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


Quelle  math.rs   Sprache: unbekannt

 
// Adapted from https://github.com/Alexhuszagh/rust-lexical.

//! Building-blocks for arbitrary-precision math.
//!
//! These algorithms assume little-endian order for the large integer
//! buffers, so for a `vec![0, 1, 2, 3]`, `3` is the most significant limb,
//! and `0` is the least significant limb.

use super::large_powers;
use super::num::*;
use super::small_powers::*;
use alloc::vec::Vec;
use core::{cmp, iter, mem};

// ALIASES
// -------

//  Type for a single limb of the big integer.
//
//  A limb is analogous to a digit in base10, except, it stores 32-bit
//  or 64-bit numbers instead.
//
//  This should be all-known 64-bit platforms supported by Rust.
//      https://forge.rust-lang.org/platform-support.html
//
//  Platforms where native 128-bit multiplication is explicitly supported:
//      - x86_64 (Supported via `MUL`).
//      - mips64 (Supported via `DMULTU`, which `HI` and `LO` can be read-from).
//
//  Platforms where native 64-bit multiplication is supported and
//  you can extract hi-lo for 64-bit multiplications.
//      aarch64 (Requires `UMULH` and `MUL` to capture high and low bits).
//      powerpc64 (Requires `MULHDU` and `MULLD` to capture high and low bits).
//
//  Platforms where native 128-bit multiplication is not supported,
//  requiring software emulation.
//      sparc64 (`UMUL` only supported double-word arguments).

// 32-BIT LIMB
#[cfg(limb_width_32)]
pub type Limb = u32;

#[cfg(limb_width_32)]
pub const POW5_LIMB: &[Limb] = &POW5_32;

#[cfg(limb_width_32)]
pub const POW10_LIMB: &[Limb] = &POW10_32;

#[cfg(limb_width_32)]
type Wide = u64;

// 64-BIT LIMB
#[cfg(limb_width_64)]
pub type Limb = u64;

#[cfg(limb_width_64)]
pub const POW5_LIMB: &[Limb] = &POW5_64;

#[cfg(limb_width_64)]
pub const POW10_LIMB: &[Limb] = &POW10_64;

#[cfg(limb_width_64)]
type Wide = u128;

/// Cast to limb type.
#[inline]
pub(crate) fn as_limb<T: Integer>(t: T) -> Limb {
    Limb::as_cast(t)
}

/// Cast to wide type.
#[inline]
fn as_wide<T: Integer>(t: T) -> Wide {
    Wide::as_cast(t)
}

// SPLIT
// -----

/// Split u64 into limbs, in little-endian order.
#[inline]
#[cfg(limb_width_32)]
fn split_u64(x: u64) -> [Limb; 2] {
    [as_limb(x), as_limb(x >> 32)]
}

/// Split u64 into limbs, in little-endian order.
#[inline]
#[cfg(limb_width_64)]
fn split_u64(x: u64) -> [Limb; 1] {
    [as_limb(x)]
}

// HI64
// ----

// NONZERO

/// Check if any of the remaining bits are non-zero.
#[inline]
pub fn nonzero<T: Integer>(x: &[T], rindex: usize) -> bool {
    let len = x.len();
    let slc = &x[..len - rindex];
    slc.iter().rev().any(|&x| x != T::ZERO)
}

/// Shift 64-bit integer to high 64-bits.
#[inline]
fn u64_to_hi64_1(r0: u64) -> (u64, bool) {
    debug_assert!(r0 != 0);
    let ls = r0.leading_zeros();
    (r0 << ls, false)
}

/// Shift 2 64-bit integers to high 64-bits.
#[inline]
fn u64_to_hi64_2(r0: u64, r1: u64) -> (u64, bool) {
    debug_assert!(r0 != 0);
    let ls = r0.leading_zeros();
    let rs = 64 - ls;
    let v = match ls {
        0 => r0,
        _ => (r0 << ls) | (r1 >> rs),
    };
    let n = r1 << ls != 0;
    (v, n)
}

/// Trait to export the high 64-bits from a little-endian slice.
trait Hi64<T>: AsRef<[T]> {
    /// Get the hi64 bits from a 1-limb slice.
    fn hi64_1(&self) -> (u64, bool);

    /// Get the hi64 bits from a 2-limb slice.
    fn hi64_2(&self) -> (u64, bool);

    /// Get the hi64 bits from a 3-limb slice.
    fn hi64_3(&self) -> (u64, bool);

    /// High-level exporter to extract the high 64 bits from a little-endian slice.
    #[inline]
    fn hi64(&self) -> (u64, bool) {
        match self.as_ref().len() {
            0 => (0, false),
            1 => self.hi64_1(),
            2 => self.hi64_2(),
            _ => self.hi64_3(),
        }
    }
}

impl Hi64<u32> for [u32] {
    #[inline]
    fn hi64_1(&self) -> (u64, bool) {
        debug_assert!(self.len() == 1);
        let r0 = self[0] as u64;
        u64_to_hi64_1(r0)
    }

    #[inline]
    fn hi64_2(&self) -> (u64, bool) {
        debug_assert!(self.len() == 2);
        let r0 = (self[1] as u64) << 32;
        let r1 = self[0] as u64;
        u64_to_hi64_1(r0 | r1)
    }

    #[inline]
    fn hi64_3(&self) -> (u64, bool) {
        debug_assert!(self.len() >= 3);
        let r0 = self[self.len() - 1] as u64;
        let r1 = (self[self.len() - 2] as u64) << 32;
        let r2 = self[self.len() - 3] as u64;
        let (v, n) = u64_to_hi64_2(r0, r1 | r2);
        (v, n || nonzero(self, 3))
    }
}

impl Hi64<u64> for [u64] {
    #[inline]
    fn hi64_1(&self) -> (u64, bool) {
        debug_assert!(self.len() == 1);
        let r0 = self[0];
        u64_to_hi64_1(r0)
    }

    #[inline]
    fn hi64_2(&self) -> (u64, bool) {
        debug_assert!(self.len() >= 2);
        let r0 = self[self.len() - 1];
        let r1 = self[self.len() - 2];
        let (v, n) = u64_to_hi64_2(r0, r1);
        (v, n || nonzero(self, 2))
    }

    #[inline]
    fn hi64_3(&self) -> (u64, bool) {
        self.hi64_2()
    }
}

// SCALAR
// ------

// Scalar-to-scalar operations, for building-blocks for arbitrary-precision
// operations.

mod scalar {
    use super::*;

    // ADDITION

    /// Add two small integers and return the resulting value and if overflow happens.
    #[inline]
    pub fn add(x: Limb, y: Limb) -> (Limb, bool) {
        x.overflowing_add(y)
    }

    /// AddAssign two small integers and return if overflow happens.
    #[inline]
    pub fn iadd(x: &mut Limb, y: Limb) -> bool {
        let t = add(*x, y);
        *x = t.0;
        t.1
    }

    // SUBTRACTION

    /// Subtract two small integers and return the resulting value and if overflow happens.
    #[inline]
    pub fn sub(x: Limb, y: Limb) -> (Limb, bool) {
        x.overflowing_sub(y)
    }

    /// SubAssign two small integers and return if overflow happens.
    #[inline]
    pub fn isub(x: &mut Limb, y: Limb) -> bool {
        let t = sub(*x, y);
        *x = t.0;
        t.1
    }

    // MULTIPLICATION

    /// Multiply two small integers (with carry) (and return the overflow contribution).
    ///
    /// Returns the (low, high) components.
    #[inline]
    pub fn mul(x: Limb, y: Limb, carry: Limb) -> (Limb, Limb) {
        // Cannot overflow, as long as wide is 2x as wide. This is because
        // the following is always true:
        // `Wide::max_value() - (Narrow::max_value() * Narrow::max_value()) >= Narrow::max_value()`
        let z: Wide = as_wide(x) * as_wide(y) + as_wide(carry);
        let bits = mem::size_of::<Limb>() * 8;
        (as_limb(z), as_limb(z >> bits))
    }

    /// Multiply two small integers (with carry) (and return if overflow happens).
    #[inline]
    pub fn imul(x: &mut Limb, y: Limb, carry: Limb) -> Limb {
        let t = mul(*x, y, carry);
        *x = t.0;
        t.1
    }
} // scalar

// SMALL
// -----

// Large-to-small operations, to modify a big integer from a native scalar.

mod small {
    use super::*;

    // MULTIPLICATIION

    /// ADDITION

    /// Implied AddAssign implementation for adding a small integer to bigint.
    ///
    /// Allows us to choose a start-index in x to store, to allow incrementing
    /// from a non-zero start.
    #[inline]
    pub fn iadd_impl(x: &mut Vec<Limb>, y: Limb, xstart: usize) {
        if x.len() <= xstart {
            x.push(y);
        } else {
            // Initial add
            let mut carry = scalar::iadd(&mut x[xstart], y);

            // Increment until overflow stops occurring.
            let mut size = xstart + 1;
            while carry && size < x.len() {
                carry = scalar::iadd(&mut x[size], 1);
                size += 1;
            }

            // If we overflowed the buffer entirely, need to add 1 to the end
            // of the buffer.
            if carry {
                x.push(1);
            }
        }
    }

    /// AddAssign small integer to bigint.
    #[inline]
    pub fn iadd(x: &mut Vec<Limb>, y: Limb) {
        iadd_impl(x, y, 0);
    }

    // SUBTRACTION

    /// SubAssign small integer to bigint.
    /// Does not do overflowing subtraction.
    #[inline]
    pub fn isub_impl(x: &mut Vec<Limb>, y: Limb, xstart: usize) {
        debug_assert!(x.len() > xstart && (x[xstart] >= y || x.len() > xstart + 1));

        // Initial subtraction
        let mut carry = scalar::isub(&mut x[xstart], y);

        // Increment until overflow stops occurring.
        let mut size = xstart + 1;
        while carry && size < x.len() {
            carry = scalar::isub(&mut x[size], 1);
            size += 1;
        }
        normalize(x);
    }

    // MULTIPLICATION

    /// MulAssign small integer to bigint.
    #[inline]
    pub fn imul(x: &mut Vec<Limb>, y: Limb) {
        // Multiply iteratively over all elements, adding the carry each time.
        let mut carry: Limb = 0;
        for xi in &mut *x {
            carry = scalar::imul(xi, y, carry);
        }

        // Overflow of value, add to end.
        if carry != 0 {
            x.push(carry);
        }
    }

    /// Mul small integer to bigint.
    #[inline]
    pub fn mul(x: &[Limb], y: Limb) -> Vec<Limb> {
        let mut z = Vec::<Limb>::default();
        z.extend_from_slice(x);
        imul(&mut z, y);
        z
    }

    /// MulAssign by a power.
    ///
    /// Theoretically...
    ///
    /// Use an exponentiation by squaring method, since it reduces the time
    /// complexity of the multiplication to ~`O(log(n))` for the squaring,
    /// and `O(n*m)` for the result. Since `m` is typically a lower-order
    /// factor, this significantly reduces the number of multiplications
    /// we need to do. Iteratively multiplying by small powers follows
    /// the nth triangular number series, which scales as `O(p^2)`, but
    /// where `p` is `n+m`. In short, it scales very poorly.
    ///
    /// Practically....
    ///
    /// Exponentiation by Squaring:
    ///     running 2 tests
    ///     test bigcomp_f32_lexical ... bench:       1,018 ns/iter (+/- 78)
    ///     test bigcomp_f64_lexical ... bench:       3,639 ns/iter (+/- 1,007)
    ///
    /// Exponentiation by Iterative Small Powers:
    ///     running 2 tests
    ///     test bigcomp_f32_lexical ... bench:         518 ns/iter (+/- 31)
    ///     test bigcomp_f64_lexical ... bench:         583 ns/iter (+/- 47)
    ///
    /// Exponentiation by Iterative Large Powers (of 2):
    ///     running 2 tests
    ///     test bigcomp_f32_lexical ... bench:         671 ns/iter (+/- 31)
    ///     test bigcomp_f64_lexical ... bench:       1,394 ns/iter (+/- 47)
    ///
    /// Even using worst-case scenarios, exponentiation by squaring is
    /// significantly slower for our workloads. Just multiply by small powers,
    /// in simple cases, and use precalculated large powers in other cases.
    pub fn imul_pow5(x: &mut Vec<Limb>, n: u32) {
        use super::large::KARATSUBA_CUTOFF;

        let small_powers = POW5_LIMB;
        let large_powers = large_powers::POW5;

        if n == 0 {
            // No exponent, just return.
            // The 0-index of the large powers is `2^0`, which is 1, so we want
            // to make sure we don't take that path with a literal 0.
            return;
        }

        // We want to use the asymptotically faster algorithm if we're going
        // to be using Karabatsu multiplication sometime during the result,
        // otherwise, just use exponentiation by squaring.
        let bit_length = 32 - n.leading_zeros() as usize;
        debug_assert!(bit_length != 0 && bit_length <= large_powers.len());
        if x.len() + large_powers[bit_length - 1].len() < 2 * KARATSUBA_CUTOFF {
            // We can use iterative small powers to make this faster for the
            // easy cases.

            // Multiply by the largest small power until n < step.
            let step = small_powers.len() - 1;
            let power = small_powers[step];
            let mut n = n as usize;
            while n >= step {
                imul(x, power);
                n -= step;
            }

            // Multiply by the remainder.
            imul(x, small_powers[n]);
        } else {
            // In theory, this code should be asymptotically a lot faster,
            // in practice, our small::imul seems to be the limiting step,
            // and large imul is slow as well.

            // Multiply by higher order powers.
            let mut idx: usize = 0;
            let mut bit: usize = 1;
            let mut n = n as usize;
            while n != 0 {
                if n & bit != 0 {
                    debug_assert!(idx < large_powers.len());
                    large::imul(x, large_powers[idx]);
                    n ^= bit;
                }
                idx += 1;
                bit <<= 1;
            }
        }
    }

    // BIT LENGTH

    /// Get number of leading zero bits in the storage.
    #[inline]
    pub fn leading_zeros(x: &[Limb]) -> usize {
        x.last().map_or(0, |x| x.leading_zeros() as usize)
    }

    /// Calculate the bit-length of the big-integer.
    #[inline]
    pub fn bit_length(x: &[Limb]) -> usize {
        let bits = mem::size_of::<Limb>() * 8;
        // Avoid overflowing, calculate via total number of bits
        // minus leading zero bits.
        let nlz = leading_zeros(x);
        bits.checked_mul(x.len())
            .map_or_else(usize::max_value, |v| v - nlz)
    }

    // SHL

    /// Shift-left bits inside a buffer.
    ///
    /// Assumes `n < Limb::BITS`, IE, internally shifting bits.
    #[inline]
    pub fn ishl_bits(x: &mut Vec<Limb>, n: usize) {
        // Need to shift by the number of `bits % Limb::BITS)`.
        let bits = mem::size_of::<Limb>() * 8;
        debug_assert!(n < bits);
        if n == 0 {
            return;
        }

        // Internally, for each item, we shift left by n, and add the previous
        // right shifted limb-bits.
        // For example, we transform (for u8) shifted left 2, to:
        //      b10100100 b01000010
        //      b10 b10010001 b00001000
        let rshift = bits - n;
        let lshift = n;
        let mut prev: Limb = 0;
        for xi in &mut *x {
            let tmp = *xi;
            *xi <<= lshift;
            *xi |= prev >> rshift;
            prev = tmp;
        }

        // Always push the carry, even if it creates a non-normal result.
        let carry = prev >> rshift;
        if carry != 0 {
            x.push(carry);
        }
    }

    /// Shift-left `n` digits inside a buffer.
    ///
    /// Assumes `n` is not 0.
    #[inline]
    pub fn ishl_limbs(x: &mut Vec<Limb>, n: usize) {
        debug_assert!(n != 0);
        if !x.is_empty() {
            x.reserve(n);
            x.splice(..0, iter::repeat(0).take(n));
        }
    }

    /// Shift-left buffer by n bits.
    #[inline]
    pub fn ishl(x: &mut Vec<Limb>, n: usize) {
        let bits = mem::size_of::<Limb>() * 8;
        // Need to pad with zeros for the number of `bits / Limb::BITS`,
        // and shift-left with carry for `bits % Limb::BITS`.
        let rem = n % bits;
        let div = n / bits;
        ishl_bits(x, rem);
        if div != 0 {
            ishl_limbs(x, div);
        }
    }

    // NORMALIZE

    /// Normalize the container by popping any leading zeros.
    #[inline]
    pub fn normalize(x: &mut Vec<Limb>) {
        // Remove leading zero if we cause underflow. Since we're dividing
        // by a small power, we have at max 1 int removed.
        while x.last() == Some(&0) {
            x.pop();
        }
    }
} // small

// LARGE
// -----

// Large-to-large operations, to modify a big integer from a native scalar.

mod large {
    use super::*;

    // RELATIVE OPERATORS

    /// Compare `x` to `y`, in little-endian order.
    #[inline]
    pub fn compare(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> cmp::Ordering {
        if x.len() > y.len() {
            cmp::Ordering::Greater
        } else if x.len() < y.len() {
            cmp::Ordering::Less
        } else {
            let iter = x.iter().rev().zip(y.iter().rev());
            for (&xi, &yi) in iter {
                if xi > yi {
                    return cmp::Ordering::Greater;
                } else if xi < yi {
                    return cmp::Ordering::Less;
                }
            }
            // Equal case.
            cmp::Ordering::Equal
        }
    }

    /// Check if x is less than y.
    #[inline]
    pub fn less(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> bool {
        compare(x, y) == cmp::Ordering::Less
    }

    /// Check if x is greater than or equal to y.
    #[inline]
    pub fn greater_equal(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> bool {
        !less(x, y)
    }

    // ADDITION

    /// Implied AddAssign implementation for bigints.
    ///
    /// Allows us to choose a start-index in x to store, so we can avoid
    /// padding the buffer with zeros when not needed, optimized for vectors.
    pub fn iadd_impl(x: &mut Vec<Limb>, y: &[Limb], xstart: usize) {
        // The effective x buffer is from `xstart..x.len()`, so we need to treat
        // that as the current range. If the effective y buffer is longer, need
        // to resize to that, + the start index.
        if y.len() > x.len() - xstart {
            x.resize(y.len() + xstart, 0);
        }

        // Iteratively add elements from y to x.
        let mut carry = false;
        for (xi, yi) in x[xstart..].iter_mut().zip(y.iter()) {
            // Only one op of the two can overflow, since we added at max
            // Limb::max_value() + Limb::max_value(). Add the previous carry,
            // and store the current carry for the next.
            let mut tmp = scalar::iadd(xi, *yi);
            if carry {
                tmp |= scalar::iadd(xi, 1);
            }
            carry = tmp;
        }

        // Overflow from the previous bit.
        if carry {
            small::iadd_impl(x, 1, y.len() + xstart);
        }
    }

    /// AddAssign bigint to bigint.
    #[inline]
    pub fn iadd(x: &mut Vec<Limb>, y: &[Limb]) {
        iadd_impl(x, y, 0);
    }

    /// Add bigint to bigint.
    #[inline]
    pub fn add(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> Vec<Limb> {
        let mut z = Vec::<Limb>::default();
        z.extend_from_slice(x);
        iadd(&mut z, y);
        z
    }

    // SUBTRACTION

    /// SubAssign bigint to bigint.
    pub fn isub(x: &mut Vec<Limb>, y: &[Limb]) {
        // Basic underflow checks.
        debug_assert!(greater_equal(x, y));

        // Iteratively add elements from y to x.
        let mut carry = false;
        for (xi, yi) in x.iter_mut().zip(y.iter()) {
            // Only one op of the two can overflow, since we added at max
            // Limb::max_value() + Limb::max_value(). Add the previous carry,
            // and store the current carry for the next.
            let mut tmp = scalar::isub(xi, *yi);
            if carry {
                tmp |= scalar::isub(xi, 1);
            }
            carry = tmp;
        }

        if carry {
            small::isub_impl(x, 1, y.len());
        } else {
            small::normalize(x);
        }
    }

    // MULTIPLICATION

    /// Number of digits to bottom-out to asymptotically slow algorithms.
    ///
    /// Karatsuba tends to out-perform long-multiplication at ~320-640 bits,
    /// so we go halfway, while Newton division tends to out-perform
    /// Algorithm D at ~1024 bits. We can toggle this for optimal performance.
    pub const KARATSUBA_CUTOFF: usize = 32;

    /// Grade-school multiplication algorithm.
    ///
    /// Slow, naive algorithm, using limb-bit bases and just shifting left for
    /// each iteration. This could be optimized with numerous other algorithms,
    /// but it's extremely simple, and works in O(n*m) time, which is fine
    /// by me. Each iteration, of which there are `m` iterations, requires
    /// `n` multiplications, and `n` additions, or grade-school multiplication.
    fn long_mul(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> Vec<Limb> {
        // Using the immutable value, multiply by all the scalars in y, using
        // the algorithm defined above. Use a single buffer to avoid
        // frequent reallocations. Handle the first case to avoid a redundant
        // addition, since we know y.len() >= 1.
        let mut z: Vec<Limb> = small::mul(x, y[0]);
        z.resize(x.len() + y.len(), 0);

        // Handle the iterative cases.
        for (i, &yi) in y[1..].iter().enumerate() {
            let zi: Vec<Limb> = small::mul(x, yi);
            iadd_impl(&mut z, &zi, i + 1);
        }

        small::normalize(&mut z);

        z
    }

    /// Split two buffers into halfway, into (lo, hi).
    #[inline]
    pub fn karatsuba_split(z: &[Limb], m: usize) -> (&[Limb], &[Limb]) {
        (&z[..m], &z[m..])
    }

    /// Karatsuba multiplication algorithm with roughly equal input sizes.
    ///
    /// Assumes `y.len() >= x.len()`.
    fn karatsuba_mul(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> Vec<Limb> {
        if y.len() <= KARATSUBA_CUTOFF {
            // Bottom-out to long division for small cases.
            long_mul(x, y)
        } else if x.len() < y.len() / 2 {
            karatsuba_uneven_mul(x, y)
        } else {
            // Do our 3 multiplications.
            let m = y.len() / 2;
            let (xl, xh) = karatsuba_split(x, m);
            let (yl, yh) = karatsuba_split(y, m);
            let sumx = add(xl, xh);
            let sumy = add(yl, yh);
            let z0 = karatsuba_mul(xl, yl);
            let mut z1 = karatsuba_mul(&sumx, &sumy);
            let z2 = karatsuba_mul(xh, yh);
            // Properly scale z1, which is `z1 - z2 - zo`.
            isub(&mut z1, &z2);
            isub(&mut z1, &z0);

            // Create our result, which is equal to, in little-endian order:
            // [z0, z1 - z2 - z0, z2]
            //  z1 must be shifted m digits (2^(32m)) over.
            //  z2 must be shifted 2*m digits (2^(64m)) over.
            let len = z0.len().max(m + z1.len()).max(2 * m + z2.len());
            let mut result = z0;
            result.reserve_exact(len - result.len());
            iadd_impl(&mut result, &z1, m);
            iadd_impl(&mut result, &z2, 2 * m);

            result
        }
    }

    /// Karatsuba multiplication algorithm where y is substantially larger than x.
    ///
    /// Assumes `y.len() >= x.len()`.
    fn karatsuba_uneven_mul(x: &[Limb], mut y: &[Limb]) -> Vec<Limb> {
        let mut result = Vec::<Limb>::default();
        result.resize(x.len() + y.len(), 0);

        // This effectively is like grade-school multiplication between
        // two numbers, except we're using splits on `y`, and the intermediate
        // step is a Karatsuba multiplication.
        let mut start = 0;
        while !y.is_empty() {
            let m = x.len().min(y.len());
            let (yl, yh) = karatsuba_split(y, m);
            let prod = karatsuba_mul(x, yl);
            iadd_impl(&mut result, &prod, start);
            y = yh;
            start += m;
        }
        small::normalize(&mut result);

        result
    }

    /// Forwarder to the proper Karatsuba algorithm.
    #[inline]
    fn karatsuba_mul_fwd(x: &[Limb], y: &[Limb]) -> Vec<Limb> {
        if x.len() < y.len() {
            karatsuba_mul(x, y)
        } else {
            karatsuba_mul(y, x)
        }
    }

    /// MulAssign bigint to bigint.
    #[inline]
    pub fn imul(x: &mut Vec<Limb>, y: &[Limb]) {
        if y.len() == 1 {
            small::imul(x, y[0]);
        } else {
            // We're not really in a condition where using Karatsuba
            // multiplication makes sense, so we're just going to use long
            // division. ~20% speedup compared to:
            //      *x = karatsuba_mul_fwd(x, y);
            *x = karatsuba_mul_fwd(x, y);
        }
    }
} // large

// TRAITS
// ------

/// Traits for shared operations for big integers.
///
/// None of these are implemented using normal traits, since these
/// are very expensive operations, and we want to deliberately
/// and explicitly use these functions.
pub(crate) trait Math: Clone + Sized + Default {
    // DATA

    /// Get access to the underlying data
    fn data(&self) -> &Vec<Limb>;

    /// Get access to the underlying data
    fn data_mut(&mut self) -> &mut Vec<Limb>;

    // RELATIVE OPERATIONS

    /// Compare self to y.
    #[inline]
    fn compare(&self, y: &Self) -> cmp::Ordering {
        large::compare(self.data(), y.data())
    }

    // PROPERTIES

    /// Get the high 64-bits from the bigint and if there are remaining bits.
    #[inline]
    fn hi64(&self) -> (u64, bool) {
        self.data().as_slice().hi64()
    }

    /// Calculate the bit-length of the big-integer.
    /// Returns usize::max_value() if the value overflows,
    /// IE, if `self.data().len() > usize::max_value() / 8`.
    #[inline]
    fn bit_length(&self) -> usize {
        small::bit_length(self.data())
    }

    // INTEGER CONVERSIONS

    /// Create new big integer from u64.
    #[inline]
    fn from_u64(x: u64) -> Self {
        let mut v = Self::default();
        let slc = split_u64(x);
        v.data_mut().extend_from_slice(&slc);
        v.normalize();
        v
    }

    // NORMALIZE

    /// Normalize the integer, so any leading zero values are removed.
    #[inline]
    fn normalize(&mut self) {
        small::normalize(self.data_mut());
    }

    // ADDITION

    /// AddAssign small integer.
    #[inline]
    fn iadd_small(&mut self, y: Limb) {
        small::iadd(self.data_mut(), y);
    }

    // MULTIPLICATION

    /// MulAssign small integer.
    #[inline]
    fn imul_small(&mut self, y: Limb) {
        small::imul(self.data_mut(), y);
    }

    /// Multiply by a power of 2.
    #[inline]
    fn imul_pow2(&mut self, n: u32) {
        self.ishl(n as usize);
    }

    /// Multiply by a power of 5.
    #[inline]
    fn imul_pow5(&mut self, n: u32) {
        small::imul_pow5(self.data_mut(), n);
    }

    /// MulAssign by a power of 10.
    #[inline]
    fn imul_pow10(&mut self, n: u32) {
        self.imul_pow5(n);
        self.imul_pow2(n);
    }

    // SHIFTS

    /// Shift-left the entire buffer n bits.
    #[inline]
    fn ishl(&mut self, n: usize) {
        small::ishl(self.data_mut(), n);
    }
}

[ Dauer der Verarbeitung: 0.3 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge