d(v,w) | v in V, w in arg[4] }.
#
# If  arg[5]  is bound then it is assumed to be a subgroup of Aut(gamma)
# stabilising  V  setwise.
#
local gamma,V,layers,localDiameter,localGirth,localParameters,i,j,x,y,next,
      nprev,nhere,nnext,sum,orbs,orbnum,laynum,lnum,
      stoplayer,stopvertices,distance,loc,reps,layerNumbers;
gamma:=arg[1];
V:=arg[2];
if IsInt(V) then 
   V:=[V];
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsList(V) then 
   Error("usage: LocalInfo( <Graph>, <Int> or <List>, ... )");
fi;
if not IsSSortedList(V) then
   V:=SSortedList(V);
fi;
if V=[] or not IsSubset([1..gamma.order],V) then 
   Error("<V> must be non-empty set of vertices of <gamma>");
fi;
if IsBound(arg[3]) then 
   stoplayer:=arg[3]; 
   if not IsInt(stoplayer) or stoplayer < 0 then
      Error("<stoplayer> must be integer >= 0");
   fi;
else 
   stoplayer:=0; 
fi;
if IsBound(arg[4]) then 
   stopvertices:=arg[4]; 
   if IsInt(stopvertices) then
      stopvertices:=[stopvertices];
   fi;
   if not IsSSortedList(stopvertices) then
      stopvertices:=SSortedList(stopvertices);
   fi;
   if not IsSubset([1..gamma.order],stopvertices) 
      then
  Error("<stopvertices> must be a set of vertices of <gamma>");
   fi;
else 
   stopvertices:=[]; 
fi;
if IsBound(arg[5]) then 
   if not IsPermGroup(arg[5]) then 
      Error("<arg[5]> must be a permutation group (<= Stab(<V>)");
   fi;
   orbs:=GRAPE_OrbitNumbers(arg[5],gamma.order);
else
   if Length(V)=1 then
      if IsBound(gamma.autGroup) then
  orbs:=ProbablyStabilizerOrbitNumbers(gamma.autGroup,V[1],gamma.order);
      else
  orbs:=ProbablyStabilizerOrbitNumbers(gamma.group,V[1],gamma.order);
      fi;
   else
      orbs:=rec(representatives:=[1..gamma.order],
  orbitNumbers:=[1..gamma.order]); 
   fi;
fi;
orbnum:=orbs.orbitNumbers;
reps:=orbs.representatives;
laynum:=[];
for i in [1..Length(reps)] do 
   laynum[i]:=0;
od;
localGirth:=-1; 
distance:=-1;
localParameters:=[]; 
next:=[];
for i in V do
   AddSet(next,orbnum[i]);
od;
sum:=Length(next);
for i in next do 
   laynum[i]:=1;
od;
layers:=[]; 
layers[1]:=next; 
i:=1; 
if Length(Intersection(V,stopvertices)) > 0 then
   stoplayer:=1; 
   distance:=0;
fi;
while stoplayer<>i and Length(next)>0 do
   next:=[];
   for x in layers[i] do 
      nprev:=0; 
      nhere:=0; 
      nnext:=0;
      for y in Adjacency(gamma,reps[x]) do
  lnum:=laynum[orbnum[y]];
  if i>1 and lnum=i-1 then 
     nprev:=nprev+1;
  elif lnum=i then 
     nhere:=nhere+1;
  elif lnum=i+1 then
     nnext:=nnext+1;
  elif lnum=0 then
     AddSet(next,orbnum[y]); 
     nnext:=nnext+1;
     laynum[orbnum[y]]:=i+1;
  fi;
      od;
      if (localGirth=-1 or localGirth=2*i-1) and nprev>1 then 
  localGirth:=2*(i-1); 
      fi;
      if localGirth=-1 and nhere>0 then 
  localGirth:=2*i-1; 
      fi;
      if not IsBound(localParameters[i]) then 
  localParameters[i]:=[nprev,nhere,nnext];
      else
  if nprev<>localParameters[i][1] then 
     localParameters[i][1]:=-1; 
  fi;
  if nhere<>localParameters[i][2] then 
     localParameters[i][2]:=-1; 
  fi;
  if nnext<>localParameters[i][3] then 
     localParameters[i][3]:=-1; 
  fi;
      fi;
   od;
   if Length(next)>0 then 
      i:=i+1; 
      layers[i]:=next; 
      for j in stopvertices do 
  if laynum[orbnum[j]]=i then 
     stoplayer:=i; 
     distance:=i-1;
            break;
  fi;
      od;
      sum:=sum+Length(next); 
   fi;
od;
if sum=Length(reps) then 
   localDiameter:=Length(layers)-1; 
else 
   localDiameter:=-1; 
fi;
# now change  orbnum  to give the layer numbers instead of orbit numbers.
layerNumbers:=orbnum;
for i in [1..gamma.order] do
   layerNumbers[i]:=laynum[orbnum[i]];
od;
loc:=rec(layerNumbers:=layerNumbers,localDiameter:=localDiameter,
  localGirth:=localGirth,localParameters:=localParameters);
if Length(stopvertices) > 0 then 
   loc.distance:=distance;
fi;
return loc;
end);

BindGlobal("LocalInfoMat",function(A,rows)
#
# Calculates local info on a graph using a collapsed adjacency matrix 
#  A  for that graph.
# This local info is from the point of view of the set of vertices
# represented by the set  rows  of row indices of  A.
# The elements of  layers[i]  will be the row indices representing 
# the vertices of the i-th layer.  
# No  distance  field will be calculated.
#
# *** If  A  is not the collapsed adjacency matrix for a simple graph 
# then  localGirth  and localParameters may not be what you think.
# If  rows  does not represent a single vertex then  localGirth  has 
# no real meaning. 
#
local layers,localDiameter,localGirth,localParameters,i,j,x,y,next,
      nprev,nhere,nnext,sum,laynum,lnum,n;
if IsInt(rows) then 
   rows:=[rows];
fi;
if not IsMatrix(A) or not IsList(rows) then 
   Error("usage: LocalInfoMat( <Matrix>, <Int> or <List> )");
fi;
if not IsSSortedList(rows) then
   rows:=SSortedList(rows);
fi;
n:=Length(A);
if rows=[] or not IsSubset([1..n],rows) then 
   Error("<rows> must be non-empty set of row indices");
fi;
laynum:=ListWithIdenticalEntries(n,0);
localGirth:=-1; 
localParameters:=[]; 
next:=ShallowCopy(rows); 
for i in next do 
   laynum[i]:=1;
od;
layers:=[]; 
layers[1]:=next; 
i:=1; 
sum:=Length(rows);
while Length(next)>0 do
   next:=[];
   for x in layers[i] do 
      nprev:=0; 
      nhere:=0; 
      nnext:=0;
      for y in [1..n] do
  j:=A[x][y];
  if j>0 then
     lnum:=laynum[y];
     if i>1 and lnum=i-1 then 
        nprev:=nprev+j;
     elif lnum=i then 
        nhere:=nhere+j;
     elif lnum=i+1 then
        nnext:=nnext+j;
     elif lnum=0 then
        AddSet(next,y); 
        nnext:=nnext+j;
        laynum[y]:=i+1;
     fi;
  fi;
      od;
      if (localGirth=-1 or localGirth=2*i-1) and nprev>1 then 
  localGirth:=2*(i-1); 
      fi;
      if localGirth=-1 and nhere>0 then 
  localGirth:=2*i-1; 
      fi;
      if not IsBound(localParameters[i]) then 
  localParameters[i]:=[nprev,nhere,nnext];
      else
  if nprev<>localParameters[i][1] then 
     localParameters[i][1]:=-1; 
  fi;
  if nhere<>localParameters[i][2] then 
     localParameters[i][2]:=-1; 
  fi;
  if nnext<>localParameters[i][3] then 
     localParameters[i][3]:=-1; 
  fi;
      fi;
   od;
   if Length(next)>0 then 
      i:=i+1; 
      layers[i]:=next; 
      sum:=sum+Length(next); 
   fi;
od;
if sum=n then 
   localDiameter:=Length(layers)-1; 
else 
   localDiameter:=-1; 
fi;
return rec(layerNumbers:=laynum,localDiameter:=localDiameter,
    localGirth:=localGirth,localParameters:=localParameters);
end);

BindGlobal("InducedSubgraph",function(arg) 
#
# Returns the subgraph of  gamma=arg[1]  induced on the list  V=arg[2]  of
# distinct vertices of  gamma. 
# If  arg[3]  is unbound, then the trivial group is the group associated 
# with the returned induced subgraph. 
# If  arg[3]  is bound, this function assumes that  G=arg[3]   fixes  
# V  setwise, and is a group of automorphisms of the induced subgraph 
# when restricted to  V.  In this case, the image of  G  acting on  V  is 
# the group associated with the returned induced subgraph. 
#
# The i-th vertex of the induced subgraph corresponds to vertex V[i] of
# gamma,  with the i-th vertex-name of the induced subgraph being the 
# vertex-name in  gamma  of V[i].
#
local gamma,V,G,Ggens,gens,indu,i,j,W,VV,X;
gamma:=arg[1];
V:=arg[2];
if not IsGraph(gamma) or not IsList(V) 
    or (IsBound(arg[3]) and not IsPermGroup(arg[3])) then
   Error("usage: InducedSubgraph( <Graph>, <List>, [, <PermGroup> ] )");
fi;
VV:=SSortedList(V);
if Length(V)<>Length(VV) then
   Error("<V> must not contain repeated elements");
fi;
if not IsSubset([1..gamma.order],VV) then
   Error("<V> must be a list of vertices of <gamma>");
fi;
if IsBound(arg[3]) then 
   G:=arg[3];
else
   G:=Group([],());
fi;
W:=[];
for i in [1..Length(V)] do 
   W[V[i]]:=i; 
od;
Ggens:=GeneratorsOfGroup(G);
gens:=[]; 
for i in [1..Length(Ggens)] do 
   gens[i]:=[];
   for j in V do 
      gens[i][W[j]]:=W[j^Ggens[i]]; 
   od;
   gens[i]:=PermList(gens[i]);
od;
indu:=NullGraph(Group(gens,()),Length(V));
if IsBound(gamma.isSimple) and gamma.isSimple then 
   indu.isSimple:=true;
else 
   Unbind(indu.isSimple); 
fi;
for i in [1..Length(indu.representatives)] do
   X:=W{Intersection(VV,Adjacency(gamma,V[indu.representatives[i]]))};
   Sort(X);
   indu.adjacencies[i]:=X;
od;
if not IsBound(gamma.names) then
   indu.names:=Immutable(V);
else
   indu.names:=Immutable(gamma.names{V});
fi;
return indu;
end);

BindGlobal("Distance",function(arg)
#
# Let  gamma=arg[1],  X=arg[2],  Y=arg[3].
# Returns the distance  d(X,Y)  in the graph  gamma, where  X,Y 
# are singleton vertices or lists of vertices.
# (Returns  -1  if no (directed) path joins  X  to  Y  in  gamma.)
# If  arg[4]  is bound, then it is assumed to be a subgroup
# of  Aut(gamma)  stabilizing  X  setwise.
#
local gamma,X,Y;
gamma:=arg[1];
X:=arg[2];
if IsInt(X) then 
   X:=[X];
fi;
Y:=arg[3];
if IsInt(Y) then
   Y:=[Y];
fi;
if not (IsGraph(gamma) and IsList(X) and IsList(Y)) then 
   Error("usage: Distance( <Graph>, <Int> or <List>, ",
        "<Int> or <List> [, <PermGroup> ] )");
fi;
if IsBound(arg[4]) then 
   return LocalInfo(gamma,X,0,Y,arg[4]).distance;
else
   return LocalInfo(gamma,X,0,Y).distance;
fi;
end);

DeclareOperation("Diameter",[IsRecord]);
# to avoid the clash with `Diameter' defined in gap4r5
InstallMethod(Diameter,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns the diameter of  gamma. 
# A diameter of  -1  means that gamma is not (strongly) connected.  
#
local r,d,loc,reps;
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if gamma.order=0 then
   Error("<gamma> has no vertices");
fi;
d:=-1;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   reps:=GRAPE_OrbitNumbers(gamma.autGroup,gamma.order).representatives;
else 
   reps:=gamma.representatives;
fi;
for r in reps do 
   loc:=LocalInfo(gamma,r);
   if loc.localDiameter=-1 then
      return -1; 
   fi;
   if loc.localDiameter > d then
      d:=loc.localDiameter;
   fi;
od;
return d;
end);

DeclareOperation("Girth",[IsRecord]);
InstallMethod(Girth,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns the girth of  gamma,  which must be a simple graph. 
# A girth of  -1  means that gamma is a forest.  
#
local r,g,locgirth,stoplayer,adj,reps;
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if gamma.order=0 then
   return -1;
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
adj:=gamma.adjacencies[1];
if adj<>[] and Intersection(adj,Adjacency(gamma,adj[1]))<>[] then
   return 3;
fi;
g:=-1;
stoplayer:=0;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   reps:=GRAPE_OrbitNumbers(gamma.autGroup,gamma.order).representatives;
else 
   reps:=gamma.representatives;
fi;
for r in reps do 
   locgirth:=LocalInfo(gamma,r,stoplayer).localGirth;
   if locgirth=3 then 
      return 3;
   fi;
   if locgirth<>-1 then
      if g=-1 or locgirth<g then
   g:=locgirth;
   stoplayer:=Int((g+1)/2)+1; # now no need for  LocalInfo  to create a 
                                     # layer beyond the  stoplayer-th  one.
      fi;
   fi;
od;
return g;
end);

BindGlobal("IsRegularGraph",function(gamma)
#
# Returns  true  iff the graph  gamma  is (out)regular.
#
local deg,i;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: IsRegularGraph( <Graph> )");
fi;
if gamma.order=0 then 
   return true;
fi;
deg:=Length(gamma.adjacencies[1]);
for i in [2..Length(gamma.adjacencies)] do
   if deg <> Length(gamma.adjacencies[i]) then 
      return false;
   fi;
od;
return true;
end);

BindGlobal("IsNullGraph",function(gamma)
#
# Returns  true  iff the graph  gamma  has no edges.
#
local i;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: IsNullGraph( <Graph> )");
fi;
for i in [1..Length(gamma.adjacencies)] do
   if Length(gamma.adjacencies[i])<>0 then 
      return false;
   fi;
od;
return true;
end);

BindGlobal("IsCompleteGraph",function(arg)
#
# Returns  true  iff the graph  gamma=arg[1]  is a complete graph.
# The optional boolean parameter  arg[2]  
# is true iff all loops must exist for  gamma  to be considered
# a complete graph (default: false); otherwise loops are ignored 
# (except to possibly set  gamma.isSimple). 
#
local deg,i,notnecsimple,gamma,mustloops;
gamma:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then 
   mustloops := arg[2];
else
   mustloops := false;
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsBool(mustloops) then 
   Error("usage: IsCompleteGraph( <Graph> [, <Bool> ] )");
fi;
notnecsimple := not IsBound(gamma.isSimple) or not gamma.isSimple;
for i in [1..Length(gamma.adjacencies)] do
   deg := Length(gamma.adjacencies[i]);
   if deg < gamma.order-1 then 
      return false;
   fi;
   if deg=gamma.order-1 then
      if mustloops then
  return false;
      fi;
      if notnecsimple and 
       (gamma.representatives[i] in gamma.adjacencies[i]) then
  gamma.isSimple := false;
  return false;
      fi;
   fi;
od;
return true;
end);

BindGlobal("IsLoopy",function(gamma)
#
# Returns  true  iff graph  gamma  has a loop.
#
local i;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: IsLoopy( <Graph> )");
fi;
for i in [1..Length(gamma.adjacencies)] do
   if gamma.representatives[i] in gamma.adjacencies[i] then
      gamma.isSimple := false;
      return true;
   fi;
od;
return false;
end);

DeclareOperation("IsConnectedGraph",[IsRecord]);
InstallMethod(IsConnectedGraph,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns true iff  gamma  is (strongly) connected.
#
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if gamma.order=0 then
   return true;
fi;
if IsSimpleGraph(gamma) then
   return LocalInfo(gamma,1).localDiameter > -1;
else
   return Diameter(gamma) > -1;
fi;
end);

DeclareOperation("ConnectedComponent",[IsRecord,IsPosInt]);
InstallMethod(ConnectedComponent,"for GRAPE graph",[IsRecord,IsPosInt],0, 
function(gamma,v)
#
# Returns the set of all vertices in  gamma  which can be reached by 
# a path starting at vertex  v.  The graph  gamma  must be simple.
#
local comp,laynum;
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if not IsVertex(gamma,v) then
   Error("<v> is not a vertex of <gamma>");
fi;
laynum:=LocalInfo(gamma,v).layerNumbers;
comp:=Filtered([1..gamma.order],j->laynum[j]>0);
IsSSortedList(comp);
return comp;
end);

DeclareOperation("ConnectedComponents",[IsRecord]);
InstallMethod(ConnectedComponents,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns the set of the vertex-sets of the connected components
# of  gamma,  which must be a simple graph.
#
local comp,used,i,j,x,cmp,laynum;
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
comp:=[]; 
used:=BlistList([1..gamma.order],[]);
for i in [1..gamma.order] do 
   # Loop invariant: used[j]=true for all j<i. 
   if not used[i] then   # new component
      laynum:=LocalInfo(gamma,i).layerNumbers;
      cmp:=Filtered([i..gamma.order],j->laynum[j]>0);
      IsSSortedList(cmp);
      for x in Orbit(gamma.group,cmp,OnSets) do
  Add(comp,x);
  for j in x do 
     used[j]:=true;
  od;
      od;
   fi; 
od;
return SSortedList(comp);
end);

BindGlobal("ComponentLocalInfos",function(gamma)
#
# Returns a sequence of localinfos for the connected components of  
# gamma  (w.r.t. some vertex in each component).
# The graph  gamma  must be simple.
#
local comp,used,i,j,k,laynum;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: ComponentLocalInfos( <Graph> )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
comp:=[]; 
used:=BlistList([1..gamma.order],[]);
k:=0;
for i in [1..gamma.order] do 
   if not used[i] then   # new component
      k:=k+1; 
      comp[k]:=LocalInfo(gamma,i);
      laynum:=comp[k].layerNumbers;
      for j in [1..gamma.order] do
  if laynum[j] > 0 then
     used[j]:=true;
  fi;
      od;
   fi; 
od;
return comp;
end);

BindGlobal("Bicomponents",function(gamma)
#
# If  gamma  is bipartite, returns a length 2 list of
# bicomponents, or parts, of  gamma,  else returns the empty list.
# *** This function is for simple  gamma  only.
#
# Note: if gamma.order=0 this function returns [[],[]], and if 
# gamma.order=1 this function returns [[],[1]] (unlike GRAPE 2.2
# which returned [], which was inconsistent with considering 
# a zero vertex graph to be bipartite).
#
local bicomps,i,lnum,loc,locs;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: Bicomponents( <Graph> )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
bicomps:=[[],[]]; 
if gamma.order=0 then 
   return bicomps;
fi;
if IsNullGraph(gamma) then 
   return [[1..gamma.order-1],[gamma.order]];
fi;
locs:=ComponentLocalInfos(gamma);
for loc in locs do
   for i in [2..Length(loc.localParameters)] do
      if loc.localParameters[i][2]<>0 then
         #  gamma  not bipartite.
  return [];
      fi;
   od;
   for i in [1..Length(loc.layerNumbers)] do 
      lnum:=loc.layerNumbers[i];
      if lnum>0 then
  if lnum mod 2 = 1 then
     AddSet(bicomps[1],i);
  else
     AddSet(bicomps[2],i);
  fi;
      fi; 
   od;
od;
return bicomps;
end);

DeclareOperation("IsBipartite",[IsRecord]);
InstallMethod(IsBipartite,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns  true  iff  gamma  is bipartite. 
# *** This function is only for simple  gamma.
#
# Note: Now the one vertex graph is considered to be bipartite 
# (as well as the zero vertex graph). This is a change from the inconsistent 
# GRAPE 2.2 view that a zero vertex graph is bipartite, but not a one 
# vertex graph.
#
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
return Length(Bicomponents(gamma))=2;
end);

BindGlobal("Layers",function(arg)
#
# Returns the list of vertex layers of  gamma=arg[1],  
# starting from  V=arg[2],  which may be a vertex list or singleton vertex. 
# Layers[i]  is the set of vertices at distance  i-1  from  V.
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be a subgroup 
# of  Aut(gamma)  stabilizing  V  setwise.
#
local gamma,V;
gamma:=arg[1];
V:=arg[2];
if IsInt(V) then
   V:=[V];
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsList(V) 
                      or (IsBound(arg[3]) and not IsPermGroup(arg[3])) then 
   Error("usage: Layers( <Graph>, <Int> or <List>, [, <PermGroup>] )");
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   return GRAPE_NumbersToSets(LocalInfo(gamma,V,0,[],arg[3]).layerNumbers);
else
   return GRAPE_NumbersToSets(LocalInfo(gamma,V).layerNumbers);
fi;
end);

BindGlobal("LocalParameters",function(arg)
#
# Returns the local parameters of simple, connected  gamma=arg[1],  
# w.r.t to vertex list (or singleton vertex)  V=arg[2].
# The nonexistence of a local parameter is denoted by  -1.
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be a subgroup 
# of  Aut(gamma)  stabilizing  V  setwise.
#
local gamma,V,loc;
gamma:=arg[1];
V:=arg[2];
if IsInt(V) then
   V:=[V];
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsList(V) 
                      or (IsBound(arg[3]) and not IsPermGroup(arg[3])) then 
   Error("usage: LocalParameters( <Graph>, <Int> or <List>, [, <PermGroup>] )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if Length(V)>1 and not IsConnectedGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a connected graph");
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   loc:=LocalInfo(gamma,V,0,[],arg[3]);
else
   loc:=LocalInfo(gamma,V);
fi;
if loc.localDiameter=-1 then
   Error("<gamma> not a connected graph");
fi;
return loc.localParameters;
end);

BindGlobal("GlobalParameters",function(gamma)
#
# Determines the global parameters of connected, simple graph  gamma.
# The nonexistence of a global parameter is denoted by  -1.
#
local i,j,k,reps,pars,lp,loc;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: GlobalParameters( <Graph> )");
fi;
if gamma.order=0 then
   return [];
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   reps:=GRAPE_OrbitNumbers(gamma.autGroup,gamma.order).representatives;
else 
   reps:=gamma.representatives;
fi;
loc:=LocalInfo(gamma,reps[1]);
if loc.localDiameter=-1 then
   Error("<gamma> not a connected graph");
fi;
pars:=loc.localParameters;
for i in [2..Length(reps)] do
   lp:=LocalInfo(gamma,reps[i]).localParameters;
   for j in [1..Maximum(Length(lp),Length(pars))] do
      if not IsBound(lp[j]) or not IsBound(pars[j]) then
  pars[j]:=[-1,-1,-1];
      else
  for k in [1..3] do
     if pars[j][k]<>lp[j][k] then
        pars[j][k]:=-1;
     fi;
  od;
      fi;
   od;
od;
return pars;
end);

DeclareOperation("IsDistanceRegular",[IsRecord]);
InstallMethod(IsDistanceRegular,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns  true  iff  gamma  is distance-regular 
# (a graph must be simple to be distance-regular).
#
local i,reps,pars,lp,loc,d;
if not IsGraph(gamma) then
   TryNextMethod();
fi;
if gamma.order=0 then
   return true;
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   return false;
fi;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   reps:=GRAPE_OrbitNumbers(gamma.autGroup,gamma.order).representatives;
else 
   reps:=gamma.representatives;
fi;
loc:=LocalInfo(gamma,reps[1]);
pars:=loc.localParameters;
d:=loc.localDiameter;
if d=-1 then  # gamma not connected
   return false;
fi;
if -1 in Flat(pars) then 
   return false;
fi;
for i in [2..Length(reps)] do
   loc:=LocalInfo(gamma,reps[i]);
   if loc.localDiameter<>d then 
      return false;
   fi;
   if pars <> loc.localParameters then
      return false;
   fi;
od;
return true;
end);

BindGlobal("DistanceSet",function(arg)
#
# Let  gamma=arg[1],  distances=arg[2],  V=arg[3].
# Returns the set of vertices  w  of  gamma,  such that  d(V,w)  is in
# distances (a list or singleton distance). 
# If  arg[4]  is bound, then it is assumed to be a subgroup
# of  Aut(gamma)  stabilizing  V  setwise.
#
local gamma,distances,V,maxlayer,distset,laynum,x,i;
gamma:=arg[1];
distances:=arg[2];
V:=arg[3];
if IsInt(distances) then   # assume  distances  consists of a single distance.
   distances:=[distances];
fi;
if not (IsGraph(gamma) and IsList(distances) and (IsList(V) or IsInt(V))) then
   Error("usage: DistanceSet( <Graph>, <Int> or <List>, ",
        "<Int> or <List> [, <PermGroup> ] )");
fi;
if not IsSSortedList(distances) then 
   distances:=SSortedList(distances);
fi;
distset:=[];
if Length(distances)=0 then
   return distset;
fi;
maxlayer:=Maximum(distances)+1;
if IsBound(arg[4]) then
   laynum:=LocalInfo(gamma,V,maxlayer,[],arg[4]).layerNumbers;
else
   laynum:=LocalInfo(gamma,V,maxlayer).layerNumbers;
fi;
for i in [1..gamma.order] do
   if laynum[i]-1 in distances then
      Add(distset,i);
   fi;
od;
IsSSortedList(distset);
return distset;
end);

BindGlobal("DistanceSetInduced",function(arg)
#
# Let  gamma=arg[1],  distances=arg[2],  V=arg[3].
# Returns the graph induced on the set of vertices  w  of  gamma,  
# such that  d(V,w)  is in distances (a list or singleton distance). 
# If  arg[4]  is bound, then it is assumed to be a subgroup
# of  Aut(gamma)  stabilizing  V  setwise.
#
local gamma,distances,V,distset,H;
gamma:=arg[1];
distances:=arg[2];
V:=arg[3];
if IsInt(distances) then   # assume  distances  consists of a single distance.
   distances:=[distances];
fi;
if IsInt(V) then
   V:=[V];
fi;
if IsBound(arg[4]) then
   H:=arg[4];
elif Length(V)=1 then
   H:=ProbablyStabilizer(gamma.group,V[1]);
else
   H:=Group([],());
fi;
if not (IsGraph(gamma) and IsList(distances) and IsList(V) and IsPermGroup(H))
  then
   Error("usage: DistanceSetInduced( <Graph>, ",
  "<Int> or <List>, <Int> or <List> [, <PermGroup> ] )");
fi;
distset:=DistanceSet(gamma,distances,V,H);
return InducedSubgraph(gamma,distset,H);
end);

BindGlobal("DistanceGraph",function(gamma,distances)
#
# Returns graph  delta  with the same vertex-set, names, and group as 
# gamma,  and  [x,y]  is an edge of  delta  iff  d(x,y)  (in gamma)
# is in  distances. 
#
local r,delta,d,i;
if IsInt(distances) then
   distances:=[distances];
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsList(distances) then 
   Error("usage: DistanceGraph( <Graph>, <Int> or <List> )");
fi;
delta:=rec(isGraph:=true,order:=gamma.order,group:=gamma.group,
    schreierVector:=Immutable(gamma.schreierVector),adjacencies:=[],
    representatives:=Immutable(gamma.representatives));
if IsBound(gamma.names) then
   delta.names:=Immutable(gamma.names);
fi;
for i in [1..Length(delta.representatives)] do 
   delta.adjacencies[i]:=DistanceSet(gamma,distances,delta.representatives[i]);
od;
if not (0 in distances) and IsBound(gamma.isSimple) and gamma.isSimple then
   delta.isSimple:=true;
fi;
return delta;
end);

BindGlobal("ComplementGraph",function(arg)
#
# Returns the complement of the graph  gamma=arg[1]. 
# arg[2] is true iff loops/nonloops are to be complemented (default:false).
#
local gamma,comploops,i,delta,notnecsimple;
gamma:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then
   comploops:=arg[2];
else
   comploops:=false;
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsBool(comploops) then 
   Error("usage: ComplementGraph( <Graph> [, <Bool> ] )");
fi;
notnecsimple:=not IsBound(gamma.isSimple) or not gamma.isSimple;
delta:=rec(isGraph:=true,order:=gamma.order,group:=gamma.group,
    schreierVector:=Immutable(gamma.schreierVector),adjacencies:=[],
    representatives:=Immutable(gamma.representatives));
if IsBound(gamma.names) then
   delta.names:=Immutable(gamma.names);
fi;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   delta.autGroup:=gamma.autGroup;
fi;
if IsBound(gamma.isSimple) then
   if gamma.isSimple and not comploops then
      delta.isSimple:=true;
   fi;
fi;
for i in [1..Length(delta.representatives)] do 
   delta.adjacencies[i]:=Difference([1..gamma.order],gamma.adjacencies[i]);
   if not comploops then
      RemoveSet(delta.adjacencies[i],delta.representatives[i]);
      if notnecsimple and (gamma.representatives[i] in gamma.adjacencies[i])
       then
  AddSet(delta.adjacencies[i],delta.representatives[i]);
      fi;
   fi;
od;
return delta;
end);

BindGlobal("PointGraph",function(arg)
#
# Assuming that  gamma=arg[1]  is simple, connected, and bipartite, 
# this function returns the connected component containing  
# v=arg[2]  of the distance-2  graph of  gamma=arg[1]  
# (default:  arg[2]=1,  unless  gamma has zero
# vertices, in which case a zero vertex graph is returned). 
# Thus, if  gamma  is the incidence graph of a (connected) geometry, and 
# v  represents a point, then the point graph of the geometry is returned.
#
local gamma,delta,bicomps,comp,v,gens,hgens,i,g,j,outer;
gamma:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then 
   v:=arg[2];
else
   v:=1;
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsInt(v) then
   Error("usage: PointGraph( <Graph> [, <Int> ])");
fi;
if gamma.order=0 then
   return CopyGraph(gamma);
fi;
bicomps:=Bicomponents(gamma);
if Length(bicomps)=0 or not IsSimpleGraph(gamma) 
       or not IsConnectedGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not  simple,connected,bipartite");
fi;
if v in bicomps[1] then 
   comp:=bicomps[1];
else
   comp:=bicomps[2];
fi;
delta:=DistanceGraph(gamma,2);
# construct Schreier generators for the subgroup of  gamma.group 
# fixing  comp.
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
hgens:=[];
for i in [1..Length(gens)] do
   g:=gens[i];
   if v^g in comp then
      AddSet(hgens,g);
      if IsBound(outer) then
  AddSet(hgens,outer*g/outer);
      fi;
   else    # g is an "outer" element
      if IsBound(outer) then
  AddSet(hgens,g/outer);
  AddSet(hgens,outer*g);
      else 
  outer:=g;
  for j in [1..i-1] do
     AddSet(hgens,outer*gens[j]/outer);
  od;
  g:=g^2;
  if g <> () then
     AddSet(hgens,g);
  fi;
      fi;
   fi;
od;
return InducedSubgraph(delta,comp,Group(hgens,()));
end);

BindGlobal("EdgeGraph",function(gamma)
#
# Returns the edge graph, also called the line graph, of the 
# (assumed) simple graph  gamma.
# This edge graph  delta  has the unordered edges of  gamma  as 
# vertices, and  e  is joined to  f  in delta precisely when 
# e<>f,  and  e,f  have a common vertex in  gamma.
#
local delta,i,j,k,edgeset,adj,r,e,f;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: EdgeGraph( <Graph> )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
edgeset:=UndirectedEdges(gamma);
delta:=NullGraph(Action(gamma.group,edgeset,OnSets),Length(edgeset));
delta.names:=Immutable(List(edgeset,e->List(e,i->VertexName(gamma,i))));
for i in [1..Length(delta.representatives)] do
   r:=delta.representatives[i];
   e:=edgeset[r];
   adj:=delta.adjacencies[i];
   for k in [1,2] do
      for j in Adjacency(gamma,e[k]) do
  f:=SSortedList([e[k],j]);
  if e<>f then
     AddSet(adj,PositionSet(edgeset,f));
  fi;
      od;
   od;
od;
return delta;
end);

BindGlobal("QuotientGraph",function(gamma,R)
#
# Returns the quotient graph  delta  of  gamma  defined by the 
# smallest  gamma.group  invariant equivalence relation  S 
# (on the vertices of  gamma)  containing the relation  R  (given
# as a list of ordered pairs of vertices of  gamma).
# The vertices of this quotient  delta  are the equivalence 
# classes of  S,  and  [X,Y]  is an edge of  delta  iff  
# [x,y]  is an edge of  gamma  for some  x in X,  y in Y.
#
local root,Q,F,V,W,i,j,r,q,x,y,names,gens,delta,g,h,m,pos;

root := function(x)
#
# Returns the root of the tree containing  x  in the forest represented 
# by  F,  and compresses the path travelled in this tree to find the root.
# F[x]=-x  if  x  is a root, else  F[x]  is the parent of  x.
#
local t,u;
t:=F[x];
while t>0 do 
   t:=F[t];
od;
# compress path
u:=F[x];
while u<>t do
   F[x]:=-t;
   x:=u;
   u:=F[x];
od;  
return -t;
end;

if not IsGraph(gamma) or not IsList(R) then
   Error("usage: QuotientGraph( <Graph>, <List> )");
fi;
if gamma.order<=1 or Length(R)=0 then
   delta:=CopyGraph(gamma);
   delta.names:=Immutable(List([1..gamma.order],i->[VertexName(gamma,i)]));
   return delta;
fi;
if IsInt(R[1]) then   # assume  R  consists of a single pair.
   R:=[R];
fi;
F:=[];
for i in [1..gamma.order] do
   F[i]:=-i;
od;
Q:=[];
for r in R do
   x:=root(r[1]);
   y:=root(r[2]);
   if x<>y then
      if x>y then
  Add(Q,x);
  F[x]:=y;
      else
  Add(Q,y);
  F[y]:=x;
      fi;
   fi;
od;
for q in Q do 
   for g in GeneratorsOfGroup(gamma.group) do
      x:=root(F[q]^g);
      y:=root(q^g);
      if x<>y then
  if x>y then
     Add(Q,x);
     F[x]:=y;
  else
     Add(Q,y);
     F[y]:=x;
  fi;
      fi;
   od;
od;
for i in Reversed([1..gamma.order]) do
   if F[i] < 0 then
      F[i]:=-F[i];
   else
      F[i]:=root(F[i]);
   fi;
od;
V:=SSortedList(F);
W:=[];
names:=[];
m:=Length(V);
for i in [1..m] do
   W[V[i]]:=i;
   names[i]:=[];
od;
for i in [1..gamma.order] do
   Add(names[W[F[i]]],VertexName(gamma,i));
od; 
gens:=[];
for g in GeneratorsOfGroup(gamma.group) do
   h:=[];
   for i in [1..m] do
      h[i]:=W[F[V[i]^g]];
   od;
   Add(gens,PermList(h));
od;
delta:=NullGraph(Group(gens,()),m);
delta.names:=Immutable(names);
IsSSortedList(delta.representatives);
for i in [1..gamma.order] do
   pos:=PositionSet(delta.representatives,W[F[i]]);
   if pos<>fail then
      for j in Adjacency(gamma,i) do
  AddSet(delta.adjacencies[pos],W[F[j]]);
      od;
   fi;
od;
if IsLoopy(delta) then
   delta.isSimple:=false;
elif IsBound(gamma.isSimple) and gamma.isSimple then
   delta.isSimple:=true;
else
   Unbind(delta.isSimple);
fi;
return delta;
end);
 
BindGlobal("BipartiteDouble",function(gamma)
#
# Returns the bipartite double of  gamma,  as defined in BCN.
#
local gens,g,delta,n,i,adj;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: BipartiteDouble( <Graph> )");
fi;
if gamma.order=0 then 
   return CopyGraph(gamma);
fi;
n:=gamma.order;
gens:=GRAPE_IntransitiveGroupGenerators
  (GeneratorsOfGroup(gamma.group),GeneratorsOfGroup(gamma.group),n,n);
g:=[];
for i in [1..n] do
   g[i]:=i+n;
   g[i+n]:=i;
od;
Add(gens,PermList(g));
delta:=NullGraph(Group(gens,()),2*n);
for i in [1..Length(delta.adjacencies)] do
   adj:=Adjacency(gamma,delta.representatives[i]);
   if Length(adj)=0 then
      delta.adjacencies[i]:=[];
   else
      delta.adjacencies[i]:=adj+n;
   fi;
od;
if not IsBound(gamma.isSimple) or not gamma.isSimple then
   Unbind(delta.isSimple);
fi;
delta.names:=[];
for i in [1..n] do
   delta.names[i]:=[VertexName(gamma,i),"+"];
od;
for i in [n+1..2*n] do
   delta.names[i]:=[VertexName(gamma,i-n),"-"];
od;
delta.names:=Immutable(delta.names);
return delta;
end);
   
BindGlobal("UnderlyingGraph",function(gamma)
#
# Returns the underlying graph  delta  of  gamma.
# This graph has the same vertex-set as  gamma,  and 
# has an edge  [x,y]  precisely when  gamma  has an 
# edge  [x,y]  or  [y,x].
# This function also sets the  isSimple  fields of 
# gamma  (via IsSimpleGraph)  and  delta.
#
local delta,adj,i,x,orb,H;
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: UnderlyingGraph( <Graph> )");
fi;
delta:=CopyGraph(gamma);
if IsSimpleGraph(gamma) then
   delta.isSimple:=true;
   return delta;
fi;
for i in [1..Length(delta.adjacencies)] do
   adj:=delta.adjacencies[i];
   x:=delta.representatives[i];
   H:=ProbablyStabilizer(delta.group,x);
   for orb in OrbitsDomain(H,adj) do
      if not IsVertexPairEdge(delta,orb[1],x) then
  AddEdgeOrbit(delta,[orb[1],x]);
      fi;
   od;
od;
delta.isSimple := not IsLoopy(delta); 
return delta;
end);

BindGlobal("NewGroupGraph",function(G,gamma)
#
# Returns a copy of  delta  of  gamma, except that  delta.group=G.
#
local delta,i;
if not IsPermGroup(G) or not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: NewGroupGraph( <PermGroup>, <Graph> )");
fi;
delta:=NullGraph(G,gamma.order);
if IsBound(gamma.isSimple) then
   delta.isSimple:=gamma.isSimple;
else
   Unbind(delta.isSimple);
fi;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   delta.autGroup:=gamma.autGroup;
fi;
# if IsBound(gamma.canonicalLabelling) then
#    delta.canonicalLabelling:=gamma.canonicalLabelling;
# fi;
if IsBound(gamma.names) then
   delta.names:=Immutable(gamma.names);
fi;
if IsBound(gamma.maximumClique) then
   delta.maximumClique:=Immutable(gamma.maximumClique);
fi;
if IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
   delta.minimumVertexColouring:=Immutable(gamma.minimumVertexColouring);
fi;
for i in [1..Length(delta.representatives)] do
   delta.adjacencies[i]:=Adjacency(gamma,delta.representatives[i]);
od;
return delta;
end);

BindGlobal("GeodesicsGraph",function(gamma,x,y)
#
# Returns the graph induced on the set of geodesics between 
# vertices  x  and  y,  but not including  x  or  y. 
# *** This function is only for simple  gamma.
#
local i,n,locx,geoset,H,laynumx,laynumy,w,g,h,rwx,rwy,gens,sch,orb,pt,im;
if not IsGraph(gamma) or not IsInt(x) or not IsInt(y) then 
   Error("usage: GeodesicsGraph( <Graph>, <Int>, <Int> )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
locx:=LocalInfo(gamma,x,0,y);
if locx.distance=-1 then
   Error("<x> not joined to <y>");
fi;
laynumx:=locx.layerNumbers;
laynumy:=LocalInfo(gamma,y,0,x).layerNumbers;
geoset:=[];
n:=locx.distance;
for i in [1..gamma.order] do 
   if laynumx[i]>1 and laynumy[i]>1 and laynumx[i]+laynumy[i]=n+2 then
      Add(geoset,i);
   fi;
od;
H:=ProbablyStabilizer(gamma.group,y);
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
rwx:=GRAPE_RepWord(gens,gamma.schreierVector,x);
rwy:=GRAPE_RepWord(gens,gamma.schreierVector,y);
g:=();
if rwx.representative=rwy.representative then
   for w in Reversed(rwx.word) do 
      g:=g/gens[w];
   od;
   for w in rwy.word do 
      g:=g*gens[w];
   od;
   pt:=y^g;
   sch:=[];
   orb:=[pt];
   sch[pt]:=();
   for i in orb do
      for h in GeneratorsOfGroup(H) do
  im:=i^h;
  if not IsBound(sch[im]) then
     sch[im]:=h;
     Add(orb,im);
  fi;
      od;
   od; 
   if IsBound(sch[x]) then
      i:=x;
      h:=();
      while i<>pt do
  h:=h/sch[i];
  i:=x^h;
      od;
      g:=g*h^-1;
   fi;
fi;
H:=ProbablyStabilizer(H,x);
if x^g=y and y^g=x then
   H:=ShallowCopy(GeneratorsOfGroup(H));
   Add(H,g);
   H:=Group(H,());
fi;
return InducedSubgraph(gamma,geoset,H);
end);

BindGlobal("IndependentSet",function(arg)
#
# Returns a (hopefully large) independent set (coclique) of  gamma=arg[1].
# The returned independent set will contain the (assumed) independent set  
# arg[2]  (default [])  and not contain any element of arg[3]
# (default [], in which case the returned independent set is maximal).
# An error is signalled if arg[2] and arg[3] have non-trivial intersection.
# A "greedy" algorithm is used, and the graph  gamma  must be simple.
#
local gamma,is,forbidden,i,j,k,poss,adj,mindeg,minvert,degs;
gamma:=arg[1];
if not IsBound(arg[2]) then
   is:=[];
else
   is:=SSortedList(arg[2]);
fi;
if not IsBound(arg[3]) then
   forbidden:=[];
else
   forbidden:=SSortedList(arg[3]);
fi;
if not (IsGraph(gamma) and IsSSortedList(is) and IsSSortedList(forbidden)) then 
   Error("usage: IndependentSet( <Graph> [, <List> [, <List> ]] )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if Length(Intersection(is,forbidden))>0 then
   Error("<is> and <forbidden> have non-trivial intersection");
fi;
if gamma.order=0 then 
   return [];
fi;
poss:=Difference([1..gamma.order],forbidden); 
SubtractSet(poss,is);
for i in is do
   SubtractSet(poss,Adjacency(gamma,i));
od;
#  is  contains the independent set so far.
#  poss  contains the possible new elements of the independent set.
degs:=[];
for i in poss do
   degs[i]:=Length(Intersection(Adjacency(gamma,i),poss));
od;
while poss <> [] do
   minvert:=poss[1];
   mindeg:=degs[poss[1]];
   for i in [2..Length(poss)] do
      k:=degs[poss[i]];
      if k < mindeg then
  mindeg:=k;
  minvert:=poss[i];
      fi;
   od;
   AddSet(is,minvert);
   RemoveSet(poss,minvert);
   adj:=Intersection(Adjacency(gamma,minvert),poss);
   SubtractSet(poss,adj); 
   for i in adj do
      for j in Intersection(poss,Adjacency(gamma,i)) do
  degs[j]:=degs[j]-1;
      od;
   od;
od;
return is;
end);

BindGlobal("CollapsedIndependentOrbitsGraph",function(arg)
#
# Given a subgroup  G=arg[1]  of the automorphism group of
# the graph  gamma=arg[2]  (assumed simple), this function returns 
# a graph  delta  defined as follows.  The vertices of  delta  are 
# those G-orbits of V(gamma) that are independent sets,
# and  x  is joined to  y  in  delta  iff  x union y  is *not* an
# independent set in  gamma.
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be a subgroup of 
# Aut(gamma) preserving the set of orbits of  G  on the vertices
# of  gamma  (for example, the normalizer of  G  in gamma.group). 
#
local G,gamma,N,orb,orbs,i,j,L,rel;
G:=arg[1];
gamma:=arg[2];
if IsBound(arg[3]) then
   N:=arg[3];
else
   N:=G;
fi;
if not IsPermGroup(G) or not IsGraph(gamma) or not IsPermGroup(N) then
   Error("usage: CollapsedIndependentOrbitsGraph( ",
  "<PermGroup>, <Graph> [, <PermGroup>] )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
orbs:=List(OrbitsDomain(G,[1..gamma.order]),Set);
i:=1;
L:=[];
rel:=[];
for orb in orbs do
  if Length(Intersection(orb,Adjacency(gamma,orb[1])))=0 then
      # an independent set is induced on  orb
      Add(L,orb);
      for j in [i+1..i+Length(orb)-1] do
  Add(rel,[i,j]);
      od;
      i:=i+Length(orb);
   fi;
od;
return QuotientGraph(InducedSubgraph(gamma,Concatenation(L),N),rel);
end);

BindGlobal("CollapsedCompleteOrbitsGraph",function(arg)
#
# Given a subgroup  G=arg[1]  of the automorphism group of
# the graph  gamma=arg[2]  (assumed simple), this function returns
# a graph  delta  defined as follows.  The vertices of  delta  are 
# those G-orbits of V(gamma) that are complete subgraphs,
# and  x  is joined to  y  in  delta  iff  x<>y  and  x union y  is a
# complete subgraph of  gamma.
# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be a subgroup of 
# Aut(gamma) preserving the set of orbits of  G  on the vertices
# of  gamma  (for example, the normalizer of  G  in gamma.group). 
#
local G,gamma,N;
G:=arg[1];
gamma:=arg[2];
if IsBound(arg[3]) then
   N:=arg[3];
else
   N:=G;
fi;
if not IsPermGroup(G) or not IsGraph(gamma) or not IsPermGroup(N) then
   Error("usage: CollapsedCompleteOrbitsGraph( ",
  "<PermGroup>, <Graph> [, <PermGroup>] )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
return 
   ComplementGraph(CollapsedIndependentOrbitsGraph(G,ComplementGraph(gamma),N));
end);

BindGlobal("GraphImage",function(gamma,perm)
#
# Returns the image  delta  of the graph  gamma,  under the permutation  perm,
# which must be a permutation of  [1..gamma.order].
#
local delta,i,perminv;
if not IsGraph(gamma) or not IsPerm(perm) then 
   Error("usage: GraphImage( <Graph>, <Perm> )");
fi;
if LargestMovedPoint(perm) > gamma.order then
   Error("<perm> must be a permutation of [1..<gamma>.order]");
fi;
delta:=NullGraph(Group(List(GeneratorsOfGroup(gamma.group),x->x^perm),()),
   gamma.order);
if HasSize(gamma.group) or HasStabChainMutable(gamma.group) then
   SetSize(delta.group,Size(gamma.group));
fi;
if IsBound(gamma.isSimple) then
   delta.isSimple:=gamma.isSimple;
else
   Unbind(delta.isSimple);
fi;
if IsBound(gamma.autGroup) then
   delta.autGroup:=Group(List(GeneratorsOfGroup(gamma.autGroup),x->x^perm),());
   if HasSize(gamma.autGroup) or HasStabChainMutable(gamma.autGroup) then
      SetSize(delta.autGroup,Size(gamma.autGroup));
   fi;
fi;
# if IsBound(gamma.canonicalLabelling) then
#    delta.canonicalLabelling:=gamma.canonicalLabelling*perm;
# fi;
perminv:=perm^-1;
delta.names:=Immutable(List([1..delta.order],i->VertexName(gamma,i^perminv)));
if IsBound(gamma.maximumClique) then
   delta.maximumClique:=Immutable(OnSets(gamma.maximumClique,perm)); 
fi;
if IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
   delta.minimumVertexColouring:=Immutable(List([1..delta.order],
      i->gamma.minimumVertexColouring[i^perminv]));
fi;
for i in [1..Length(delta.representatives)] do
   delta.adjacencies[i]:=
      OnSets(Adjacency(gamma,delta.representatives[i]^perminv),perm);
od;
return delta;
end);

BindGlobal("CompleteSubgraphsMain",function(gamma,kvector,allsubs,allmaxes,
                                      partialcolour,weightvectors,dovector)
#
# This function, not for the user, subsumes the tasks formerly 
# done by  CompleteSubgraphs  and  CompleteSubgraphsOfGivenSize. 
# These latter functions are now shells to check parameters and 
# to call this main function, which can also compute complete
# subgraphs with given vertex-weightvector sum. More precise details 
# are given below.
#
# Let  gamma  be a simple graph, and  kvector  an integer vector
# of dimension (i.e. a dense integer list of length)  d>=1,  with all 
# entries non-negative if d>1.
#
# The parameter  weightvectors  is then a list of length 
# gamma.order  of non-zero d-vectors of non-negative integers, 
# with the *weight-vector* (or *weightvector*) of a
# vertex  v  of  gamma  being  weightvectors[v],  and
# the  *weight*  of  v  being the sum of the entries of its
# weight-vector. Moreover, we assume that there is a group  GG  acting on
# the set of all integer d-vectors by permuting vector positions, such that: 
#
# (1) there is an epimorphism  theta : GG --> gamma.group,  and  

# (2) for all  v  in  Vertices(gamma)  and all  g  in  GG,  we have
#
#                weightvectors[v^((g)theta)] = weightvectors[v]^g
#
# (where the first action is OnPoints, and the second action is the assumed 
# one of  GG  on integer d-vectors). If d=1, we may take GG to be gamma.group,
# theta to be the identity map, and the action of GG on vector positions to
# be trivial.
#
# Note that, in particular, this implies that  Set(weightvectors)  
# is invariant under  GG,  and that the weight of a vertex is constant 
# over a  gamma.group  orbit of vertices.
#
# We assume that  kvector  is fixed by  GG,  and let  k=Sum(kvector).
#
# First, suppose that  kvector=[k],  with k<0. 
#
# Then this function returns a set  K  of complete subgraphs of  gamma, 
# with a complete subgraph being represented by the set of its vertices.
# If  allmaxes=true  then only  maximal complete subgraphs are returned, 
# and if  allmaxes=false  then arbitrary complete subgraphs are returned. 

# The parameter  allsubs  is used to control how many 
# complete subgraphs are returned.
# If  allsubs=1,  then  K  will contain (perhaps properly) 
# a set of  gamma.group  orbit-representatives of the maximal  
# (if allmaxes=true)  or of all (if allmaxes=false)  
# complete subgraphs of  gamma.  
# If  allsubs=2  then  K  will be (exactly) a set of  gamma.group  
# orbit-representatives of the maximal  (if allmaxes=true)  or all
# (if  allmaxes=false) complete subgraphs of  gamma  (this may be
# more expensive than when  allsubs=1).  
# If  allsubs=0,  then  K  will contain exactly one complete subgraph,
# which is guaranteed to be maximal if  allmaxes=true.
#
# The parameters  partialcolour,  weightvectors  and  dovector  
# are ignored if k<0.
#
# Now suppose that  k>=0.
#
# Then this function returns a set  K  of complete subgraphs of  gamma,
# each of which having vertex-weightvectors summing to  kvector.
# Such a complete subgraph is called a *solution* here. 
# A complete subgraph is represented by the set of its vertices. 
# Note that the set of all solutions is  gamma.group-invariant. 
#
# If  allmaxes=true  then only  maximal complete subgraphs  
# forming solutions are returned, and if  allmaxes=false  then 
# the returned solutions need not be maximal complete subgraphs. 

# The parameter  allsubs  is used to control how many solutions  
# are returned.  If  allsubs=1, 
# then  K  will contain (perhaps properly) a set of  gamma.group  
# orbit-representatives of all the solutions  (if allmaxes=false)  or 
# of the solutions that form maximal complete subgraphs  (if allmaxes=true).  
# If  allsubs=2  then  K  will be (exactly) a set of  gamma.group  
# orbit-representatives of all the solutions  (if allmaxes=false)  or 
# of the solutions that form maximal complete subgraphs  (if allmaxes=true)  
# (this may be more expensive than when  allsubs=1).  
# If  allsubs=0, then  K  will contain at most one element and will 
# contain one element iff  gamma   contains a solution,  unless  
# allmaxes=true,  in which case   K  will contain one element iff  gamma  
# contains a solution which forms a maximal complete subgraph  
# (in which case  K  will contain such a solution).
#
# The boolean parameter  partialcolour  determines whether
# or not partial proper vertex-colouring is used to try to cut
# down the search tree.  The default is true (employ this vertex-colouring).
#
# The parameter  dovector  must be a d-vector containing an ordering
# of  [1..d].  There is no harm (except perhaps for efficiency) in
# giving  dovector  the value  [1..d].
#
local IsFixedPoint,HasLargerEntry,k,smallorder,smallorder1,weights,weighted,
      originalG,originalgamma,includingallmaximalreps,zeroonevectorweighted, 
      CompleteSubgraphsSearch,K,clique,cliquenumber,chromaticnumber;

IsFixedPoint := function(G,point)
#
# This boolean function returns true iff  point  is a fixed-point of the 
# group  G  in its action  OnPoints.
#
return ForAll(GeneratorsOfGroup(G),x->point^x=point);
end;

HasLargerEntry := function(v,w)
#
# This boolean function assumes that v and w are equal-length integer vectors,
# and returns true iff v[i]>w[i] for some 1<=i<=Length(v).
#
local i;
for i in [1..Length(v)] do
   if v[i]>w[i] then
      return true;
   fi;
od;
return false;
end;

CompleteSubgraphsSearch := function(gamma,kvector,sofar,forbidden)
#
# This recursive function is called by  CompleteSubgraphsMain  to do all 
# the real work.  It is assumed that on the call from  CompleteSubgraphsMain,  
# gammma.names  is bound, and is equal to  [1..gamma.order]. 
#
# This function returns a dense list of distinct complete subgraphs of
# gamma,  each of which is given as a dense list of distinct vertex-names.
#
# The variables  smallorder,  smallorder1,  originalG,  
# allsubs,  allmaxes,  weights,  weightvectors,  weighted, 
# partialcolour,  dovector,  IsFixedPoint,  and  HasLargerEntry  
# are global.  (originalG  is the group of automorphisms 
# associated with the original graph.)  
#
# If  allsubs=2  then the returned complete subgraphs will be 
# (pairwise) inequivalent under gamma.group. 

# The parameter  sofar  is the set of vertices of the original graph 
# chosen "so far".  We assume that  kvector  is equal to the original
# kvector  passed to  CompleteSubgraphsMain  minus the sum of the 
# weightvectors of the elements in  sofar. 
#
# The parameter  forbidden  is a  gamma.group-invariant  set of
# vertex-names not in  sofar,  such that, for every element  f  in  forbidden, 
# all required solutions have already been found containing  sofar union {f}. 
# No returned clique will have a vertex in the given parameter  forbidden.
# The value of  forbidden  may be changed by this function.
#
# If  allsubs>0  then this function returns a list of complete 
# subgraphs which, when each of its elements is augmented by 
# the elements in  sofar,  is a list of solutions containing 
# a transversal of the distinct  originalG-orbits  of all the originally 
# required solutions (maximal complete or otherwise) which contain sofar, 
# except possibly some orbits containing a solution having an
# element in the given parameter  forbidden.
#
# If  allsubs=0  then this function returns (a list of) 
# at most one complete subgraph, and returns (a list of) one
# complete subgraph  c  if and only if  c union sofar  is a solution
# (and also a maximal complete subgraph if  allmaxes=true). 
#
# If  allsubs=2  or  allmaxes:
#    It is assumed that the set of vertex-names of  gamma  is the set 
#    of all vertices in the original graph adjacent to each element of  sofar.
#    It is also assumed that  gamma.group  (in its action on gamma.names)
#    is contained in the image of the stabilizer in  originalG  of the set  
#    sofar (in that group's action on  gamma.names), with equality if  
#    allsubs=2.
#
# We will be attempting the possible ways of adding 
# a vertex(-name)  v  to  sofar,  such that  

#     weightvectors[names[v]][doposition]<>0, 
#
# where  doposition  is a heuristically chosen position 
# of a non-zero element of  kvector.  Currently, we simply take  
#           
#      doposition:=First(dovector,x->kvector[x])<>0);
#

# We "dynamically" order the search tree, as described in:
# W. Myrvold, T. Prsa and N. Walker, A Dynamic programming approach
# for timing and designing clique algorithms, Algorithms and Experiments
# (ALEX '98): Building Bridges Between Theory and Applications, 1998,
# pp. 88-95.
#
local k,n,i,j,delta,adj,rep,a,b,ans,ans1,ans2,names,W,H,HH,newsofar,
      G,orb,kk,ll,mm,active,nadj,verticesremoved,J,doposition,
      A,nactive,nactivevector,wt,indorbwtsum,CompleteSubgraphsSearch1;

CompleteSubgraphsSearch1 := function(mask,kvector,forbidmask)
#
# This function does the work of  CompleteSubgraphsSearch,   
# but assuming the group associated to the graph is trivial.
#
# The parameters  mask  and  forbidmask  are boolean lists of length  n,  
# and the global variable  A  has value an  n x n  adjacency matrix 
# for a graph  gamma  (given as a length  n  list of boolean lists).  
# The actual graph in which we are determining complete subgraphs
# is the induced subgraph  delta  of  gamma  on the 
# vertices  i  for which  mask[i]=true, and we are determining 
# complete subgraphs of  delta  containing no vertex  j
# for which forbidmask[j]=true.  We assume that (as sets),  
# forbidmask  is a subset of mask, and that if  allmaxes=false  then
# forbidmask  is the empty set. 
#
# The variables n,  A,  names,  allmaxes,  allsubs,  partialcolour, 
# weights,  weightvectors,  weighted,  zeroonevectorweighted,  dovector,  
# and  HasLargerEntry are global.
# The parameter  mask  may be changed by this function, and if 
# allmaxes=true  then  forbidmask  may be changed by this function.
#
local k,active,activemask,a,b,c,col,verticesremoved,i,j,ans,ans1,kk,ll,mm,
      vertices,nactive,nactivevector,wt,wtvector,cw,cwsum,endconsider,nadj,
      doposition,minptr;

activemask:=DifferenceBlist(mask,forbidmask);
active:=ListBlist([1..n],activemask);
IsSSortedList(active);
k:=Sum(kvector);
if k=0 or (k<0 and active=[]) then
   if allmaxes and SizeBlist(mask)>0 then
      # We are only looking for maximal complete subgraphs, 
      # but here the complete subgraph of size 0 is *not* maximal.
      return [];
   else 
      # allmaxes=false or there are no vertices
      return [[]];
   fi;
fi;
nactive:=Sum(weights{names{active}});
if nactive<k then 
   # in particular, if nactive=0 then
   return [];
fi;
nactivevector:=ShallowCopy(Sum(weightvectors{names{active}}));
# (ShallowCopy since the value of nactivevecter may be changed)
if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
   return [];
fi;
# now we have  nactive>0,  and either  k<0  or  nactive >= k > 0.
vertices:=ListBlist([1..n],mask);
IsSSortedList(vertices);
repeat
   nadj := [];  # nadj[j] will record the number of active vertices adjacent
                # to  active[j].
   verticesremoved := false;
   for j in [1..Length(active)] do
      i:=active[j];
      b:=IntersectionBlist(activemask,A[i]);
      nadj[j]:=SizeBlist(b);
      if k>=0 then
         if weighted then
     ll:=Sum(weights{ListBlist(names,b)});
         else
     ll:=nadj[j];
         fi;
         wt:=weights[names[i]];
         wtvector:=weightvectors[names[i]];
         mm:=HasLargerEntry(wtvector,kvector); 
         if ll+wt<k or (mm and (not allmaxes)) then
            # eliminate vertex i  
            verticesremoved:=true;
            mask[i]:=false;
            forbidmask[i]:=false;  
            activemask[i]:=false;
            nactive:=nactive-wt;
            AddRowVector(nactivevector,wtvector,-1);
            if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
               return [];
            fi;
         elif mm then
            # allmaxes=true so we forbid vertex i, but don't eliminate it 
            verticesremoved:=true;
            forbidmask[i]:=true;
            activemask[i]:=false;
            nactive:=nactive-wt;
            AddRowVector(nactivevector,wtvector,-1);
            if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
               return [];
            fi;
         fi;
      fi;
   od;
   if verticesremoved then
      # Update  active  and  vertices.
      # At this point we know that  nactive>=k>0, and that no entry 
      # of  kvector  is greater than the corresponding entry of  nactivevector. 
      active:=ListBlist([1..n],activemask);
      IsSSortedList(active);
      vertices:=ListBlist([1..n],mask);
      IsSSortedList(vertices);
   fi;
until not verticesremoved;
# At this point we know that  k<0  or  nactive>=k>0, and if  k>0,  that no 
# entry of  kvector  is greater than the corresponding entry of  nactivevector. 
if nactive=k and Length(active)=Length(vertices) then
   # k>0, no forbidden vertices, and we are down to a required solution
   return [names{active}];
fi;
kk:=Length(active)-1;
if ForAll(nadj,x->x=kk) then
   # The induced subgraph on the active vertices is a complete subgraph
   # with vertex-weight sum >= k  (we may have  k<0).
   if Length(vertices)>Length(active) and (k<0 or nactive=k) then
      # Possible solution, but at least one
      # vertex is forbidden (so also allmaxes=true).
      ll:=IntersectionBlist(IntersectionBlist(List(active,x->A[x])),mask);
      if SizeBlist(ll)=0 then
          # the complete subgraph induced on the active vertices is maximal
          return [names{active}];
      else
          # the complete subgraph induced on the active vertices is not maximal
          return [];
      fi;
   elif k<0 then
      # no forbidden vertices here
      if allmaxes or allsubs=0 then
         return [names{active}];
      else
          return Combinations(names{active});
      fi;
   else
      # k>0  and  nactive>k  here, and so each maximal complete 
      # subgraph of vertex-weight-sum  k  contains a forbidden vertex
      if allmaxes then 
         return [];
      else 
         if not weighted then 
            if allsubs=0 then
               return [names{active{[1..k]}}];
            else 
               return Combinations(names{active},k); 
            fi;
         fi;
      fi;
   fi;
fi;
#
# Now determine  doposition. 
#
if not zeroonevectorweighted then
   # Use the standard heuristic.
   doposition:=First(dovector,x->kvector[x]<>0);
else
   # The weight-vectors have dimension > 1 and 
   # all weight-vector entries are <= 1. 
   # Use the alternative heuristic.
   doposition:=0;
   for i in [1..Length(kvector)] do
      if kvector[i]<>0 then
         if doposition=0 or nactivevector[i]<nactivevector[doposition] then
            doposition:=i;
         fi;
      fi;
   od;
fi;
#
# Now order the vertices in active for processing.
#
endconsider:=Length(active);
#
# Begin by pushing active indices from which we do not need to search 
# beyond  endconsider. 
#
if (allmaxes and Length(kvector)=1) or Length(kvector)>1 then
   if Length(kvector)=1 then
      # allmaxes=true here
      mm:=Difference(vertices,active);
      if mm=[] then
         mm:=A[active[1]];
      else
         mm:=A[mm[1]];
      fi;
   fi;
   i:=1;
   while i<=endconsider do
      if (Length(kvector)=1 and mm[active[i]]) or (Length(kvector)>1 and 
        weightvectors[names[active[i]]][doposition]=0) then
         if i<endconsider then
            a:=active[endconsider];
            active[endconsider]:=active[i];
            active[i]:=a;
            nadj[i]:=nadj[endconsider];
         fi;
         endconsider:=endconsider-1;
      else
         i:=i+1;
      fi;
   od;
fi;
#
# Now order the elements in active{[1..endconsider]}, and the corresponding 
# elements of nadj.
#
for i in [1..endconsider] do
   minptr:=i;
   for j in [i+1..endconsider] do
      if nadj[j]<nadj[minptr] then
         minptr:=j;
      fi;
   od; 
   a:=active[i];
   active[i]:=active[minptr];
   active[minptr]:=a;
   a:=nadj[i];
   nadj[i]:=nadj[minptr];
   nadj[minptr]:=a;
   mm:=A[active[i]];
   for j in [i+1..endconsider] do
      if mm[active[j]] then
         nadj[j]:=nadj[j]-1;
      fi;
   od;
od;
if k>=0 and partialcolour then 
   # We do (perhaps partial) proper vertex-colouring.
   col:=[];
   cw:=[]; # cw[j] will record the largest weight (entry) in the doposition of 
           # (a weightvector of) a vertex having colour j
   cwsum:=0;
   mm:=0;  # max. colour used so far
   if Length(kvector)>1 then
      ll:=endconsider;
   else
      ll:=Length(active);
   fi;
   for i in Reversed([1..ll]) do  # col[i] := colour of active[i]  
      c:=BlistList([1..mm+1],[]);
      b:=A[active[i]];
      for j in [i+1..ll] do
         if b[active[j]] then
            c[col[j]]:=true;
         fi;
      od;
      j:=1;
      while c[j] do
         j:=j+1;
      od;
      col[i]:=j;
      wt:=weightvectors[names[active[i]]][doposition];
      if j>mm then
         mm:=j;
         cwsum:=cwsum+wt;
         cw[mm]:=wt;
      elif cw[j]<wt then
         cwsum:=cwsum+(wt-cw[j]);
         cw[j]:=wt;
      fi;
      if cwsum>=kvector[doposition] then
         # stop colouring      
         if endconsider>i then
            endconsider:=i;
         fi;
         break;
      fi;
   od;
   if cwsum < kvector[doposition] then 
      # there is no solution 
      return [];
   fi;
fi;
if k<0 and (not allmaxes) then
   ans:=[[]];
   if allsubs=0 then
      return ans;
   fi;
else
   ans:=[];
fi;
for i in active{[1..endconsider]} do
   wtvector:=weightvectors[names[i]];
   ans1:=CompleteSubgraphsSearch1(IntersectionBlist(mask,A[i]),
                 kvector-wtvector,
                 IntersectionBlist(forbidmask,A[i]));
   if Length(ans1)>0 then
      for a in ans1 do
         Add(a,names[i]);
         Add(ans,a);
      od;
      if allsubs=0 then
         return ans;
      fi;
   fi;
   AddRowVector(nactivevector,wtvector,-1);
   if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
      break;
   fi;
   if allmaxes then 
      forbidmask[i]:=true;
   else
      mask[i]:=false;
   fi;
od;
return ans;
end;

#
# begin  CompleteSubgraphsSearch
#
k:=Sum(kvector);
n:=gamma.order;
if k=0 or (k<0 and n=Length(forbidden)) then
   if allmaxes and n>0 then
      # We are only looking for maximal complete subgraphs, 
      # but here the complete subgraph of size 0 is *not* maximal.
      return [];
   else 
      # allmaxes=false or there are no vertices 
      return [[]];
   fi;
fi;
names:=gamma.names;
active:=Filtered([1..n],x->not (names[x] in forbidden));
IsSSortedList(active);
nactive:=Sum(weights{names{active}});
if nactive<k then 
   # in particular, if nactive=0 then
   return [];
fi;
nactivevector:=ShallowCopy(Sum(weightvectors{names{active}}));
# (ShallowCopy since the value of nactivevecter may be changed)
if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
   return [];
fi;
# now k<0 or nactive >= k > 0.
G:=gamma.group;
if IsTrivial(G) or ((not weighted) and Size(G)<=smallorder1) then
   # Use the specialized function  CompleteSubgraphsSearch1, 
   # which works as if the group associated to the graph is trivial. 
   if (not allmaxes) and forbidden<>[] then 
      # strip out the forbidden vertices.
      gamma:=InducedSubgraph(gamma,active,G);
      n:=gamma.order;
      names:=gamma.names;
      active:=[1..n];
   fi;
   A:=List([1..n],i->BlistList([1..n],Adjacency(gamma,i)));
   # So now  A  is the bit-adjacency-matrix of  gamma.
   ans1:=CompleteSubgraphsSearch1(BlistList([1..n],[1..n]), kvector,
            BlistList([1..n],Difference([1..n],active)));
   Unbind(A); # A is no longer needed
   if Length(ans1)<=1 or IsTrivial(gamma.group) then
      # no isomorph rejection is required
      return ans1;
   fi;
   # Otherwise, perform isomorph rejection using explicit orbits
   # (even if  allsubs=1).
   # First, set up a translation vector  W  from vertex-names 
   # to vertices of  gamma.
   W:=[];
   for i in [1..Length(names)] do 
      W[names[i]]:=i; 
   od;
   ans1:=List(ans1,x->Set(W{x}));
   ans1:=List(Orbits(gamma.group,ans1,OnSets),x->names{x[1]});
   return ans1;
fi;
#
# Now handle the general case.
#
J:=Filtered([1..Length(gamma.representatives)],
            x->gamma.representatives[x] in active);
IsSSortedList(J);
nadj:=[]; # nadj[i]  will store the number of active vertices adjacent 
          # to  gamma.representatives[J[i]]
verticesremoved:=false;
for i in [1..Length(J)] do
   rep:=gamma.representatives[J[i]];
   a:=gamma.adjacencies[J[i]];
   if forbidden<>[] then
      a:=Filtered(a,x->not (names[x] in forbidden)); 
   fi;
   nadj[i]:=Length(a);
   if k>=0 then
      if weighted then
         ll:=Sum(weights{names{a}});
      else
         ll:=nadj[i];
      fi;
      if ll+weights[names[rep]] < k
            or HasLargerEntry(weightvectors[names[rep]],kvector) then  
         # forbid the vertex-orbit containing rep 
         verticesremoved:=true;
         UniteSet(forbidden,names{Orbit(G,rep)});
      fi;
   fi;
od;
if verticesremoved then
   return CompleteSubgraphsSearch(gamma,kvector,sofar,forbidden);
fi;
# At this point,  active  is the set of non-forbidden vertices,
# and  k<0  or  nactive>=k>0.  Moreover, if  k>0,  then no
# entry of  kvector  is greater than the corresponding entry of  nactivevector. 
if nactive=k and (not allmaxes or forbidden=[]) then
   # k>0  and we are down to a complete graph on active 
   # vertices which forms a required solution.
   return [names{active}];
fi;
kk:=Length(active)-1;
if ForAll(nadj,x->x=kk) then
   # The induced subgraph on the active vertices is a complete subgraph
   # with vertex-weight sum >= k (we may have  k<0).
   if allmaxes then
      if k>=0 and nactive>k then
         # any maximal complete solution subgraph must contain 
         # a forbidden vertex
         return [];
      else 
         # k<0 or nactivevector=kvector.
         # We now check whether any forbidden vertex in 
         # gamma.representatives  is joined to all active vertices. 
         for i in Difference([1..Length(gamma.representatives)],J) do
            if IsSubset(gamma.adjacencies[i],active) then
               # Each required maximal complete subgraph contains a 
               # forbidden vertex.  
               return [];
            fi; 
         od;
         # At this point we know that the complete subgraph induced on the 
         # active vertices is maximal.
         return [names{active}];
      fi;
   fi;
   # at this point, allmaxes=false and (nactive>k or k<0).
   if allsubs=0 then 
      if k<0 then 
         return [names{active}];
      elif not weighted then
         return [names{active{[1..k]}}];
      fi;
   fi;
fi;
if allsubs=2 then
   # set up translation vector  W  from vertex-names to vertices (of gamma).
   W:=[];
   for i in [1..Length(names)] do 
      W[names[i]]:=i; 
   od;
fi;
# next initialize ans
if k<0 and (not allmaxes) then
   ans:=[[]];
   if allsubs=0 then
      return ans;
   fi;
else
   ans:=[];
fi;
if allmaxes and Length(kvector)=1 then
   mm:=First(Difference([1..Length(gamma.adjacencies)],J),
               x->IsFixedPoint(gamma.group,gamma.representatives[x])); 
   if mm<>fail then
       mm:=gamma.adjacencies[mm];
   else 
      mm:=First(J,x->IsFixedPoint(gamma.group,gamma.representatives[x])); 
      if mm<>fail then
         mm:=gamma.adjacencies[mm];
      else
         mm:=[];
      fi;
   fi;
   if mm<>[] then
      #
      # We will not search from any vertex in the  gamma.group-invariant 
      # set  mm,  since Length(kvector)=1,  allmaxes=true,  and  mm  is the 
      # adjacency of a single (heuristically chosen) vertex, and so
      # no solution can consist entirely of elements of  mm. 
      # 
      ll:=Filtered([1..Length(J)],x->not (gamma.representatives[J[x]] in mm));
      J:=J{ll};
      nadj:=nadj{ll};
   fi;
else
   mm:=[];
fi;
indorbwtsum:=0;
doposition:=First(dovector,x->kvector[x]<>0); 
for j in [1..Length(J)] do 
   i:=1;
   for kk in [2..Length(J)] do 
      if nadj[kk]<nadj[i] then
         i:=kk;
      fi;
   od;
   nadj[i]:=n;
   rep:=gamma.representatives[J[i]];
   adj:=gamma.adjacencies[J[i]];
   orb:=SSortedList(Orbit(G,rep));
   #  wt  will record the maximum entry in doposition of a vector in  orb.
   if Length(kvector)=1 then
      wt:=weightvectors[names[rep]][1]; 
      # wt>0 and does not depend on the orbit rep.
   else
      wt:=0;
      for a in orb do 
         kk:=weightvectors[names[a]][doposition];
         if kk>wt or (a=rep and kk=wt) then
            # these statements are executed at least once
            wt:=kk;
            b:=a;
         fi;
      od;
      if b<>rep then
         rep:=b;
         adj:=Adjacency(gamma,rep);
       fi;
   fi;
   if wt<>0 then
      # 
      # We consider searching for solutions containing  rep.
      # 
      # However, if  k>=0  and  mm=[]  we shall not search from any 
      # vertex in certain independent orbits, such that the sum  
      # of the  wt's  for these orbits is less than  kvector[doposition].
      # This is because no solution can be made from vertices coming 
      # only from these independent orbits, together with those orbits
      # with  wt=0. (Note that if  wt=0  then we must have  
      # Length(kvector)>1,  and so  k>=0,  mm=[].)
      # 
      if k>=0 and Length(mm)=0 and indorbwtsum+wt < kvector[doposition] 
                           and Length(Intersection(orb,adj))=0 then
         #
         # Ignore the independent (active) orbit  orb,  and add  wt  to the 
         # running total  indorbwtsum.
         #
         indorbwtsum:=indorbwtsum+wt;
      else 
         newsofar:=Union(sofar,[names[rep]]);
         if allsubs<>2 and (not allmaxes) then
            # We can strip out all forbidden vertices since in this case:
            #   (1) we are stabilizing each successive sofar with 
            #       (a constituent image of) a subgroup of 
            #       the previous stabilizer of sofar, and
            #       so the set of non-forbidden vertices will *always* be 
            #       invariant under further  gamma.groups;  
            #   (2) we need not check whether our complete subgraphs are maximal
            delta:=InducedSubgraph(gamma,
                                   Filtered(adj,x->not (names[x] in forbidden)),
                                   ProbablyStabilizer(gamma.group,rep));
            ans1:=CompleteSubgraphsSearch(delta,
                     kvector-weightvectors[names[rep]],newsofar,[]);
         elif allsubs<>2 then
            delta:=InducedSubgraph(gamma,adj,
                                   ProbablyStabilizer(gamma.group,rep));
            ans1:=CompleteSubgraphsSearch(delta,
                     kvector-weightvectors[names[rep]],newsofar,
                     Intersection(delta.names,forbidden));
         else
            # allsubs=2 
            delta:=InducedSubgraph(gamma,adj,Stabilizer(gamma.group,rep));
            HH:=Stabilizer(originalG,newsofar,OnSets);
            if not IsFixedPoint(HH,names[rep]) then 
               H:=Action(HH,names{adj},OnPoints);
               delta:=NewGroupGraph(H,delta);
               ans1:=CompleteSubgraphsSearch(delta,
                        kvector-weightvectors[names[rep]],newsofar,
                        Union(Orbits(HH,Intersection(delta.names,forbidden))));
            else
               ans1:=CompleteSubgraphsSearch(delta,
                        kvector-weightvectors[names[rep]],newsofar,
                        Intersection(delta.names,forbidden));
            fi; 
         fi;
         if Length(ans1)>0 then
            for a in ans1 do
               Add(a,names[rep]);
            od;
            if allsubs=0 then
                return ans1;
            fi;
            if allsubs<>2 or Length(ans1)=1 or IsFixedPoint(gamma.group,rep) then
               # isomorph rejection is unnecessary
               for a in ans1 do
                  Add(ans,a);
               od;
            elif Size(gamma.group)<=smallorder then
               # perform isomorph rejection using explicit orbits
               ans1:=List(ans1,x->Set(W{x}));
               ans1:=List(Orbits(gamma.group,ans1,OnSets),x->names{x[1]});
               for a in ans1 do
                  Add(ans,a);
               od;
            else
               # perform isomorph rejection using SmallestImageSet
               ans2:=List(ans1,x->
                 SmallestImageSet(gamma.group,Set(W{x}))); 
        SortParallel(ans2,ans1);  
        Add(ans,ans1[1]);
               for a in [2..Length(ans1)] do
    if ans2[a]<>ans2[a-1] then
                     # new  gamma.group  orbit representative
                     Add(ans,ans1[a]);
                  fi;
               od;
            fi;
         fi;
         if j < Length(J) then
            AddRowVector(nactivevector,Sum(weightvectors{names{orb}}),-1);
            if HasLargerEntry(kvector,nactivevector) then
               break;
            fi;
            for kk in [1..Length(J)] do
               if nadj[kk]<>n then
                  adj:=gamma.adjacencies[J[kk]];
                  for a in orb do
                     if a in adj then 
                        nadj[kk]:=nadj[kk]-1;
                     fi;
                  od;
               fi;
            od;
            UniteSet(forbidden,names{orb});
         fi;
      fi;
   fi;
od;
return ans;
end;

#
# begin  CompleteSubgraphsMain
#
# Minimal checking of parameters since this function should only 
# be called internally or by experts.
#
if not (IsGraph(gamma) and IsList(kvector) and IsInt(allsubs) and
        IsBool(allmaxes) and IsBool(partialcolour) and
        IsList(weightvectors) and IsList(dovector)) then
   Error("usage: CompleteSubgraphsMain( <Graph>, <List>, <Int>, <Bool>, <Bool>, <List>, <List>)");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
smallorder:=8; # to try to optimize isomorph rejection. 
# If allsubs=2, we perform isomorph rejection via explicit orbits 
# on cliques when the group associated with the graph under 
# consideration has  order<=smallorder. 
smallorder1:=4; # to try to optimise when  CompleteSubgraphsSearch1  
# is used for unweighted graphs. 
# In  CompleteSubgraphsSearch,  if the graph under consideration 
# is unweighted, and the group associated with that graph 
# has  order <= smallorder1,  then we use  CompleteSubgraphsSearch1
# and perform isomorph rejection via explicit orbits on cliques.
#
originalgamma:=gamma;
originalG:=gamma.group;
gamma:=ShallowCopy(gamma);
gamma.names:=Immutable([1..gamma.order]);
k:=Sum(kvector);
if k<0 then
   # We are computing complete subgraphs (not of given size).
   if Length(kvector)<>1 then
      Error("cannot have Sum(<kvector>)<0 if Length(<kvector>)<>1");
   fi;
   includingallmaximalreps:=(allsubs in [1,2]); 
   partialcolour:=false;
   weightvectors:=List([1..gamma.order],x->[1]);
   weights:=ListWithIdenticalEntries(gamma.order,1); 
   weighted:=false;
   dovector:=[1];
else
   includingallmaximalreps:=false; 
   weights:=List(weightvectors,x->Sum(x));
   weighted:=not ForAll(weightvectors,x->x=[1]);
   if weighted and ForAll(weights,x->x=weights[1]) 
               and k mod weights[1] <> 0 then
      # there is no solution
      return [];
   fi; 
fi;
if not weighted and k>=0 then
   if IsBound(gamma.maximumClique) then
      cliquenumber:=Length(gamma.maximumClique);
      if k>cliquenumber then
         # gamma has no clique of size k.
         return [];
      fi; 
      if allsubs=0 and (not allmaxes or k=cliquenumber) then
         return [gamma.maximumClique{[1..k]}]; 
      fi; 
   elif IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
      chromaticnumber:=Length(Set(gamma.minimumVertexColouring));
      if k>chromaticnumber then
         # gamma has no clique of size k.
         return [];
      fi; 
   fi;
   if allsubs=0 and IsBound(gamma.autGroup) and
      not IsCompleteGraph(gamma) and not IsNullGraph(gamma) and
      Size(gamma.group)<Size(gamma.autGroup) then
      # Make use of the full automorphism group of  gamma.
      gamma:=NewGroupGraph(gamma.autGroup,gamma);
   fi;
fi;
zeroonevectorweighted:=weightvectors<>[] and Length(weightvectors[1])>1 and
   ForAll(weightvectors,x->ForAll(x,y->y<=1));
K:=CompleteSubgraphsSearch(gamma,kvector,[],[]);
for clique in K do
   Sort(clique); 
od;
Sort(K);
if not weighted and not IsBound(originalgamma.maximumClique) then 
   if includingallmaximalreps then 
      #  K  contains a maximum clique of  originalgamma.
      cliquenumber:=Maximum(List(K,Length));
      originalgamma.maximumClique:=Immutable(First(K,x->Length(x)=cliquenumber));
   elif IsBound(originalgamma.minimumVertexColouring) then 
      chromaticnumber:=Length(Set(originalgamma.minimumVertexColouring));
      if ForAny(K,x->Length(x)=chromaticnumber) then
         cliquenumber:=chromaticnumber;
         originalgamma.maximumClique:=Immutable(First(K,x->Length(x)=cliquenumber));
      fi;
   fi;
fi; 
return K;
end);

BindGlobal("GCompleteSubgraphsMain",function(G,gamma,kvector,allsubs,allmaxes,
                                       partialcolour,weightvectors,dovector)
#
# This function, not for the user, does what CompleteSubgraphsMain
# does, but with the additional (helpful) constraint that every 
# returned clique is G-invariant, where the additional parameter
# G is a given subgroup of gamma.group.

# Some notes:
#
# When  G  is trivial, the return value of this function is 
# that specified by  CompleteSubgraphsMain  (without the parameter G). 
#
# If  Length(<kvector>) <> 1  then  G  must be trivial. 
#
# If  G  is *not* trivial and  allsubs=1,  then the
# returned set of cliques will be (exactly) a set of
# Normalizer(gamma.group,G)-orbit representatives of the 
# required cliques.
#
# If  allsubs=2  then the set of G-invariant cliques returned 
# satisfying the user-specified properties are classified
# up to the action of gamma.group. 
#
# If  allmaxes=true  the constraint holds that a returned
# G-invariant clique must be maximal *in gamma*.

local IsClique,IsCliqueMaximal,
   delta,delta_weightvectors,K,clique,A,L,S,smallest;

IsClique := function(simplegraph,vertexsubset)
#
# Assumes that <simplegraph> is a simple graph and that <vertexsubset>
# is a subset of the vertices of this graph. This function then returns 
# `true' if <vertexsubset> is a clique of <simplegraph>, and `false' if not.
#
if not IsSet(vertexsubset) then
   Error("<vertexsubset> must be a set");
fi;
return ForAll(vertexsubset,x->
   Size(Intersection(Adjacency(simplegraph,x),vertexsubset))=Length(vertexsubset)-1);
end;

IsCliqueMaximal := function(simplegraph,clique)
#
# Assumes that <simplegraph> is a simple graph and that <clique>
# is a clique of this graph. This function then returns `true' if 
# <clique> is a maximal clique of <simplegraph>, and `false' if not.
#
if simplegraph.order=0 then
   return true;
elif clique=[] then
   return false;
else
   return Intersection(List(clique,x->Adjacency(simplegraph,x)))=[]; 
fi;
end;

if IsTrivial(G) then 
   return CompleteSubgraphsMain(gamma,kvector,allsubs,allmaxes,
             partialcolour,weightvectors,dovector);
elif Length(kvector)<>1 then
   Error("must have Length(<kvector>)=1 if <G> is non-trivial");
elif not IsSubgroup(gamma.group,G) then
   Error("<G> not a subgroup of <gamma>.group");
fi;
gamma:=ShallowCopy(gamma);
AssignVertexNames(gamma,[1..gamma.order]);
delta:=CollapsedCompleteOrbitsGraph(G,gamma,Normalizer(gamma.group,G));
if Length(kvector)=1 and kvector[1]<0 then
   delta_weightvectors:=List([1..delta.order],i->[1]);
else 
   # computing cliques of given size
   delta_weightvectors:=
      List([1..delta.order],i->Sum(weightvectors{delta.names[i]}));
fi;
if allsubs=0 then
   K:=CompleteSubgraphsMain(delta,kvector,0,allmaxes,true,delta_weightvectors,dovector);
   if K=[] then
      return [];
   fi;
   clique:=Union(List(K[1],y->VertexName(delta,y)));
   if not IsClique(gamma,clique) then
      Error("<clique> is not a clique of <gamma>");
   fi;
   if not allmaxes or IsCliqueMaximal(gamma,clique) then
      return [clique];
   fi;
fi; 
K:=CompleteSubgraphsMain(delta,kvector,2,allmaxes,true,delta_weightvectors,dovector);
K:=Set(K,x->Union(List(x,y->VertexName(delta,y))));
if not ForAll(K,x->IsClique(gamma,x)) then
   Error("not all elements of <K> are cliques of <gamma>");
fi;
if allmaxes then
   if allsubs=0 then
      # Did we find a maximal clique of gamma?
      clique:=First(K,x->IsCliqueMaximal(gamma,x));
      if clique=fail then
         return [];
      else
         return [clique];
      fi;
   fi;
   K:=Filtered(K,x->IsCliqueMaximal(gamma,x));
fi;
if allsubs<>2 or Length(K)<=1 or IsNormal(gamma.group,G) then
   # No further gamma.group-equivalence checks are required.
   return K;
fi;
#
# Now perform any gamma.group-isomorph rejection which is not already 
# known to have been performed by the normalizer in gamma.group of G. 
#
L:=[];
S:=[];
for clique in K do
   A:=Stabilizer(gamma.group,clique,OnSets);
   if Size(G)=Size(A) or IsCyclic(A) or
      (Gcd(Size(G),Size(A)/Size(G))=1 and (IsSupersolvableGroup(G) or IsSolvableGroup(A))) then 
      # G is a "friendly" subgroup of A.
      # See: L.H. Soicher, On classifying objects with specified 
      # groups of automorphisms, friendly subgroups, and Sylow tower 
      # groups, Port. Math. 74 (2017), 233-242,  and
      # P. Hall, Theorems like Sylow's, Proc. London Math. Soc. (3) 6
      # (1956), 286-304.
      # It follows that isomorph-rejection of gamma.group-images 
      # of  clique  has already been handled by the normalizer
      # in gamma.group of G, and so no further isomorph-rejection 
      # (using gamma.group) is needed w.r.t.  clique.
      Add(L,clique);
   else
      smallest:=SmallestImageSet(gamma.group,clique,A);
      if not (smallest in S) then 
         # New isomorphism class representative.
         AddSet(S,smallest);
         Add(L,clique);
      fi;
   fi;
od;
return L;
end);

BindGlobal("CompleteSubgraphsOfGivenSize",function(arg)
#
# Interface to GCompleteSubgraphsMain.
#
local gamma,k,kvector,allsubs,allmaxes,partialcolour,weights,weightvectors,G,i;
if not (Length(arg) in [2..7]) then
   Error("must have 2, 3, 4, 5, 6 or 7 parameters");
fi;
if IsPermGroup(arg[1]) then
   G:=arg[1];
   for i in [1..Length(arg)-1] do
      arg[i]:=arg[i+1];
   od;
   Unbind(arg[Length(arg)]);
else
   if Length(arg)>6 then
      Error("too many parameters");
   fi;
   G:=Group(());
fi;
gamma:=arg[1];
k:=arg[2];
if IsBound(arg[3]) then
   allsubs:=arg[3];
else
   allsubs:=1;
fi;
if allsubs=false then
   allsubs:=0;
elif allsubs=true then
   allsubs:=1;
elif not (allsubs in [0,1,2]) then
   Error("<allsubs> must be boolean or in [0,1,2]");
fi;
if IsBound(arg[4]) then
   allmaxes:=arg[4];
else 
   allmaxes:=false;
fi;
if IsBound(arg[5]) then
   partialcolour:=arg[5];
else 
   partialcolour:=true;
fi;
if IsRat(partialcolour) then
   partialcolour:=true;  # for backward compatibility
fi;
if not ( IsGraph(gamma) and (IsInt(k) or IsList(k)) 
         and IsBool(allmaxes) and IsBool(partialcolour)
         and (not IsBound(arg[6]) or IsList(arg[6])) ) then
   Error("usage: CompleteSubgraphsOfGivenSize( [ <PermGroup>, ] ",
         "<Graph>, <Int> or <List> [, <Int> or <Bool> [, <Bool> ",
         "[, <Bool> or <Rat> [, <List> ]]]] )");
fi;
if IsInt(k) then
   kvector:=[k];
else
   kvector:=k;
fi;
if Length(kvector)=0 or ForAny(kvector,x->x<0) then
   Error("<kvector> must be a non-empty list of non-negative integers");
fi;
if Length(kvector)<>1 and not IsTrivial(G) then
   Error("must have Length(<kvector>)=1 if <G> is non-trivial");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then 
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if IsBound(arg[6]) then
   weights:=arg[6];
   if Length(weights)<>gamma.order then
      Error("<weights> not of length <gamma>.order");
   fi;
   if Length(weights)>0 and IsInt(weights[1]) then
      if ForAny(weights,w->not IsInt(w) or w<=0) then
          Error("all weights must be positive integers (or all lists)");
      fi;
      if ForAny(GeneratorsOfGroup(gamma.group),g->
         ForAny([1..gamma.order],i->weights[i^g]<>weights[i])) then
         Error("integer vertex-weights not <gamma>.group-invariant");
      fi;
      weightvectors:=List(weights,x->[x]);
   else
      weightvectors:=weights;
   fi;
else
   weightvectors:=List([1..gamma.order],x->[1]);
fi;
if ForAny(weightvectors,x->not IsList(x) or Length(x)<>Length(kvector)) then
   Error("Each weight-vector must be a list of the same length as <kvector>");
elif ForAny(weightvectors,x->ForAny(x,y->not IsInt(y) or y<0)
        or ForAll(x,y->y=0)) then
   Error("Each weight-vector must be a ",
      "non-zero vector of non-negative integers");
fi;
if not IsSubgroup(gamma.group,G) then
   Error("<G> must be a subgroup of <gamma>.group");
fi;
return GCompleteSubgraphsMain(G,gamma,kvector,allsubs,allmaxes,partialcolour,
          weightvectors,[1..Length(kvector)]);
end);

BindGlobal("CliquesOfGivenSize",CompleteSubgraphsOfGivenSize);

BindGlobal("CompleteSubgraphs",function(arg)
#
# Interface to  GCompleteSubgraphsMain. 
#
local gamma,k,allsubs,allmaxes,G,i;

if not (Length(arg) in [1..4]) then
   Error("must have 1, 2, 3 or 4 parameters");
fi;
if IsPermGroup(arg[1]) then
   G:=arg[1];
   for i in [1..Length(arg)-1] do
      arg[i]:=arg[i+1];
   od;
   Unbind(arg[Length(arg)]);
else
   if Length(arg)>3 then
      Error("too many parameters");
   fi;
   G:=Group(());
fi;
gamma:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then
   k:=arg[2];
else
   k:=-1;
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   allsubs:=arg[3];
else
   allsubs:=1;
fi;
if allsubs=false then
   allsubs:=0;
elif allsubs=true then
   allsubs:=1;
elif not (allsubs in [0,1,2]) then
   Error("<allsubs> must be boolean or in [0,1,2]");
fi;
allmaxes:=(k<0); 
if not (IsGraph(gamma) and IsInt(k)) then
   Error("usage: CompleteSubgraphs( [<PermGroup>, ] <Graph> [,<Int> [,<Int> or <Bool> ]] )");
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then 
   Error("<gamma> not a simple graph");
fi;
if not IsSubgroup(gamma.group,G) then
   Error("<G> must be a subgroup of <gamma>.group");
fi;
return GCompleteSubgraphsMain(G,gamma,[k],allsubs,allmaxes,
          true,List([1..gamma.order],x->[1]),[1]); 
end);

BindGlobal("Cliques",CompleteSubgraphs);

BindGlobal("CayleyGraph",function(arg)
#
# Given a group  G=arg[1]  and a list  gens=arg[2]  of 
# generators for  G,  this function constructs a Cayley graph 
# for  G  w.r.t.  the generators  gens.  The generating list  
# arg[2]  is optional, and if omitted, then we take  
# gens:=GeneratorsOfGroup(G).  
# The boolean argument  arg[3]  is also optional, and if true (the default)
# then the returned graph is undirected (as if  gens  was closed 
# under inversion whether or not it is). 
#
# The Cayley graph  caygraph  which is returned is defined as follows:
# the vertices (actually the vertex-names) of  caygraph  are the elements
# of  G;  if  arg[3]=true  (the default) then vertices  x,y  are 
# joined by an edge iff there is a  g  in  gens with  y=g*x  
# or  y=g^-1*x;  if  arg[3]=false  then vertices  x,y  are 
# joined by an edge iff there is a  g  in  gens with  y=g*x.  

# *Note* It is not checked whether  G = <gens>.  However, even if  G  
# is not generated by  gens,  the function still works as described 
# above (as long as  gens  is contained in  G), but returns a 
# "Cayley graph" which is not connected.

local G,gens,elms,undirected,caygraph;
G:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then 
   gens:=arg[2];
else
   gens:=GeneratorsOfGroup(G);
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   undirected:=arg[3];
else
   undirected:=true;
fi;
if not(IsGroup(G) and IsList(gens) and IsBool(undirected)) then
   Error("usage: CayleyGraph( <Group> [, <List> [, <Bool> ]] )");
fi;
elms:=AsList(G);
SetSize(G,Length(elms));
if not IsSSortedList(gens) then
   gens:=SSortedList(gens);
fi;
caygraph := Graph(G,elms,OnRight,
    function(x,y) return y*x^-1 in gens; end,true);
#
# Note that  caygraph.group  comes from the right regular action of
# G  as a group of automorphisms of the Cayley graph constructed.  
#
SetSize(caygraph.group,caygraph.order);
if undirected then
  caygraph:=UnderlyingGraph(caygraph);
fi;
return caygraph;
end);

BindGlobal("SwitchedGraph",function(arg)
#
# Returns the switched graph  delta  of graph  gamma=arg[1],  
# w.r.t to vertex list (or singleton vertex)  V=arg[2].
#
# The returned graph  delta  has vertex-set the same as  gamma. 
# If vertices  x,y  of  delta  are both in  V  or both not in
# V,  then  [x,y]  is an edge of  delta  iff  [x,y]  is an edge
# of  gamma;  otherwise  [x,y]  is an edge of delta  iff  [x,y]
# is not an edge of  gamma.

# If  arg[3]  is bound then it is assumed to be a subgroup 
# of  Aut(gamma)  stabilizing  V  setwise.
#
local gamma,delta,n,V,W,H,A,i;
gamma:=arg[1];
V:=arg[2];
if IsInt(V) then
   V:=[V];
fi;
if not IsGraph(gamma) or not IsList(V) then 
   Error("usage: SwitchedGraph( <Graph>, <Int> or <List>, [,<PermGroup>] )");
fi;
n:=gamma.order;
V:=SSortedList(V);
if not IsSubset([1..n],V) then 
   Error("<V> must be a subset of [1..<n>]");
fi;
if Length(V) > n/2 then
   V:=Difference([1..n],V);
fi;
if V=[] then 
   return CopyGraph(gamma);
fi;
if IsBound(arg[3]) then 
   H:=arg[3];
elif Length(V)=1 then
   H:=ProbablyStabilizer(gamma.group,V[1]);
else
   H:=Group([],());
fi;
if not IsPermGroup(H) then
   Error("usage: SwitchedGraph( <Graph>, <Int> or <List>, [, <PermGroup>] )");
fi;
delta:=NullGraph(H,n);
if IsBound(gamma.isSimple) then
   delta.isSimple:=gamma.isSimple;
else
   Unbind(delta.isSimple);
fi;
if IsBound(gamma.names) then
   delta.names:=Immutable(gamma.names);
fi;
W:=Difference([1..n],V);
for i in [1..Length(delta.representatives)] do
   A:=Adjacency(gamma,delta.representatives[i]);
   if delta.representatives[i] in V then
      delta.adjacencies[i]:=Union(Intersection(A,V),Difference(W,A));
   else
      delta.adjacencies[i]:=Union(Intersection(A,W),Difference(V,A));
   fi;
od;
return delta;
end);

BindGlobal("VertexTransitiveDRGs",function(gpin)
#
# If  gpin  is a permutation group G, then it must be transitive 
# and non-trivial, and we set coladjmats:=OrbitalDigraphColadjMats(gpin).
#
# Otherwise, we take  coladjmats:=gpin,  which must be a list of collapsed
# adjacency matrices for the orbital digraphs of a non-trivial 
# transitive permutation group  G  (on a set V say), collapsed 
# w.r.t. a fixed point-stabilizer (such as the list of matrices produced
# by  OrbitalDigraphColadjMats ).
#
# In either case, this function returns a record (called  result),
# which gives information on  G.
# The most important component of this record is the list
# orbitalCombinations,  whose elements give the combinations of
# the (indices of) the G-orbitals whose union gives the edge-set
# of a distance-regular graph with vertex-set  V.
# The component  intersectionArrays  gives the corresponding
# intersection arrays. The component  degree  is the degree of
# the permutation group  G,  rank  is its (permutation) rank, and
# isPrimitive  is true if  G  is primitive, and false otherwise.
# It is assumed that the orbital/suborbit indexing used is the same
# as that for the rows (and columns) of each of the matrices and
# also for the indexing of the matrices themselves, with the trivial
# suborbit first, so that, in particular,  coladjmats[1]  must be an
# identity matrix.
#
# The techniques used in this function are described in:
# Praeger and Soicher, "Low Rank Representations and Graphs for
# Sporadic Groups", CUP, Cambridge, 1997.
#
# May 2018: The efficiency of this function has been improved for 
# the case when not all G-orbitals are self-paired.
#
local coladjmats,include,i,j,M,C,rank,comb,loc,sum,degree,prim,result;
if not IsList(gpin) and not IsPermGroup(gpin) then
   Error("usage: VertexTransitiveDRGs( <List> or <PermGroup> )");
fi;
if IsPermGroup(gpin) then
   # Remark: OrbitalDigraphColadjMats will check if  gpin  is transitive,
   # so we do not do this here.
   if IsTrivial(gpin) then
      Error("Input group must must be non-trivial,");
   fi;
   coladjmats := OrbitalDigraphColadjMats(gpin);
else
   coladjmats := gpin;
fi;
if Length(coladjmats)<2 or not IsMatrix(coladjmats[1])
      or not IsInt(coladjmats[1][1][1]) then
   Error("<coladjmats> must be a list of integer matrices of length > 1,");
fi;
rank:=Length(coladjmats);
prim:=true;
for i in [2..rank] do
   if LocalInfoMat(coladjmats[i],1).localDiameter=(-1) then
      # The i-th orbital graph is not (strongly) connected.
      prim:=false;
      break;
   fi;
od;
degree:=Sum(Sum(List(coladjmats,a->a[1])));
result:=rec(degree:=degree, rank:=rank, isPrimitive:=prim,
            orbitalCombinations:=[], intersectionArrays:=[]);
include:=ListWithIdenticalEntries(rank,true);
include[1]:=false; # corresponding to the trivial orbital
M:=[];
for i in [1..rank] do
   if coladjmats[i][1][i]=0 then
      Error("Error in <coladjmats>[",i,"]");
   fi;
   if not include[i] then
      continue;
   fi;
   if coladjmats[i][i][1]=1 then
      # The orbital corresponding to coladjmats[i] is self-paired.
      Add(M,[i]);
   else
      j:=First([i+1..rank],x->include[x] and coladjmats[x][i][1]=1);
      # The orbital corresponding to coladjmats[i] is paired with
      # the orbital corresponding to coladjmats[j].
      Add(M,[i,j]);
      include[j]:=false;
   fi;
od;
for comb in Combinations(M) do
   if comb<>[] then
      C:=Union(comb);
      sum:=Sum(coladjmats{C});
      loc:=LocalInfoMat(sum,1);
      if loc.localDiameter <> -1 and not (-1 in Flat(loc.localParameters)) then
         # We've found a DRG.
         Add(result.orbitalCombinations,C);
         Add(result.intersectionArrays,loc.localParameters);
      fi;
   fi;
od;
return result;
end);

DeclareOperation("MaximumClique",[IsRecord]);
InstallMethod(MaximumClique,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns a clique  C  of maximum size of the simple graph  gamma, 
# and if  gamma.maximumClique  is unbound, sets  gamma.maximumClique 
# to be an immutable copy of  C. 
#
local G,delta,C,CC,lower,upper,mid; 
if not IsGraph(gamma) then 
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
if IsBound(gamma.maximumClique) then
   return ShallowCopy(gamma.maximumClique);
fi; 
if gamma.order=0 then
   C:=[];
   gamma.maximumClique:=Immutable(C); 
   return C; 
elif IsNullGraph(gamma) then
   C:=[1];
   gamma.maximumClique:=Immutable(C); 
   return C; 
elif IsCompleteGraph(gamma) then
   C:=[1..gamma.order];
   gamma.maximumClique:=Immutable(C); 
   return C; 
fi;
G:=AutomorphismGroup(gamma); 
if G=gamma.group then 
   delta:=gamma;
else
  delta:=NewGroupGraph(G,gamma); # to take full advantage of Aut(gamma)
fi;
lower:=1;
C:=[1]; 
if IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
   upper:=Length(Set(gamma.minimumVertexColouring))+1; 
else
   upper:=Maximum(VertexDegrees(delta))+2; 
fi;
while upper-lower>1 do 
   # Loop invariant: lower and upper are integers,
   # max clique size is in [lower,upper),
   # and C is a clique of size lower.
   mid:=Int((lower+upper)/2); 
   CC:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(delta,mid,0); 
   if CC=[] then
      upper:=mid;
   else
      lower:=mid; 
      C:=CC[1];
   fi;
od;
gamma.maximumClique:=Immutable(C); 
return C;
end); 

DeclareOperation("MaximumCompleteSubgraph",[IsRecord]);
InstallMethod(MaximumCompleteSubgraph,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Implements alternative name for  MaximumClique.
#
if not IsGraph(gamma) then 
   TryNextMethod();
fi;
return MaximumClique(gamma);
end); 

DeclareAttribute("CliqueNumber",IsRecord);
InstallMethod(CliqueNumber,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Returns the size of a largest clique of the simple graph  gamma.
#
if not IsGraph(gamma) then 
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
return Length(MaximumClique(gamma));
end); 

BindGlobal("GRAPE_ExactSetCover",function(arg)
#
# Let  n:=arg[3]  be a non-negative integer, 
# let  G:=arg[1]  be a permutation group on  [1..n],  
# let  blocks:=arg[2]  be a list of non-empty subsets of  [1..n],
# and let  H:=arg[4]  (default: Group(()))  be a subgroup of  G.
#
# Then this function returns an H-invariant exact set-cover
# of  [1..n]  by elements from  Concatenation(Orbits(G,blocks,OnSets)),  
# if such a cover exists, and returns  `fail'  otherwise. 

local G,blocks,n,H,gamma,hom,i,j,wts,K,leastreps,m,positions;
if not Length(arg) in [3,4] then
   Error("GRAPE_ExactSetCover should have 3 or 4 arguments");
fi;
n:=arg[3];
if not (IsInt(n) and n>=0) then
   Error("<n> must be a non-negative integer");
fi;
G:=arg[1];
if not (IsPermGroup(G) and LargestMovedPoint(G)<=n) then
   Error("<G> must be a permutation group on [1..<n>]"); 
fi;
blocks:=arg[2];
if not (IsList(blocks) and 
   ForAll(blocks,x->IsSet(x) and x<>[] and IsSubset([1..n],x))) then
   Error("<blocks> must be a list of non-empty subsets of [1..<n>]");
fi;
if IsBound(arg[4]) then
   H:=arg[4];
   if not IsSubgroup(G,H) then
      Error("<H> must be a subgroup of <G>");
   fi;
else
   H:=Group(());
fi;
if n=0 then
   return [];
elif blocks=[] then
   return fail;
fi;
gamma:=Graph(G,blocks,OnSets,function(x,y) return Intersection(x,y)=[]; end);
if Size(H)>1 then
   hom:=ActionHomomorphism(G,VertexNames(gamma),OnSets);
   gamma:=CollapsedCompleteOrbitsGraph(Image(hom,H),gamma,
      Image(hom,Normalizer(G,H)));
else
   AssignVertexNames(gamma,List(VertexNames(gamma),x->[x]));
fi;
wts:=[];
leastreps:=Set(OrbitsDomain(H,[1..n]),Minimum);
m:=Length(leastreps);
for i in [1..gamma.order] do
   wts[i]:=ListWithIdenticalEntries(m,0); 
   if Size(H)>1 then
      positions:=List(Intersection(leastreps,Union(gamma.names[i])),
         rep->PositionSorted(leastreps,rep));
   else
      positions:=gamma.names[i][1];
   fi;
   for j in positions do
      wts[i][j]:=1;
   od;
od;
K:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(gamma,ListWithIdenticalEntries(m,1),
   0,true,false,wts);
if K=[] then
   return fail;
else
   return Union(gamma.names{K[1]});
fi;
end);
      
BindGlobal("GRAPE_CliqueCovering",function(arg)
#
# Let  gamma:=arg[1]  be a simple graph and let  k:=arg[2]  be 
# a non-negative integer.
#
# This function returns a covering of  gamma  by at most  k  pairwise disjoint
# non-empty cliques if such a covering exists, and otherwise returns  fail.  
#
# A returned covering is given as a set of sets, forming a partition 
# of the vertex set of  gamma  into at most  k  non-empty cliques. 

# If  arg[3]  is bound then it must be a non-negative integer, such that
# no clique in any clique k-covering of  gamma  has size > arg[3]. 
#
local gamma,k,m,cliquecovering,delta,cov,C,c,exhaustive_search,smallorder;

cliquecovering := function(delta,k,start,olddelta)
#
# Let  delta  be a simple graph, and let  k  be a non-negative integer.

# Suppose that the boolean variable  exhaustive_search 
# (global to this function) has value  true.  Then this function 
# returns a covering of  delta  by at most  k  pairwise disjoint 
# non-empty cliques, if such a covering exists; otherwise  fail  is returned.  
#
# Now suppose that  exhaustive_search = false.  Then  start  must 
# be an integer, and this function tries to find a covering of
# delta  by at most  k  pairwise disjoint non-empty cliques of size <= start, 
# and returns such a covering if found.  If no such covering is found 
# (although one may still exist), then  fail  is returned. 
#
# If  start  is an integer, then it must be non-negative, we let m=start,
# ignore olddelta, and it is assumed that there is *no* partition of 
# the vertices of delta into <=k cliques such that some part has size > m.  
#
# Now suppose  start  is not an integer. Then oldelta must be a simple graph, 
# start  must be a clique of olddelta, delta is the subgraph induced on the 
# set of vertices of olddelta not in start, and we let m=Length(start). 
# Furthermore, it is assumed that there is *no* partition of the vertices 
# of olddelta into  <=k+1  cliques such that some part has size > m  or 
# some part P has size m and P<start (in the usual lex-order on GAP sets). 

# For this function (regardless of the value of  exhaustive_search), 
# a returned covering is given as a list of lists of vertex-names of  delta. 
# (These lists are not necessarily sorted, but contain no repeated elements.) 
# In addition, we assume that on the initial call to this recursive function 
# that m is an integer and delta.names=[1..delta.order]. 
#
local m,C,CC,c,d,t,s,cov,newdelta,K,A,translation,i,exclude,eps,dtranslation; 
if IsInt(start) then
   m:=start;
else
   m:=Length(start); 
fi; 
if delta.order=0 then
   return [];
elif m*k<delta.order then
   # in particular, if m=0 or k=0
   return fail;
elif k=1 then 
   if IsCompleteGraph(delta) then
      return [ShallowCopy(delta.names)];
   else
      return fail;
   fi;
fi;
if not IsInt(start) then
   translation:=Difference(Vertices(olddelta),start);
   # translation[i] is the vertex in olddelta corresponding to 
   # the i-th vertex in delta. 
fi;
s:=m;
while s*k>=delta.order do 
   if exhaustive_search then
      if s=m and (not IsInt(start)) then
         # Some vertices of delta may be excluded from 
         # the returned maximal cliques of size s. 
         exclude:=[];
         for i in [1..delta.order] do
            if translation[i]>start[1] then
               break;
            fi;
            Add(exclude,i);
         od;
         if Length(exclude)>0 then
            exclude:=Union(Orbits(delta.group,exclude));
            dtranslation:=Difference(Vertices(delta),exclude);
            eps:=InducedSubgraph(delta,dtranslation,delta.group);
            # dtranslation[i] is the vertex in delta corresponding to 
            # the i-th vertex in eps. 
            C:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(eps,s,2,true);
            C:=Set(C,c->dtranslation{c});
            C:=Filtered(C,c->
               Length(Intersection(List(c,x->Adjacency(delta,x))))=0);
            # Each element of C must be a maximal clique of delta.
         else
            C:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(delta,s,2,true);
         fi;
      else
         if IsTrivial(delta.group) then 
            C:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(delta,s,1,true);
         else 
            C:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(delta,s,2,true);
         fi;
      fi;
      if not IsInt(start) then
         CC:=[];
         for c in C do 
            t:=translation{c}; 
            d:=Union(t,Filtered(start,x->IsSubset(Adjacency(olddelta,x),t)));
            if Length(d)>m then
               continue;
            fi; 
            if Length(d)=m and 
               (d<start or SmallestImageSet(olddelta.group,d)<start) then 
               continue;
            fi;
            Add(CC,c);
         od;
         C:=CC;
      fi;
      if s*k=delta.order and Size(delta.group)<=smallorder then
         # Use exact cover.
         K:=GRAPE_ExactSetCover(delta.group,C,delta.order);
         if K=fail then
            return fail;
         else
            return List(K,x->delta.names{x});
         fi;
      elif not IsTrivial(delta.group) then
         C:=Set(C,x->SmallestImageSet(delta.group,x)); 
      fi;
   else
      C:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(delta,s,0,true);
   fi;
   for c in C do
      A:=Difference(Vertices(delta),c);
      newdelta:=InducedSubgraph(delta,A,Stabilizer(delta.group,c,OnSets));
      if exhaustive_search then 
         cov:=cliquecovering(newdelta,k-1,c,delta); 
      else
         cov:=cliquecovering(newdelta,k-1,s,0); 
      fi; 
      if cov<>fail then 
         return Concatenation(cov,[delta.names{c}]);
      elif not exhaustive_search then
         # We give up.
         return fail;
      fi;
   od;
   s:=s-1;
od;
return fail;
end;

if not (Length(arg) in [2,3]) then
   Error("must have 2 or 3 arguments");
fi;
gamma:=arg[1];
k:=arg[2];
if not IsGraph(gamma) or not IsInt(k) then 
   Error("usage: GRAPE_CliqueCovering( <Graph>, <Int> [, <Int> ] )");
elif not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<arg[1]> must be a simple graph");
elif k<0 then
   Error("<arg[2]> must be non-negative"); 
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   m:=arg[3];
   if not IsInt(m) then 
      Error("usage: GRAPE_CliqueCovering( <Graph>, <Int> [, <Int> ] )");
   elif m<0 then
      Error("<arg[3]> must be non-negative"); 
   fi;
   if k*m<gamma.order then
      return fail;
   fi;
fi;
if gamma.order=0 then
   return [];
elif k=0 then
   return fail;
fi;
if IsCompleteGraph(gamma) then
   return [[1..gamma.order]];
elif k=1 then
   return fail;
fi;
C:=Bicomponents(ComplementGraph(gamma));
if C<>[] then
   # The complement of the non-complete graph  gamma  is bipartite.
   return Set(List(C,Set));
elif k=2 then
   return fail;
fi;
delta:=NewGroupGraph(AutomorphismGroup(gamma),gamma); 
delta.names:=Immutable([1..delta.order]); 
if not IsBound(m) then
   m:=CliqueNumber(delta);
fi;

smallorder:=24; # To try to optimise when exact cover is used. 
# smallorder  can be given any positive integer value, but a value
# in the range 8 to 120 seems to work well. 
#
exhaustive_search:=false;
cov:=cliquecovering(delta,k,m,0); 
if cov=fail then
   exhaustive_search:=true;
   cov:=cliquecovering(delta,k,m,0); 
   if cov=fail then
      return fail;
   fi;
fi;
for c in cov do
   Sort(c);
od;
Sort(cov);
return cov;
end);

BindGlobal("IsVertexColouring",function(arg)
#
# Let  gamma:=arg[1]  be a simple graph, let  C:=arg[2]  be a list of 
# positive integers of length  OrderGraph(gamma),  and let  k:=arg[3]  
# be a non-negative integer (default: Length(C)).  
#
# Then this function returns  true  if  C  is a vertex k-colouring 
# of  gamma,  and returns  false  if not.  (The list  C  is a vertex 
# k-colouring of  gamma  iff  C[v]<>C[w]  whenever  [v,w]  is an edge of  
# gamma,  and the number of distinct elements of  C  (the colours) is
# at most  k.  A proper vertex-colouring of  gamma  is the same thing 
# as a vertex OrderGraph(gamma)-colouring of  gamma.)

local gamma,C,k,v,w;  
if not Length(arg) in [2,3] then
   Error("IsVertexColouring should have 2 or 3 arguments");
fi;
gamma:=arg[1];
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
C:=arg[2];
if not (IsList(C) and Length(C)=OrderGraph(gamma) and ForAll(C,IsPosInt)) then
   Error("<C> must be a list of length OrderGraph(<gamma>) of positive integers"); 
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   k:=arg[3];
   if not (IsInt(k) and k>=0) then
      Error("<k> must be a non-negative integer"); 
   fi;
else
   k:=OrderGraph(gamma);
fi;
if Length(Set(C))>k then
   # too many colours
   return false;
fi; 
for v in Vertices(gamma) do
   for w in Adjacency(gamma,v) do
      if v<w then
         if C[v]=C[w] then
            # The adjacent vertices v and w have the same colour.
            return false;
         fi;
      fi;
   od;
od;
return true;
end); 

BindGlobal("VertexColouring",function(arg)
#
# Let  gamma:=arg[1]  be a simple graph. Then this function returns 
# a proper vertex-colouring of  gamma.  A proper vertex-colouring of  
# gamma  is given as a dense list  C  of length  gamma.order,
# such that  Set(C)=[1..Maximum(C)],  where  C[i]  is the   
# "colour" of the i-th vertex, and  C[i]<>C[j]  if  [i,j]  is an
# edge of  gamma.  

# If  k:=arg[2]  is bound, then it must be a non-negative integer,
# and a colouring using at most  k  colours is returned, or `fail'
# iff no such colouring exists.
#
# If  arg[2]  is unbound then a greedy algorithm only is used. 
#
# If  arg[3]  is bound then it must be a non-negative integer, such that
# there is no monochromatic set of vertices of size > arg[3]  in  
# any vertex k-colouring of  gamma. 
#
local gamma,k,m,i,j,g,c,C,orb,a,adj,adjs,adjcolours,maxcolour,im,gens,cov;
if not (Length(arg) in [1,2,3]) then
   Error("must have 1, 2 or 3 arguments");
fi;
gamma:=arg[1];
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: VertexColouring( <Graph> [, <Int> [, <Int> ]] )");
elif not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<arg[1]> not a simple graph");
fi;
if IsBound(arg[2]) then
   k:=arg[2];
   if not IsInt(k) then 
      Error("usage: VertexColouring( <Graph> [, <Int> [, <Int> ]] )");
   elif k<0 then
      Error("<arg[2]> must be non-negative"); 
   fi;
else 
   k:=gamma.order;
fi;
if IsBound(arg[3]) then
   m:=arg[3];
   if not IsInt(m) then 
      Error("usage: VertexColouring( <Graph> [, <Int> [, <Int> ]] )");
   elif m<0 then
      Error("<arg[3]> must be non-negative"); 
   fi;
   if k*m<gamma.order then
      return fail;
   fi;
fi;
if IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
   C:=gamma.minimumVertexColouring;
   if k<Length(Set(C)) then  # k < chromatic number of gamma
      return fail;
   else 
      return ShallowCopy(C);
   fi;
elif IsBound(gamma.maximumClique) then
   if k<Length(gamma.maximumClique) then
      return fail;
   fi;
fi;
if gamma.order=0 then
   return [];
fi;
#
# First try a greedy algorithm.
#
C:=ListWithIdenticalEntries(gamma.order,0);
maxcolour:=0;
gens:=GeneratorsOfGroup(gamma.group);
for i in [1..Length(gamma.representatives)] do
   orb:=[gamma.representatives[i]];
   adjs:=[];
   adj:=gamma.adjacencies[i];
   adjs[orb[1]]:=adj;
   # colour vertex  orb[1]
   adjcolours:=BlistList([1..maxcolour+1],[]);
   for a in adj do
      if C[a]>0 then
  adjcolours[C[a]]:=true;
      fi;
   od;
   c:=1;
   while adjcolours[c] do
      c:=c+1;
   od;
   if c>maxcolour then
      maxcolour:=c;
      if maxcolour>k then
         break;
      fi;
   fi;
   C[orb[1]]:=c;
   for j in orb do 
      for g in gens do
  im:=j^g;
  if C[im]=0 then 
     Add(orb,im);
     adj:=OnTuples(adjs[j],g);
     adjs[im]:=adj;
     # colour vertex  im
     adjcolours:=BlistList([1..maxcolour+1],[]);
     for a in adj do
        if C[a]>0 then
    adjcolours[C[a]]:=true;
        fi;
     od;
     c:=1;
     while adjcolours[c] do
        c:=c+1;
     od;
     if c>maxcolour then
        maxcolour:=c;
               if maxcolour>k then
                  break;
               fi;
     fi;
     C[im]:=c;
  fi; 
      od; 
      Unbind(adjs[j]);
      if maxcolour>k then
         break;
      fi; 
   od;
   if maxcolour>k then
      break;
   fi; 
od;
if maxcolour<=k then 
   #  C  is a vertex k-colouring of  gamma.
   if not IsVertexColouring(gamma,C,k) then
      # This should not happen!
      Error("BUG: <C> should be a (proper) vertex <k>-colouring of <gamma>");
   fi;
   if IsBound(gamma.maximumClique) and Length(gamma.maximumClique)=Length(Set(C)) then
      #  C  is a minimum vertex-colouring of  gamma.
      gamma.minimumVertexColouring:=Immutable(C);
   fi;
   return C;
fi;
# Otherwise, we need to work harder. 
if IsBound(arg[3]) then 
   cov:=GRAPE_CliqueCovering(ComplementGraph(gamma),k,arg[3]);
else
   cov:=GRAPE_CliqueCovering(ComplementGraph(gamma),k);
fi;
if cov=fail then
   return fail;
fi;
# Otherwise, we make C into a k-colouring from cov. 
C:=[];
for i in [1..Length(cov)] do
   for j in cov[i] do
      C[j]:=i;
   od;
od;
if not IsVertexColouring(gamma,C,k) then
   # This should not happen!
   Error("BUG: <C> should be a (proper) vertex <k>-colouring of <gamma>");
fi;
if IsBound(gamma.maximumClique) and Length(gamma.maximumClique)=Length(Set(C)) then
   #  C  is a minimum vertex-colouring of  gamma.
   gamma.minimumVertexColouring:=Immutable(C);
fi;
return C;   
end);

BindGlobal("GRAPE_MinimumCliqueCovering",function(gamma)
#
# Let  gamma  be a simple graph. Then this function returns a clique covering
# of  gamma  of minimum size. The returned covering is given as a set of sets, 
# forming a partition of the vertex set of  gamma  into non-empty cliques. 

local C,CC,lwr,lower,upper,mid,i,delta; 
if not IsGraph(gamma) then 
   Error("usage: GRAPE_MinimumCliqueCovering( <Graph> )");
elif not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
if gamma.order=0 then
   return [];
elif IsCompleteGraph(gamma) then
   return [[1..gamma.order]];
fi;
delta:=ComplementGraph(gamma); 
C:=GRAPE_NumbersToSets(VertexColouring(delta)); 
Sort(C); 
# Now  C  is a partition of the vertex set of  gamma  into  
# Length(C)  cliques. 
if Length(C)=2 then 
   return C;
fi;
upper:=Length(C);
if Maximum(VertexDegrees(gamma))<(gamma.order-1)/2 then
   lwr:=gamma.order/CliqueNumber(gamma);
   if IsInt(lwr) then
      lower:=lwr-1;
   else
      lower:=Int(lwr);
   fi;
else
   lower:=CliqueNumber(delta)-1;
fi;
while upper-lower>1 do 
   # Loop invariant: lower and upper are integers,
   # The clique covering number of gamma is in (lower,upper]
   # and C is a clique covering of size upper.
   mid:=Int((lower+upper)/2); 
   CC:=GRAPE_CliqueCovering(gamma,mid);
   if CC=fail then
      lower:=mid;
   else
      upper:=Length(CC); # which is <= mid and > lower. 
      C:=CC;
   fi;
od;
return C;
end); 

DeclareOperation("MinimumVertexColouring",[IsRecord]);
InstallMethod(MinimumVertexColouring,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Let  gamma  be a simple graph. Then this function returns a proper vertex-
# colouring  C  of  gamma,  using as few colours as possible, and if
# gamma.minimumVertexColouring  is unbound, sets  gamma.minimumVertexColouring 
# to be an immutable copy of  C. 
#
# A proper vertex-colouring of  gamma  is given as a list  C  of 
# length  gamma.order  of positive integers, such that  C[i]  is the 
# "colour" of the i-th vertex, and  C[i]<>C[j]  if  [i,j]  is an edge 
# of  gamma.  
#
local cov,C,i,j;  
if not IsGraph(gamma) then 
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
if IsBound(gamma.minimumVertexColouring) then
   return ShallowCopy(gamma.minimumVertexColouring); 
fi;     
cov:=GRAPE_MinimumCliqueCovering(ComplementGraph(gamma)); 
C:=[];
for i in [1..Length(cov)] do
   for j in cov[i] do
      C[j]:=i;
   od;
od;
gamma.minimumVertexColouring:=Immutable(C); 
return C;
end);

DeclareAttribute("ChromaticNumber",IsRecord);
InstallMethod(ChromaticNumber,"for GRAPE graph",[IsRecord],0, 
function(gamma)
#
# Let  gamma  be a simple graph. Then this function returns the 
# chromatic number of  gamma,  that is, the minimum number of 
# colours needed to properly vertex-colour  gamma.

if not IsGraph(gamma) then 
   TryNextMethod();
fi;
if not IsSimpleGraph(gamma) then
   Error("<gamma> must be a simple graph");
fi;
return Length(Set(MinimumVertexColouring(gamma)));
end); 

BindGlobal("IsGraphWithColourClasses",function(obj) 
return IsRecord(obj) and IsBound(obj.graph) and IsGraph(obj.graph) and IsBound(obj.colourClasses);
end);

BindGlobal("MonochromaticColourClasses",function(gamma) 
# Returns colour-classes list with all vertices having the same 
# colour for the vertices of the graph  gamma.
if not IsGraph(gamma) then
   Error("usage: MonochromaticColourClasses( <Graph> )"); 
fi;
if gamma.order=0 then 
   return [];
else
   return [[1..gamma.order]];
fi; 
end);

BindGlobal("CheckColourClasses",function(gamma,col) 
#
# Checks whether col  is a valid list of colour-classes for the 
# graph  gamma. 
#
if not (IsGraph(gamma) and IsList(col)) then
   Error("usage: CheckColourClasses( <Graph>, <List> )"); 
fi;
if not ForAll(col,x->IsSet(x) and x<>[]) then 
    Error("each colour-class must be a non-empty set");
fi;
if Union(col)<>[1..gamma.order] then
   Error("the union of the colour-classes is not equal to the vertex set of <gamma>"); 
fi; 
if Sum(List(col,Length))>gamma.order then
   Error("the colour-classes must be pairwise disjoint");
fi;
return;
end);

# Set up temporary directory for use with nauty/dreadnaut or bliss.
BindGlobal("GRAPE_nautytmpdir",DirectoryTemporary());
Add(GAPInfo.PostRestoreFuncs,function()
  MakeReadWriteGlobal("GRAPE_nautytmpdir");
  Unbind(GRAPE_nautytmpdir);
  BindGlobal("GRAPE_nautytmpdir",DirectoryTemporary());
end);

BindGlobal("PrintStreamNautyGraph",function(stream,gamma,col)
#
# Prints in dreadnaut graph format the graph  gamma  with 
# colour-classes  col  onto the given output stream  stream. 
#
  local i, j, issimple;
  issimple:=IsSimpleGraph(gamma);
  if issimple then
    # output gamma to dreadnaut as an undirected loopless graph
    PrintTo(stream,"$1n",gamma.order,"g\n");
  else
    # treat as a directed graph
    PrintTo(stream,"d\n$1n",gamma.order,"g\n");
  fi;
  for i in [1..gamma.order] do 
    for j in Adjacency(gamma,i) do 
      if (not issimple) or i<j then
        AppendTo(stream,j,"\n");
      fi;
    od;
    if i<gamma.order then
      AppendTo(stream,";\n");
    else
      AppendTo(stream,".\n");
    fi;
  od;
  AppendTo(stream,"f[\n");
  if col<>MonochromaticColourClasses(gamma) then 
    for i in [1..Length(col)] do
      for j in [1..Length(col[i])] do
        AppendTo(stream,col[i][j]);
 if j<Length(col[i]) then
   AppendTo(stream,",");
 elif i<Length(col) then
   AppendTo(stream,"|");
 fi;
 AppendTo(stream,"\n");
      od;
    od;
  fi;
  AppendTo(stream,"]\n");
end);

BindGlobal("ReadOutputNauty",function(file)
#
# Reads the output of a run of dreadnaut/nauty, given in the file  file.
# Returns  [sgens,bas],  where  sgens  is a strong generating set
# for the automorphism group wrt base  bas. 
# Function originally written by Alexander Hulpke.

  local f, bas, sgens, l, s, p, i, deg, processperm, pi;

  processperm:=function()
    if Length(pi)=0 then 
      # no permutation to process
      return; 
    fi;
    if deg=fail then
      # set degree
      deg:=Length(pi);
    else
      if Length(pi)<>deg then
        Error("degree discrepancy in nauty output! ",Length(pi)," vs ",deg);
      fi;
    fi;
    Add(sgens,PermList(pi));
    pi:=[];
  end;

  deg:=fail;
  f:=InputTextFile(file);
  if f=fail then
    Error("cannot find output produced by dreadnaut in file ",file);
  fi;
  bas:=[];
  sgens:=[];
  pi:=[];
  while not IsEndOfStream(f) do
    l:=ReadLine(f);
    if l<>fail then
      l:=Chomp(l);
      if Length(l)>4 and l{[1..5]}="level" then
        # new base point 
 processperm();
        s:=SplitString(l,";");
 s:=s[Length(s)-1]; # should be " x...x fixed"
 if Length(s)<5 or s{[Length(s)-4..Length(s)]}<>"fixed" then
   Error("unparsable line ",l);
 fi;
 s:=s{[1..Length(s)-6]};
 while s[1]=' ' do
   s:=s{[2..Length(s)]};
 od;
 Add(bas,Int(s));
      elif ForAll(l,x->x in CHARS_DIGITS or x=' ') then
 if Length(pi)>0 and (Length(l)<5 or l{[1..4]}<>"    ") then
   processperm(); # permutation starts -- clean out old
 fi;
 s:=SplitString(l,[]," ");
 Append(pi,List(s,Int));
      elif deg<>fail then
 processperm();
      fi;

    fi;
  od;
  CloseStream(f);
  bas:=Reversed(bas);
  sgens:=Set(sgens);
  return [sgens,bas];
end);

BindGlobal("ReadCanonNauty",function(file)
#
# Reads the canonical labelling output of a run of dreadnaut/nauty,
# given in the file  file, and returns this canonical labelling. 
# Function originally written by Alexander Hulpke.
#
  local f, can, l, deg, s, i;
  f:=InputTextFile(file);
  if f=fail then
    Error("cannot find canonization produced by dreadnaut in file ",file);
  fi;
  can:=[];
  # first line: degree
  l:=ReadLine(f);
  l:=Chomp(l);
  deg:=Int(l);
  # now read in until you have enough integers for the permutation -- the
  # rest is the relabelled graph and can be discarded
  while Length(can)<deg do
    l:=ReadLine(f);
    l:=Chomp(l);
    s:=SplitString(l,' ');
    for i in s do
      if Length(i)>0 and Length(can)<deg then
        Add(can,Int(i));
      fi;
    od;
  od;
  CloseStream(f);
  return PermList(can);
end);

BindGlobal("SetAutGroupCanonicalLabellingNauty",function(gr,setcanon) 
#
# Sets the  autGroup  component (if not already bound) and the
# canonicalLabelling  component (if not already bound and setcanon=true) 
# of the graph or graph with colour-classes  gr.
# Uses the nauty system. 
#
  local gamma,col,ftmp1,ftmp2,fdre,fg,status,
        ftmp1_stream,fdre_stream,out_stream,gp;
  if IsBound(gr.canonicalLabelling) then
    setcanon:=false;
  fi;
  if IsBound(gr.autGroup) and not setcanon then
    return;
  fi;
  if IsGraph(gr) then
    gamma:=gr;
    col:=MonochromaticColourClasses(gamma);
  else
    gamma:=gr.graph;
    col:=gr.colourClasses;
    CheckColourClasses(gamma,col);
  fi;
  if gamma.order<=1 then 
    if not IsBound(gr.autGroup) then
      gr.autGroup:=Group([],());
    fi;
    if setcanon then
      gr.canonicalLabelling:=();
    fi;
    return;
  fi;

  ftmp1:=Filename(GRAPE_nautytmpdir,"ftmp1");
  ftmp2:=Filename(GRAPE_nautytmpdir,"ftmp2");
  
  # In principle redundant, but a failed call might have left files sitting
  # -- just throw out what will be overwritten anyhow.
  RemoveFile(ftmp1);
  RemoveFile(ftmp2);

  if GRAPE_DREADNAUT_INPUT_USE_STRING then
    # Use a string for fdre_stream.
    fdre:="";
    fdre_stream:=OutputTextString(fdre,false);
  else
    # Use a file for fdre_stream.
    fdre:=Filename(GRAPE_nautytmpdir,"fdre");
    RemoveFile(fdre);  # in case there is a leftover file
    fdre_stream:=OutputTextFile(fdre,false);
    if fdre_stream=fail then
       Error("error opening output text stream using file ", fdre); 
    fi;
  fi;
  SetPrintFormattingStatus(fdre_stream,false);
  PrintStreamNautyGraph(fdre_stream,gamma,col);
  if not setcanon then
    # only the automorphism group is computed
    if IsSimpleGraph(gamma) then
      AppendTo( fdre_stream, "> ", ftmp1, " p,xq\n" );
    else
      AppendTo( fdre_stream, "> ", ftmp1, " p,*=13,k=1 10,xq\n" );
    fi;
  else
    if IsSimpleGraph(gamma) then
      AppendTo( fdre_stream, "> ", ftmp1, " p,cx\n>> ", ftmp2, " bq\n" );
    else
      AppendTo( fdre_stream, "> ", ftmp1, " p,*=13,k=1 10,cx\n>> ", ftmp2,
               " bq\n" );
    fi;
  fi;
  CloseStream(fdre_stream);
  PrintTo(ftmp2,gamma.order,"\n"); # initialize ftmp2
  if GRAPE_DREADNAUT_INPUT_USE_STRING then
    fdre_stream := InputTextString(fdre);
  else 
    fdre_stream := InputTextFile(fdre);
    if fdre_stream=fail then
       Error("error opening input text stream using file ", fdre); 
    fi;
  fi;
  out_stream := OutputTextUser(); 
  status := GRAPE_Exec(GRAPE_DREADNAUT_EXE, [], fdre_stream, out_stream);
  CloseStream(fdre_stream);
  CloseStream(out_stream); 
  if status<>0 then
    Error("exit code ",status," returned by dreadnaut executable;\n",
       "returned results may be wrong");
  fi;

  if not IsBound(gr.autGroup) then 
    fg:=ReadOutputNauty(ftmp1);
    # fg[1]=stronggens, fg[2]=base
    gp:=GroupWithGenerators(fg[1],());
    SetStabChainMutable(gp,StabChainBaseStrongGenerators(fg[2],fg[1],()));
    gr.autGroup:=gp;
  fi;
  if setcanon then
    gr.canonicalLabelling:=ReadCanonNauty(ftmp2);
  fi;

  RemoveFile(ftmp1);
  RemoveFile(ftmp2);
  if not GRAPE_DREADNAUT_INPUT_USE_STRING then
    RemoveFile(fdre);
  fi;
end);

BindGlobal("PrintStreamBlissGraph",function(stream,gamma,col)
#
# Prints in bliss graph format the graph  gamma  with 
# colour-classes  col  onto the given output stream  stream. 
# Procedure originally written by Jerry James. 
#
  local i, j, nedges, issimple;
  issimple:=IsSimpleGraph(gamma);
  if IsRegularGraph(gamma) and gamma.order > 0 then
    nedges := gamma.order*Length(Adjacency(gamma,1)); 
  else
    nedges:=0;
    for i in [1..gamma.order] do
      nedges := nedges + Length(Adjacency(gamma,i));
    od;
  fi;
  # nedges = no. of directed edges of gamma. 
  if issimple then
    nedges := nedges/2;
    # so in this case, nedges = no. of undirected edges of gamma.
  fi;
  PrintTo(stream,"p edge ",gamma.order," ",nedges,"\n");
  if col<>MonochromaticColourClasses(gamma) then 
    for i in [1..Length(col)] do
      for j in [1..Length(col[i])] do
        AppendTo(stream, "n ", col[i][j], " ", i, "\n");
      od;
    od;
  fi;
  for i in [1..gamma.order] do 
    for j in Adjacency(gamma,i) do
      if (not issimple) or i<j then
        AppendTo(stream, "e ", i, " ", j, "\n");
      fi;
    od;
  od;
end);

BindGlobal("ReadOutputBliss",function(file,setcanon)
#
# Reads the output of a run of bliss given in the file  file.
# Returns  [gens,can],  where  gens  is a generating list
# for the automorphism group and  can  is the canonical labelling
# if  setcanon=true,  and  can=[]  if  setcanon=false. 
# Function originally written by Jerry James. 

  local f, gens, l, i, pi, can;

  f:=InputTextFile(file);
  if f=fail then
    Error("cannot find output produced by bliss in file ",file);
  fi;
  gens:=[];
  can:=[];
  while not IsEndOfStream(f) do
    l:=ReadLine(f);
    if l<>fail then
      l:=Chomp(l);
      if Length(l)>11 and l{[1..11]}="Generator: " then
 pi:=EvalString(l{[12..Length(l)]});
 Add(gens,pi);
      elif setcanon and Length(l)>20 and l{[1..20]}="Canonical labeling: " then
 can:=InverseSameMutability(EvalString(l{[21..Length(l)]}));
      elif setcanon and Length(l)=20 and l{[1..20]}="Canonical labeling: " then
 can:=();
      fi;
    fi;
  od;
  CloseStream(f);
  return [gens,can];
end);

BindGlobal("SetAutGroupCanonicalLabellingBliss",function(gr,setcanon) 
#
# Sets the  autGroup  component (if not already bound) and the
# canonicalLabelling  component (if not already bound and setcanon=true) 
# of the graph or graph with colour-classes  gr.
# Uses the bliss system. 
#
  local gamma,col,ftmp,ftmp_stream,fdre,fg,fdre_stream,in_stream,
        arglist,status,gp;
  if IsBound(gr.canonicalLabelling) then
    setcanon:=false;
  fi;
  if IsBound(gr.autGroup) and not setcanon then
    return;
  fi;
  if IsGraph(gr) then
    gamma:=gr;
    col:=MonochromaticColourClasses(gamma);
  else
    gamma:=gr.graph;
    col:=gr.colourClasses;
    CheckColourClasses(gamma,col);
  fi;
  if gamma.order<=1 then 
    if not IsBound(gr.autGroup) then
      gr.autGroup:=Group([],());
    fi;
    if setcanon then
      gr.canonicalLabelling:=();
    fi;
    return;
  fi;

  fdre:=Filename(GRAPE_nautytmpdir,"fdre");
  ftmp:=Filename(GRAPE_nautytmpdir,"ftmp");
  
  # In principle redundant, but a failed call might have left files sitting
  # -- just throw out what will be overwritten anyhow.
  RemoveFile(fdre);
  RemoveFile(ftmp);

  fdre_stream:=OutputTextFile(fdre,false); 
  if fdre_stream=fail then
    Error("error opening output text stream using file ", fdre); 
  fi;
  SetPrintFormattingStatus(fdre_stream,false);
  PrintStreamBlissGraph(fdre_stream,gamma,col);
  CloseStream(fdre_stream);

  if not setcanon then
    # only the automorphism group is computed
    if IsSimpleGraph(gamma) then
      arglist:=[ fdre ];
    else
      arglist:=[ "-directed", fdre ];
    fi;
  else
    # compute the automorphism group and canonical labelling
    if IsSimpleGraph(gamma) then
      arglist:=[ "-can", fdre ];
    else
      arglist:=[ "-directed", "-can", fdre ];
    fi;
  fi;

  ftmp_stream:=OutputTextFile(ftmp,false);
  if ftmp_stream=fail then
    Error("error opening output text stream using file ", ftmp); 
  fi;
  SetPrintFormattingStatus(ftmp_stream,false);
  in_stream:=InputTextNone();
  status := GRAPE_Exec(GRAPE_BLISS_EXE, arglist, in_stream, ftmp_stream);
  CloseStream(in_stream); 
  CloseStream(ftmp_stream);
  if status<>0 then
    Error("exit code ",status," returned by bliss executable;\n",
       "returned results may be wrong");
  fi;

  fg:=ReadOutputBliss(ftmp,setcanon);
  # fg[1]=gens for the aut group, 
  # fg[2]=canonical labelling if setcanon=true, else the empty list
  if not IsBound(gr.autGroup) then 
    gp:=GroupWithGenerators(fg[1],());
    gr.autGroup:=gp;
  fi;
  if setcanon then
    gr.canonicalLabelling:=fg[2];
  fi;

  RemoveFile(fdre);
  RemoveFile(ftmp);

end);

BindGlobal("SetAutGroupCanonicalLabelling",function(arg) 
#
# Let  gr:=arg[1]  and  setcanon:=arg[2]  (default: true).
# Sets the  autGroup  component (if not already bound) and the
# canonicalLabelling  component (if not already bound and setcanon=true) 
# of the graph or graph with colour-classes  gr.
#
  local gr,setcanon;
  gr:=arg[1];
  if IsBound(arg[2]) then
    setcanon:=arg[2];
  else
    setcanon:=true;
  fi;
  if not (IsGraph(gr) or IsGraphWithColourClasses(gr)) or not IsBool(setcanon) then
    Error("usage: SetAutGroupCanonicalLabelling( <Graph> or <GraphWithColourClasses> [, <Bool> ] )");
  fi;
  if GRAPE_NAUTY then
    SetAutGroupCanonicalLabellingNauty(gr, setcanon);
  else
    SetAutGroupCanonicalLabellingBliss(gr, setcanon);
  fi;
end);

BindGlobal("AutGroupGraph",function(arg) 
#
# Let  gr:=arg[1]  be a graph or a graph with colour-classes.
#
# If arg[2] is unbound (the usual case) then this function returns 
# the automorphism group of  gr  (making use of B.McKay's 
# dreadnaut, nauty  programs).

# If arg[2] is bound then  gr  must be a graph and arg[2] is 
# a vertex-colouring (not necessarily proper) for  gr
# (i.e. a list of colour-classes for the vertices of gr),
# in which case the subgroup of Aut(gr) preserving this colouring 
# is returned instead of the full automorphism group.
# (Here a vertex-colouring is a list of sets, forming an ordered
# partition of the vertices. The set for the last colour may be omitted.)
#
local gr,gamma,col;
if IsBound(arg[2]) then
   if not IsGraph(arg[1]) or not IsList(arg[2]) then 
      Error("usage: AutGroupGraph( <Graph> [, <List> ] ) or AutGroupGraph( <GraphWithColourClasses> )");
   fi;
   gamma:=arg[1];
   col:=arg[2];
   if Union(col)<>[1..gamma.order] then
      # for backward compatibility
      Add(col,Difference([1..gamma.order],Union(col)));
   fi; 
   CheckColourClasses(gamma,col);
   if col<>MonochromaticColourClasses(gamma) then 
      gr:=rec(graph:=gamma,colourClasses:=col);
   else
      gr:=gamma;
   fi;
else 
   gr:=arg[1];
fi;
# Now deal with <gr>.
if not (IsGraph(gr) or IsGraphWithColourClasses(gr)) then 
   Error("usage: AutGroupGraph( <Graph> [, <List> ] ) or AutGroupGraph( <GraphWithColourClasses> )");
fi;
SetAutGroupCanonicalLabelling(gr,false);
return gr.autGroup;
end);

InstallOtherMethod(AutomorphismGroup,"for graph or graph with colour-classes",
   [IsRecord],100,
function(gamma)
if not IsGraph(gamma) and not IsGraphWithColourClasses(gamma) then
  TryNextMethod();
fi;
return AutGroupGraph(gamma);
end);

BindGlobal("IsGraphIsomorphism",function(gr1,gr2,perm)
#
# Let  gr1  and   gr2  both be graphs or both be graphs with colour-classes.  
# Then this function returns  true  if  perm  is an
# isomorphism from  gr1  to  gr2  (and  false  if not).

local gamma1,gamma2,col1,col2,u,g,i,j,x,aut1,aut2,adj1,adj2,reps1;
if not ((IsGraph(gr1) and IsGraph(gr2)) or (IsGraphWithColourClasses(gr1) and IsGraphWithColourClasses(gr2))) or not IsPerm(perm) then
   Error("usage: IsGraphIsomorphism( <Graph>, <Graph>, <Perm> ) or IsGraphIsomorphism( <GraphWithColourClasses>, <GraphWithColourClasses>, <Perm> )"); 
fi;
if IsGraphWithColourClasses(gr1) then 
   # both gr1 and gr2 are graphs with colour-classes
   gamma1:=gr1.graph;
   col1:=gr1.colourClasses;
   CheckColourClasses(gamma1,col1);
   gamma2:=gr2.graph;
   col2:=gr2.colourClasses;
   CheckColourClasses(gamma2,col2);
else
   # both gr1 and gr2 are graphs 
   gamma1:=gr1;
   col1:=MonochromaticColourClasses(gamma1);
   gamma2:=gr2;
   col2:=MonochromaticColourClasses(gamma2);
fi;
if LargestMovedPoint(perm)>gamma1.order then
   return false;
fi;
if gamma1.order<>gamma2.order or
   VertexDegrees(gamma1) <> VertexDegrees(gamma2) then 
   # the graphs are not isomorphic
   return false; 
elif gamma1.order<=1 then
   return true;
fi;
if List(col1,c->OnSets(c,perm))<>col2 then
   return false;
fi;
# So now we know that perm takes col1 to col2.
if IsBound(gamma1.autGroup) and IsBound(gamma2.autGroup) then
   aut1:=gamma1.autGroup;
   aut2:=gamma2.autGroup;
   if aut1^perm<>aut2 then
      return false;
   fi;
else
   aut1:=Group(());
   aut2:=Group(());
fi;
# So now, either aut1 and aut2 are both trivial, or they
# are the full aut groups of gamma1 and gamma2, respectively,
# and  aut1^perm=aut2.
reps1:=GRAPE_OrbitNumbers(aut1,gamma1.order).representatives;
for i in reps1 do 
   adj1:=Adjacency(gamma1,i);
   adj2:=Adjacency(gamma2,i^perm);
   if OnSets(adj1,perm)<>adj2 then
      return false;
   fi;
od;
return true;
end);

BindGlobal("GraphIsomorphism",function(arg)
#
# Let  gr1:=arg[1]  and  gr2:=arg[2]  both be graphs or both be 
# graphs with colour-classes.  
# Then this function returns an isomorphism from  gr1  to  gr2,  if
# gr1  and  gr2  are isomorphic,  else returns  fail.

# The optional boolean parameter  firstunbindcanon=arg[3]  determines
# whether or not the  canonicalLabelling  components of both gr1 and
# gr2  are first made unbound before proceeding.   If
# firstunbindcanon=true (the default, safe and possibly slower option) 
# then these components are first unbound.  
# If  firstunbindcanon=false,  then an old canonical labelling
# is used when it exists.  However, canonical labellings can depend on
# the version of nauty, the version of GRAPE, certain settings
# of nauty, and the compiler and computer used.  
# Thus, if firstunbindcanon=false, the user must be 
# sure that any canonicalLabelling component(s) which may already 
# exist for gr1 or gr2 were created in exactly the same 
# environment in which the user is presently computing. 
#
local gr1,gr2,gamma1,gamma2,col1,col2,firstunbindcanon,g,i,j,x;
gr1:=arg[1];
gr2:=arg[2];
if IsBound(arg[3]) then
   firstunbindcanon:=arg[3];
else
   firstunbindcanon:=true;
fi;
if not ((IsGraph(gr1) and IsGraph(gr2)) or (IsGraphWithColourClasses(gr1) and IsGraphWithColourClasses(gr2))) or not IsBool(firstunbindcanon) then
   Error("usage: GraphIsomorphism( <Graph>, <Graph> [, <Bool>] ) or GraphIsomorphism( <GraphWithColourClasses>, <GraphWithColourClasses> [, <Bool>] )"); 
fi;
if IsGraphWithColourClasses(gr1) then 
   # both gr1 and gr2 are graphs with colour-classes
   gamma1:=gr1.graph;
   col1:=gr1.colourClasses;
   CheckColourClasses(gamma1,col1);
   gamma2:=gr2.graph;
   col2:=gr2.colourClasses;
   CheckColourClasses(gamma2,col2);
else
   # both gr1 and gr2 are graphs 
   gamma1:=gr1;
   col1:=MonochromaticColourClasses(gamma1);
   gamma2:=gr2;
   col2:=MonochromaticColourClasses(gamma2);
fi;
if firstunbindcanon then
  Unbind(gr1.canonicalLabelling);
  Unbind(gr2.canonicalLabelling);
fi;
if gamma1.order<>gamma2.order or
   VertexDegrees(gamma1) <> VertexDegrees(gamma2) then 
   # the graphs are not isomorphic 
   return fail; 
elif List(col1,Length)<>List(col2,Length) then
   # incompatible colourings
   return fail;
elif gamma1.order<=1 then
   return ();
fi;
SetAutGroupCanonicalLabelling(gr1,true);
SetAutGroupCanonicalLabelling(gr2,true);
x:=LeftQuotient(gr1.canonicalLabelling,gr2.canonicalLabelling);
if IsGraphIsomorphism(gr1,gr2,x) then
   return x;
else
   return fail;
fi;
end);

BindGlobal("IsIsomorphicGraph",function(arg)
#
# Let  gr1:=arg[1]  and  gr2:=arg[2]  both be graphs or both be 
# graphs with colour-classes.  
# Then this function returns true if  gr1  and  gr2  are isomorphic,
# else returns  false.

# The optional boolean parameter  firstunbindcanon=arg[3]  determines
# whether or not the  canonicalLabelling  components of both gr1 and
# gr2  are first made unbound before proceeding.   If
# firstunbindcanon=true (the default, safe and possibly slower option) 
# then these components are first unbound.  
# If  firstunbindcanon=false,  then an old canonical labelling
# is used when it exists.  However, canonical labellings can depend on
# the version of nauty, the version of GRAPE, certain settings
# of nauty, and the compiler and computer used.  
# Thus, if firstunbindcanon=false, the user must be 
# sure that any canonicalLabelling component(s) which may already 
# exist for gr1 or gr2 were created in exactly the same 
# environment in which the user is presently computing. 
#
if Length(arg)=2 then
   return IsPerm(GraphIsomorphism(arg[1],arg[2]));
elif Length(arg)=3 then
   return IsPerm(GraphIsomorphism(arg[1],arg[2],arg[3]));
else
   Error("number of arguments must be 2 or 3");
fi;
end);

BindGlobal("GraphIsomorphismClassRepresentatives",function(arg)
#
# Given a list  L:=arg[1]  of graphs, or of graphs with colour-classes, 
# this function returns a list
# containing pairwise non-isomorphic elements of  L,  representing
# all the isomorphism classes of elements of  L. 
#
# The optional boolean parameter  firstunbindcanon=arg[2]  determines
# whether or not the  canonicalLabelling  components of all 
# the graphs in L are first made unbound before proceeding. 
# If firstunbindcanon=true (the default, safe and possibly slower option) 
# then these components are first unbound.  
# If  firstunbindcanon=false,  then an old canonical labelling
# is used when it exists.  However, canonical labellings can depend on
# the version of nauty, the version of GRAPE, certain settings
# of nauty, and the compiler and computer used.  
# Thus, if firstunbindcanon=false, the user must be 
# sure that any canonicalLabelling component(s) which may already 
# exist for graphs in L were created in exactly the same 
# environment in which the user is presently computing. 
#
local L,firstunbindcanon,reps,i,x,found;
L:=arg[1];
if IsBound(arg[2]) then
   firstunbindcanon:=arg[2];
else
   firstunbindcanon:=true;
fi;
if not (IsList(L) and IsBool(firstunbindcanon)) then
   Error("usage: GraphIsomorphismClassRepresentatives( <List> [, <Bool> ] )");
fi;
if not (ForAll(L,IsGraph) or ForAll(L,IsGraphWithColourClasses)) then
   Error("<L> must be a list of graphs or a list of graphs with colour-classes");
fi; 
if firstunbindcanon then
   for x in L do
      Unbind(x.canonicalLabelling);
   od;
fi;
if Length(L)<=1 then
   return ShallowCopy(L);
fi;
reps:=[L[1]];
for i in [2..Length(L)] do
   found:=false;
   for x in reps do
      if IsIsomorphicGraph(x,L[i],false) then
         found:=true;
         break;
      fi;
   od;
   if not found then 
      Add(reps,L[i]);
   fi;
od;
return reps;
end);
   
BindGlobal("PartialLinearSpaces",function(arg)
#
# Let  s  and  t  be positive integers.  Then a *partial linear space*  
# (P,L),  with *parameters*  s,t,  consists of a set  P  of *points*, 
# together with a set  L  of (s+1)-subsets of  P  called *lines*, 
# such that every point is in exactly  t+1  lines, and 
# every pair of (distinct) points is contained in at most one line.
# The *point graph* of a partial linear space  S  having point-set
# P  is the graph with vertex-set  P  and having  (p,q)  an edge iff 
# p<>q  and  p,q  lie on a common line of  S. Two partial linear 
# spaces  (P,L)  and  (P',L')  (with parameters  s,t)  are said 
# to be *isomorphic* if there is a bijection  P-->P'  which induces
# a bijection  L-->L'.
#
# This function returns a list of representatives of distinct isomorphism 
# classes of partial linear spaces with (simple) point graph  ptgraph=arg[1],  
# and parameters  s=arg[2],t=arg[3].  The default is that representatives
# for all isomorphism classes are returned.  

# The integer argument  nspaces=arg[4]  is optional, and has 
# default value  -1,  which means that representatives for all
# isomorphism classes are returned.  If  nspaces>=0  then exactly  nspaces
# representatives are returned if there are at least  nspaces  isomorphism
# classes, otherwise representatives for all isomorphism classes are returned.
#
# In the output of this function, a partial linear space  S  is given
# by its incidence graph  delta.  The point-vertices of  delta  are
# 1,...,ptgraph.order, with the name of point-vertex  i  being the
# name of vertex  i  of  ptgraph.  A line-vertex of  delta  is named by a
# list (not necessarily ordered) of the point-vertex names for the points
# on that line.  We warn that this is a *different* naming convention to
# versions of GRAPE before 4.1.  The group  delta.group  associated
# with the incidence graph  delta  is the automorphism group of  S  
# acting on point-vertices and line-vertices, and preserving both sets.
#
# If  arg[5]  is bound then it controls the printlevel  (default 0).
# Permitted values for  arg[5]  are 0,1,2.  

# If  arg[6]  is bound then it is assumed to be a list (without repeats)
# of the (s+1)-cliques of  ptgraph.  If known, this can help the function
# to run faster. 

local ptgraph,aut,X,printlevel,I,K,s,t,deg,search,cliques,nlines,
      ans,lines,pts,i,j,k,adj,nspaces,names;
ptgraph:=arg[1];
s:=arg[2];
t:=arg[3];
if IsBound(arg[4]) then
   nspaces:=arg[4];
else
   nspaces:=-1;
fi;
if IsBound(arg[5]) then
   printlevel:=arg[5];
else
   printlevel:=0;
fi;
if not (IsGraph(ptgraph) and IsInt(s) and IsInt(t) and 
 IsInt(nspaces) and IsInt(printlevel)) 
    or (IsBound(arg[6]) and not IsList(arg[6])) then
   Error("usage: PartialLinearSpaces(",
  "<Graph>, <Int>, <Int>, [<Int>, [<Int>, [<List>]]])");
fi;
if not printlevel in [0,1,2] then
   Error("<printlevel> must be 0, 1, or 2");
fi;
if s<1 or t<1 then
   Error("<s> and <t> must be positive integers");
fi;
if not IsSimpleGraph(ptgraph) then
   Error("<ptgraph> must be a simple graph");
fi;
nlines:=(t+1)*ptgraph.order/(s+1);      # number of lines
if not IsInt(nlines) or nspaces=0 then  # no partial linear spaces
   return [];
fi;
if IsBound(arg[6]) then
   cliques:=arg[6];
   if ForAny(cliques,x->not IsSSortedList(x) or Length(x)<>s+1) then
      Error("<arg[6]> incorrect");
   fi;
   if Length(cliques) < nlines then   
      return [];
   fi;
fi;  
deg:=s*(t+1);
if ForAny(ptgraph.adjacencies,x->Length(x)<>deg) then
   return [];
fi;
aut:=AutGroupGraph(ptgraph);
ptgraph:=NewGroupGraph(aut,ptgraph);
if not IsBound(cliques) then
   if IsCompleteGraph(ptgraph) then
      cliques:=Combinations([1..ptgraph.order],s+1); 
   else
      K:=CompleteSubgraphsOfGivenSize(ptgraph,s+1,true,false,true);
      cliques:=Concatenation(Orbits(ptgraph.group,K,OnSets));
   fi;
   if Length(cliques) < nlines then 
      return [];
   fi;
fi;
if nlines=t*(s+1)+1 then  # line graph is complete graph
   adj:=function(x,y) return x<>y and Length(Intersection(x,y))<>1; end;
else
   adj:=function(x,y) return x<>y and Length(Intersection(x,y))>1; end;
fi;
X:=Graph(aut,cliques,OnSets,adj,true);
X.isSimple:=true;
Unbind(X.names);
StabChainOp(X.group,rec(limit:=Size(aut)));
#
# The set  S  of independent sets of size  nlines  in  X  is in 1-to-1 
# correspondence with (the line sets of) the partial linear spaces
# with point graph  ptgraph,  and parameters  s,t.

# Moreover, the orbits of  X.group  (induced by  Aut(ptgraph))  on  S  
# are in  1-to-1  correspondence with the isomorphism classes 
# of the partial linear spaces with point graph  ptgraph,  
# and parameters  s,t.

# We shall classify  S  modulo  X.group,  in order to classify the 
# required partial linear spaces up to isomorphism
# (except that we stop if  nspaces>0  isomorphism classes are required
# and we find that number of them).
#
if Size(X.group) < Size(aut) then
   #
   # non-faithful action of  aut  on (s+1)-cliques, which is impossible if 
   # a subset of these cliques form the line set of a partial linear space
   # with parameters  s,t > 1.
   #
   return [];
fi;
if printlevel > 0 then
   Print("X.order=",X.order," VertexDegrees(X)=",VertexDegrees(X),"\n");
fi;
I:=IndependentSet(ptgraph);
if printlevel > 0 then
   Print("Length(I)=",Length(I),"\n");
fi;
I:=Concatenation(I,Difference([1..ptgraph.order],I));
#
# We shall build the possible partial linear spaces by determining
# the possible line-sets through  I[1],I[2],I[3],...  (in order)
# and backtracking when necessary.  
#
# It appears to be a good strategy to start  I  with the vertices 
# of a maximal independent set of  ptgraph.
#
ans:=[]; 
#
# The "smallest" representatives of new isomorphism classes of the required
# partial linear spaces are put in  ans  as and when they are found.
#

search := function ( i, sofar, live, H )
#
# This is the function for the backtrack search.
#
# Given in  sofar  the vertices of  X  indexing the (s+1)-cliques 
# forming all the lines through the points  I[1],...,I[i-1],  this function
# determines representatives for the new isomorphism classes 
# (not in  ans)  of the required partial linear spaces  S,
# such that the line-set of  S  contains all the cliques indexed by elements 
# of  sofar,  but no clique not indexed by an element in the union of  
# sofar  and  live.  (The clique indexed by  v  is simply  cliques[v].)

# This function assumes that  sofar  and  live  are disjoint sets, and
# that  H <= X.group  stabilizes each of  sofar  and  live  (setwise).
# It is also assumed that  X.names  is unbound, or  X.names=[1..X.order].
#
# Note: On entry to this function it is assumed that  nspaces=-1
# or  nspaces > 0.  If  nspaces > 0  then it is assumed that (on entry)
# nspaces  isomorphism classes have not yet been found.  
# If  nspaces > 0  then this function terminates if  nspaces  
# isomorphism classes are found.  
# It is also assumed that, on entry, the elements of  ans  are distinct
# and are the least lexicographically in their respective  X.group-orbits. 

local  L, K, ind, k, forbid, nlinesreq, F, pointstocover, wts, ii, jj;
if printlevel > 1 then
   Print("\ni=",i," Size(H)=",Size(H));
fi;
if Length(sofar)=nlines then
   #
   # partial linear space found.
   # check if its isomorphism class is new.
   #
   sofar:=SmallestImageSet(X.group,sofar);
   if not (sofar in ans) then
      # process new isomorphism class 
      if printlevel > 1 then
         Print("\n",cliques{sofar},"\n");
      fi;     
      Add(ans,sofar);
   fi;
   return;
fi;
F:=Filtered(sofar,x->I[i] in cliques[x]);
nlinesreq:=(t+1)-Length(F); 
#
#  nlinesreq  is the number of new lines through  I[i]  that 
# must be found.
#
if nlinesreq=0 then
   search(i+1,sofar,live,H);
   return;
fi;
L:=Filtered( live, x->I[i] in cliques[x]);
if printlevel > 1 then    
   Print(" nlinesreq=",nlinesreq,"  Length(L)=",Length(L));
fi;    
if Length(L) < nlinesreq then
   return;
fi;
H := Stabilizer( H, L, OnSets );
ind := ComplementGraph(InducedSubgraph( X, L, H ));
pointstocover :=
   Difference(Adjacency(ptgraph,I[i]),Union(List(F,x->cliques[x])));
wts := List(L,x->ListWithIdenticalEntries(Length(pointstocover),0));
for ii in [1..Length(L)] do
   for jj in cliques[L[ii]] do
      if jj<>I[i] then
         wts[ii][PositionSorted(pointstocover,jj)] := 1;
      fi;
   od;
od;
K := CompleteSubgraphsOfGivenSize( ind, 
   ListWithIdenticalEntries(Length(pointstocover),1), 2, true, true, wts); 

#  K  contains the sets of possible additional lines through  I[i].

if K = [] then
   return;
fi;
if printlevel > 1 then    
   Print("  Length(K)=",Length(K));
fi;    
for k in K  do
   L := ind.names{k};
   forbid := Union( L, Union(List(L,x->Adjacency(X,x))) );
   search( i+1, Union( sofar, L), Difference(live,forbid),
    Stabilizer(H,L,OnSets) ); 
   if nspaces>=0 and Length(ans)=nspaces then
      return;
   fi;
od;
end;

search(1,[],[1..X.order],X.group);   
for i in [1..Length(ans)] do
   #
   # Determine the incidence graph of the partial linear space
   # whose lines are  cliques{ans[i]},  and store the result in  ans[i].
   #
   pts:=List([1..ptgraph.order],x->[]);
   for j in ans[i] do
      for k in cliques[j] do
  AddSet(pts[k],j);
      od;
   od;
   aut:=Action(Stabilizer(X.group,ans[i],OnSets),pts,OnSets);
   lines:=SSortedList( cliques{ans[i]} );
   ans[i]:=Graph(aut,
   Concatenation([1..ptgraph.order],lines),
   function(x,g)
      if IsInt(x) then
         return x^g;
      else
         return OnSets(x,g);
      fi;
   end,
   function(x,y)
      if IsInt(x) then
         return IsSSortedList(y) and x in y;
      else 
         return IsInt(y) and y in x;
      fi;
   end,
   true);
   ans[i].isSimple:=true;
   # now rename the vertices of  ans[i]
   names:=[];
   for j in [1..ptgraph.order] do
      names[j]:=VertexName(ptgraph,j);
   od;
   for j in [ptgraph.order+1..ans[i].order] do
      names[j]:=List(ans[i].names[j],x->VertexName(ptgraph,x));
   od;
   ans[i].names:=Immutable(names);
od;
return ans;
end);

[Seitenstruktur0.123Druckenetwas mehr zur Ethik2026-04-26]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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