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


Quelle  modfree.gi   Sprache: unbekannt

 
#############################################################################
##
##  This file is part of GAP, a system for computational discrete algebra.
##  This file's authors include Thomas Breuer.
##
##  Copyright of GAP belongs to its developers, whose names are too numerous
##  to list here. Please refer to the COPYRIGHT file for details.
##
##  SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
##
##  This file contains generic methods for free left modules.
##


#############################################################################
##
#M  \=( <V>, <W> )  . . . . . . . . . test if two free left modules are equal
##
##  This method is used also for algebras and algebras-with-one,
##  in particular also for infinite dimensional vector spaces.
##  Note that no generators are accessed here,
##  this happens in the method chosen for `IsSubset'.
##
InstallMethod( \=,
    "for two free left modules (at least one fin. dim.)",
    IsIdenticalObj,
    [ IsFreeLeftModule, IsFreeLeftModule ],
    function( V, W )

    # If the dimensions of the two free modules are known and are different
    # then we need not look at elements.
    if     HasDimension( V ) and HasDimension( W )
       and IsIdenticalObj( LeftActingDomain( V ), LeftActingDomain( W ) ) then
      if   Dimension( V ) <> Dimension( W ) then
        return false;
      elif IsInt( Dimension( V ) ) then
        # Only one inclusion must be tested.
        return IsSubset( V, W );
      fi;
    fi;

    # Check the inclusions.
    return IsSubset( V, W ) and IsSubset( W, V );
    end );


#############################################################################
##
#M  \<( <V>, <W> )  . . . . . . . . . . . . . .  test if <V> is less than <W>
##
##  If the left acting domains are different, compare the free modules viewed
##  over their intersection.
##  Otherwise compare the dimensions, and if both are equal,
##  delegate to canonical bases.
##
##  (Note that modules over different left acting domains can be equal,
##  so we are not allowed to compare first w.r.t. the left acting domains.)
##
InstallMethod( \<,
    "for two free left modules",
    IsIdenticalObj,
    [ IsFreeLeftModule, IsFreeLeftModule ],
    function( V, W )
    local inters;
    if LeftActingDomain( V ) <> LeftActingDomain( W ) then
      inters:= Intersection( LeftActingDomain( V ), LeftActingDomain( W ) );
      return AsLeftModule( inters, V ) < AsLeftModule( inters, W );
    elif Dimension( V ) <> Dimension( W ) then
      return Dimension( V ) < Dimension( W );
    else
      return   Reversed( BasisVectors( CanonicalBasis( V ) ) )
             < Reversed( BasisVectors( CanonicalBasis( W ) ) );
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  \in( <v>, <V> ) . . . . . . . . . .  membership test for free left module
##
##  We delegate this task to a basis.
##
InstallMethod( \in,
    "for vector and fin. dim. free left module",
    IsElmsColls,
    [ IsVector, IsFreeLeftModule and IsFiniteDimensional ],
    function( v, V )
    return Coefficients( Basis( V ), v ) <> fail;
    end );


#############################################################################
##
#M  IsFinite( <V> ) . . . . . . . . . .  test if a free left module is finite
##
##  A free left module is finite if and only if it is trivial (that is, all
##  generators are zero) or if it is finite dimensional and the coefficients
##  domain is finite.
##
##  Note that we have to be careful not to delegate to `IsFinite' for the
##  left acting domain if the module is equal to its left acting domain,
##  which may occur for fields.
##  (Note that no special method for a FLMLOR, FLMLOR-with-one, or division
##  ring is needed since all generator dependent questions are handled in the
##  `IsTrivial' call.)
##
InstallImmediateMethod( IsFinite,
    IsFreeLeftModule and HasIsFiniteDimensional, 0,
    function( V )
    if not IsFiniteDimensional( V ) then
      return false;
    else
      TryNextMethod();
    fi;
    end );

InstallMethod( IsFinite,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    function( V )
    if not IsFiniteDimensional( V ) then
      return false;
    elif IsTrivial( V ) then
      return true;
    elif V <> LeftActingDomain( V ) then
      return IsFinite( LeftActingDomain( V ) );
    elif Characteristic( V ) = 0 then
      return false;
    else
      TryNextMethod();
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  IsTrivial( <V> )
##
InstallImmediateMethod( IsTrivial, IsFreeLeftModule and HasDimension, 0,
    V -> Dimension( V ) = 0 );

InstallMethod( IsTrivial,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    V -> Dimension( V ) = 0 );


#############################################################################
##
#M  Size( <V> ) . . . . . . . . . . . . . . . . .  size of a free left module
##
InstallMethod( Size,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    function( V )
    if IsFiniteDimensional( V ) then
      if   IsFinite( LeftActingDomain( V ) ) then
        return Size( LeftActingDomain( V ) ) ^ Dimension( V );
      elif IsTrivial( V ) then
        return 1;
      fi;
    fi;
    return infinity;
    end );


#############################################################################
##
#M  AsList( <V> ) . . . . . . . . . . . . . .  elements of a free left module
#M  AsSSortedList( <V> ) . . . . . . . . . . .  elements of a free left module
##
##  is the set of elements of the free left module <V>,
##  computed from a basis of <V>.
##
##  Either this basis has been entered when the space was constructed, or a
##  basis is computed together with the elements list.
##
BindGlobal( "AsListOfFreeLeftModule", function( V )
    local elms,      # elements list, result
          B,         # $F$-basis of $V$
          new,       # intermediate elements list
          v,         # one generator of $V$
          i;         # loop variable

    if not IsFinite( V ) then
      Error( "cannot compute elements list of infinite domain <V>" );
    fi;

    B    := Basis( V );
    elms := [ Zero( V ) ];
#T check whether we have the elements now ?
    for v in BasisVectors( B ) do
      new:= [];
      for i in AsList( LeftActingDomain( V ) ) do
        Append( new, List( elms, x -> x + i * v ) );
      od;
      elms:= new;
    od;
    Sort( elms );

    # Return the elements list.
    return elms;
end );

InstallMethod( AsList,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    AsListOfFreeLeftModule );

InstallMethod( AsSSortedList,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    AsListOfFreeLeftModule );
#T problem: may be called twice, but does the same job ...
#T Note that 'AsList' is not allowed to call 'AsSSortedList'!


#############################################################################
##
#M  Random( <V> ) . . . . . . . . . . . . random vector of a free left module
##
InstallMethodWithRandomSource( Random,
    "for a random source and a free left module",
    [ IsRandomSource, IsFreeLeftModule ],
    function( rs, V )
    local F;    # coefficient field of <V>

    if IsFiniteDimensional( V ) then
      F:= LeftActingDomain( V );
      return LinearCombination( Basis( V ),
                                List( [ 1 .. Dimension( V ) ],
                                      x -> Random( rs, F ) ) );
    else
      TryNextMethod();
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#F  GeneratorsOverIntersection( <V>, <gens>, <K>, <L> )
##
##  Let <gens> be a list of (vector space, algebra, algebra-with-one, field)
##  generators of a <K>-free left module <V>,
##  and <L> be a field with the same prime field as <K>.
##  Furthermore, let $I$ be the intersection of <K> and <L>,
##  and let $B$ be an $I$-basis of <K>.
##  If <gens> is nonempty then `GeneratorsOverIntersection' returns
##  the list containing $\{ b \cdot a; b \in B, a \in <gens> \}$,
##  which is a set of generators (in the same sense) of <V> over <L>.
##  If <gens> is empty then the list containing the zero element of <V> is
##  returned.
##
##  This function is used for `IsSubset' methods for vector spaces, algebras,
##  algebras-with-one.
##  Note that in `IsSubset', we want to avoid delegating to structures with
##  equal `LeftActingDomain' value, mainly because we want to use the
##  membership test for the original arguments of `IsSubset' rather than for
##  newly created objects.
##
BindGlobal( "GeneratorsOverIntersection", function( V, gens, K, L )
    local I, B;

    if   IsEmpty( gens ) then
      return [ Zero( V ) ];
    elif IsSubset( L, K ) then
      return gens;
    elif IsSubset( K, L ) then
      I:= L;
    else
      I:= Intersection( K, L );
    fi;
    K:= AsField( I, K );
    Assert( 1, IsFiniteDimensional( K ) );
    B:= BasisVectors( Basis( K ) );
    return Concatenation( List( B, b -> List( gens, a -> b * a ) ) );
    end );


#############################################################################
##
#M  IsSubset( <V>, <U> )
##
##  This method is used also in situations where <U> is a (perhaps infinite
##  dimensional) algebra but <V> is not.
##
InstallMethod( IsSubset,
    "for two free left modules",
    IsIdenticalObj,
    [ IsFreeLeftModule, IsFreeLeftModule ],
    function( V, U )
    local K, L;
    K:= LeftActingDomain( U );
    L:= LeftActingDomain( V );
    if   IsFiniteDimensional( U ) then
#T does only work if the left acting domain is a field!
#T (would work for division rings or algebras, but general rings ?)
      return IsSubset( V, GeneratorsOverIntersection(
                              U, GeneratorsOfLeftModule( U ), K, L ) );
    elif     IsFiniteDimensional( V )
         and IsFiniteDimensional( AsField( Intersection2( K, L ), L ) ) then
      return false;
    else
      # For two infinite dimensional modules, we should have succeeded
      # in a more special method.
      TryNextMethod();
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  Dimension( <V> )
##
InstallMethod( Dimension,
    "for a free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    function( V )
    if IsFiniteDimensional( V ) then
      return Length( BasisVectors( Basis( V ) ) );
    else
      return infinity;
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  IsFiniteDimensional( <M> )  . for a free left module with known dimension
##
InstallMethod( IsFiniteDimensional,
    "for a free left module with known dimension",
    [ IsFreeLeftModule and HasDimension ],
    M -> IsInt( Dimension( M ) ) );


#############################################################################
##
#M  GeneratorsOfLeftModule( <V> ) . left module geners. of a free left module
##
InstallImmediateMethod( GeneratorsOfLeftModule,
    IsFreeLeftModule and HasBasis and IsAttributeStoringRep, 0,
    function( V )
    V:= Basis( V );
    if HasBasisVectors( V ) then
      return BasisVectors( V );
    else
      TryNextMethod();
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  Enumerator( <V> )
##
##  We delegate this task to a basis of <V>.
##  *Note* that anyhow we want the possibility to enumerate w.r.t.
##  a prescribed basis.
##
InstallMethod( Enumerator,
    "for free left module (delegate to 'EnumeratorByBasis')",
    [ IsFreeLeftModule ],
    V -> EnumeratorByBasis( Basis( V ) ) );


#############################################################################
##
#M  Iterator( <V> )
##
##  We delegate this task to a basis of <V>.
##  *Note* that anyhow we want the possibility to iterate w.r.t.
##  a prescribed basis.
##
InstallMethod( Iterator,
    "for free left module (delegate to 'IteratorByBasis')",
    [ IsFreeLeftModule ],
    V -> IteratorByBasis( Basis( V ) ) );


#############################################################################
##
#M  ClosureLeftModule( <V>, <a> ) . . . . . . . closure of a free left module
##
InstallMethod( ClosureLeftModule,
    "for free left module and vector",
    IsCollsElms,
    [ IsFreeLeftModule and HasBasis, IsVector ],
    function( V, w )
    local   B;  # basis of 'V'

    # We can test membership easily.
#T why easily?
    B:= Basis( V );
    if Coefficients( B, w ) = fail then
      return LeftModuleByGenerators( LeftActingDomain( V ),
                             Concatenation( BasisVectors( B ), [ w ] ) );
    else
      return V;
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#F  FreeLeftModule( <R>, <gens>[, <zero>][, "basis"] )
##
InstallGlobalFunction(FreeLeftModule,function( arg )
#T check that the families have the same characteristic?
#T 'CharacteristicFamily' ?
    local V;

    # ring and list of generators
    if Length( arg ) = 2 and IsRing( arg[1] )
                         and IsHomogeneousList( arg[2] ) then
      V:= LeftModuleByGenerators( arg[1], arg[2] );
      SetFilterObj( V, IsFreeLeftModule );

    # ring, list of generators plus zero
    elif Length( arg ) = 3 and IsRing( arg[1] )
                           and IsList( arg[2] ) then
      if arg[3] = "basis" then
        V:= LeftModuleByGenerators( arg[1], arg[2] );
        SetFilterObj( V, IsFreeLeftModule );
        UseBasis( V, arg[2] );
      else
        V:= LeftModuleByGenerators( arg[1], arg[2], arg[3] );
        SetFilterObj( V, IsFreeLeftModule );
      fi;

    # ring, list of generators plus zero
    elif Length( arg ) = 4 and IsRing( arg[1] )
                           and IsList( arg[2] )
                           and arg[4] = "basis" then
      V:= LeftModuleByGenerators( arg[1], arg[2], arg[3] );
      SetFilterObj( V, IsFreeLeftModule );
      UseBasis( V, arg[2] );

    # no argument given, error
    else
      Error( "usage: FreeLeftModule( <R>, <gens>[, <zero>][, \"basis\"] )");
    fi;

    # Return the result.
    return V;
end);


##############################################################################
##
#M  UseBasis( <V>, <gens> )
##
##  The vectors in the list <gens> are known to form a basis of the free left
##  module <V>.
##  'UseBasis' stores information in <V> that can be derived form this fact,
##  namely
##  - <gens> are stored as left module generators if no such generators were
##    bound (this is useful especially if <V> is an algebra),
##  - the dimension of <V> is stored,
##  - a basis record is constructed from the vectors in <gens>, and if this
##    basis is semi-echelonized, or if it knows about a semi-echelonized
##    basis (this means that the basis itself is a relative basis),
##    then the nice basis is stored as '<V>.basis'.
#T Shall the overhead be avoided to compute a relative basis and then to
#T decide here that we want to forget about it ?
##
InstallMethod( UseBasis,
    "for a free left module and a homog. list",
    [ IsFreeLeftModule, IsHomogeneousList ],
    function( V, gens )
#T    local B;
    if not HasGeneratorsOfLeftModule( V ) then
      SetGeneratorsOfLeftModule( V, gens );
    fi;
    if not HasDimension( V ) then
      SetDimension( V, Length( gens ) );
    fi;
#T     if not HasBasis( V ) then
#T       B:= BasisNC( V, gens );
#T       if   IsSemiEchelonized( B ) then
#T         SetBasis( V, B );
#T       elif IsBound( B.basis ) then
#T         V.basis:= B.basis;
#T       fi;
#T     fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  ViewObj( <V> )  . . . . . . . . . . . . . . . . . view a free left module
##
##  print left acting domain, if known also dimension or no. of generators
##
InstallMethod( ViewObj,
    "for free left module with known dimension",
    [ IsFreeLeftModule and HasDimension ],
    function( V )
    Print( "<free left module of dimension ", Dimension( V ),
           " over ", LeftActingDomain( V ), ">" );
    end );

InstallMethod( ViewObj,
    "for free left module with known generators",
    [ IsFreeLeftModule and HasGeneratorsOfLeftModule ],
    function( V )
    Print( "<free left module over ", LeftActingDomain( V ), ", with ",
           Pluralize( Length( GeneratorsOfLeftModule( V ) ), "generator" ),
           ">" );
    end );

InstallMethod( ViewObj,
    "for free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    function( V )
    Print( "<free left module over ", LeftActingDomain( V ), ">" );
    end );


#############################################################################
##
#M  PrintObj( <A> ) . . . . . . . . . . . . . pretty print a free left module
##
InstallMethod( PrintObj,
    "for free left module with known generators",
    [ IsFreeLeftModule and HasGeneratorsOfLeftModule ],
    function( V )
    if IsEmpty( GeneratorsOfLeftModule( V ) ) then
      Print( "FreeLeftModule( ", LeftActingDomain( V ), ", [], ",
             Zero( V ), " )" );
    else
      Print( "FreeLeftModule( ", LeftActingDomain( V ), ", ",
             GeneratorsOfLeftModule( V ), " )" );
    fi;
    end );

InstallMethod( PrintObj,
    "for free left module",
    [ IsFreeLeftModule ],
    function( V )
    Print( "FreeLeftModule( ", LeftActingDomain( V ), ", ... )" );
    end );

[ Dauer der Verarbeitung: 0.5 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