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


Quelle  Euclidean.gi   Sprache: unbekannt

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

# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
# MatricesForHomalg: Matrices for the homalg project
#
# Implementations
#

## Efficiency is not among the two purposes served by the implementation below:
## 1. Prove that Euclidean rings are computable in the sense of Barakat and Lange-Hegermann.
##    A practical purpose of this proof is to make univariate polynomial rings over fields
##    computable in GAP (i.e., without relying on external oracles).
## 2. Demonstrate a unified implementation of the Row (Reduced) Echelon Form (REF, RREF)
##    and the (reduced) Hermite normal form algorithms.

##
InstallMethod( FullyDividePairTrafo,
        [ IsRingElement, IsRingElement, IsHomalgRing ],
        
  function( a, b, R )
    local U, q, r;
    
    U := HomalgIdentityMatrix( 2, R );
    
    while not IsZero( b ) do
        q := EuclideanQuotient( R, a, b );
        U := HomalgMatrix( [ 0, 1, 1, -q ], 2, 2, R ) * U;
        r := a - q * b;
        a := b;
        b := r;
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( FullyDividePairTrafo,
        [ IsRingElement, IsRingElement, IsHomalgRing and IsFieldForHomalg ],
        
  function( a, b, R )
    local U, q, r;
    
    U := HomalgIdentityMatrix( 2, R );
    
    while not IsZero( b ) do
        q := EuclideanQuotient( R, a, b );
        U := HomalgMatrix( [ 0, 1, 1, -q ], 2, 2, R ) * U;
        r := a - q * b;
        a := b;
        b := r;
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( FullyDividePairTrafoInflated,
        [ IsRingElement, IsRingElement, IsInt, IsInt, IsInt, IsHomalgRing ],
        
  function( a, b, i, j, n, R )
    local U, u;
    
    U := HomalgInitialIdentityMatrix( n, R );
    
    u := FullyDividePairTrafo( a, b, R );
    
    SetMatElm( U, i, i, MatElm( u, 1, 1 ) );
    SetMatElm( U, i, j, MatElm( u, 1, 2 ) );
    SetMatElm( U, j, i, MatElm( u, 2, 1 ) );
    SetMatElm( U, j, j, MatElm( u, 2, 2 ) );
    
    MakeImmutable( U );
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( FullyDivideColumnTrafo,
        [ IsHomalgMatrix ],
        
  function( col )
    local R, m, U, nz, j, a, b, u;
    
    R := HomalgRing( col );
    
    m := NumberRows( col );
    
    U := HomalgIdentityMatrix( m, R );
    
    if IsZero( col ) then ## also takes care of 0x1 matrix
        return U;
    elif m = 1 then ## takes care of the 1x1 nonzero case
        if HasIsFieldForHomalg( R ) and IsFieldForHomalg( R ) then
            return HomalgMatrix( [ MatElm( col, 1, 1 )^-1 ], 1, 1, R );
        fi;
        return U;
    fi;
    
    ## now we know that col is not zero with at least two rows
    nz := NonZeroRows( col );
    nz := ShallowCopy( nz );
    
    ## remove 1 from NonZeroRows( col )
    if nz[1] = 1 then
        
        ## this would be enough for the ring case
        Remove( nz, 1 );
        
        ## ensure normalizing the first column entry in the field case
        if nz = [ ] and HasIsFieldForHomalg( R ) and IsFieldForHomalg( R ) then
            nz := [ 2 ];
        fi;
    fi;
    
    for j in nz do
        
        a := MatElm( col, 1, 1 );
        b := MatElm( col, j, 1 );
        
        u := FullyDividePairTrafoInflated( a, b, 1, j, m, R );
      
        col := u * col;
        
        U := u * U;
        
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( FullyDivideMatrixTrafo,
        [ IsHomalgMatrix ],
        
  function( mat )
    local R, U, NZC, i, u;
    
    R := HomalgRing( mat );
    
    U := HomalgIdentityMatrix( NumberRows( mat ), R );
    
    NZC := NonZeroColumns( mat );
    
    i := 0;
    
    while not NZC = [ ] do
        
        u := FullyDivideColumnTrafo( CertainColumns( mat, [ NZC[1] ] ) );
        
        mat := u * mat;
        
        u := DiagMat( [ HomalgIdentityMatrix( i, R ), u ] );
        
        U := u * U;
        
        mat := CertainRows( mat, [ 2 .. NumberRows( mat ) ] );
        
        i := i + 1;
        
        NZC := NonZeroColumns( mat );
        
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( DivideColumnTrafo,
        [ IsHomalgMatrix, IsInt ],
        
  function( col, r )
    local R, m, U, nz, b, i, a, u, q;
    
    R := HomalgRing( col );
    
    m := NumberRows( col );
    
    U := HomalgIdentityMatrix( m, R );
    
    if m <= 1 then
        return U;
    fi;
    
    ## now we know that col is not zero with at least two rows
    nz := NonZeroRows( col );
    nz := Intersection( nz, [ 1 .. r - 1 ] );
    
    b := MatElm( col, r, 1 );
    
    for i in nz do
        
        a := MatElm( col, i, 1 );
        
        q := EuclideanQuotient( R, a, b );
        
        u := HomalgInitialIdentityMatrix( m, R );
        
        SetMatElm( u, i, r, -q );
        
        col := u * col;
        
        U := u * U;
        
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( StrictlyFullyDivideMatrixTrafo,
        [ IsHomalgMatrix ],
        
  function( mat )
    local R, U, steps, r, u;
    
    R := HomalgRing( mat );
    
    U := FullyDivideMatrixTrafo( mat );
    
    mat := U * mat;
    
    steps := PositionOfFirstNonZeroEntryPerRow( CertainRows( mat, NonZeroRows( mat ) ) );
    
    mat := CertainColumns( mat, steps );
    
    for r in [ 1 .. Length( steps ) ] do
        
        u := DivideColumnTrafo( CertainColumns( mat, [ r ] ), r );
        
        mat := u * mat;
        
        U := u * U;
        
    od;
    
    return U;
    
end );

##
InstallMethod( CreateHomalgTable,
        "for Euclidean rings",
        [ IsEuclideanRing ],
        
  function( ring )
    local RP_General, RP, component;
    
    if IsField( ring ) or ( HasIsFinite( ring ) and IsFinite( ring ) ) then ## leave for Gauss/GaussForHomalg
        TryNextMethod( );
    fi;
    
    RP_General := ShallowCopy( CommonHomalgTableForRings );
    
    RP := rec( 
               ## Can optionally be provided by the RingPackage
               ## (homalg functions check if these functions are defined or not)
               ## (homalgTable gives no default value)
               
               RowRankOfMatrix :=
                 function( M )
                   
                   return Rank( Eval( M )!.matrix );
                   
                 end,
               
               ElementaryDivisors :=
                 function( arg )
                   local M;
                   
                   M := arg[1];
                   
                   return ElementaryDivisorsMat( ring, Eval( M )!.matrix );
                   
                 end,
               
               Gcd :=
                 function( a, b )
                   
                   return Gcd( ring, [ a, b ] );
                   
                 end,
               
               CancelGcd :=
                 function( a, b )
                   local gcd;
                   
                   gcd := Gcd( ring, [ a, b ] );
                   
                   return [ a / gcd, b / gcd ];
                   
                 end,
               
               ## Must be defined if other functions are not defined
               
               ReducedRowEchelonForm :=
                 function( arg )
                   local M, nargs, U, H;
                   
                   M := arg[1];
                   
                   nargs := Length( arg );
                   
                   U := StrictlyFullyDivideMatrixTrafo( M );
                   
                   H := U * M;
                   
                   SetIsUpperStairCaseMatrix( H, true );
                   
                   if nargs > 1 and IsHomalgMatrix( arg[2] ) then ## not ReducedRowEchelonForm( M, "" )
                       ## compute H and U
                       
                       # assign U:
                       SetPreEval( arg[2], U );

                       U := arg[2];
                       
                       ResetFilterObj( U, IsVoidMatrix );
                       SetNumberRows( U, NumberRows( M ) );
                       SetNumberColumns( U, NumberRows( M ) );
                       SetIsInvertibleMatrix( U, true );
                   fi;
                   
                   return H;
                   
                 end
                 
          );
    
    for component in NamesOfComponents( RP_General ) do
        RP.(component) := RP_General.(component);
    od;
    
    Objectify( TheTypeHomalgTable, RP );
    
    return RP;
    
end );

[ Dauer der Verarbeitung: 0.46 Sekunden  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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