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


Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: ideal.ml   Sprache: SML

Original von: Coq©

(************************************************************************)
(*         *   The Coq Proof Assistant / The Coq Development Team       *)
(*  v      *   INRIA, CNRS and contributors - Copyright 1999-2018       *)
(* <O___,, *       (see CREDITS file for the list of authors)           *)
(*   \VV/  **************************************************************)
(*    //   *    This file is distributed under the terms of the         *)
(*         *     GNU Lesser General Public License Version 2.1          *)
(*         *     (see LICENSE file for the text of the license)         *)
(************************************************************************)

(* Nullstellensatz with Groebner basis computation

We use a sparse representation for polynomials:
a monomial is an array of exponents (one for each variable)
with its degree in head
a polynomial is a sorted list of (coefficient, monomial)

 *)


open Utile

exception NotInIdeal

(***********************************************************************
   Global options
*)

let lexico = ref false

(* division of tail monomials *)

let reduire_les_queues = false

(* divide first with new polynomials *)

let nouveaux_pol_en_tete = false

type metadata = {
  name_var : string list;
}

module Monomial :
sig
type t
val repr : t -> int array
val make : int array -> t
val deg : t -> int
val nvar : t -> int
val var_mon : int -> int -> t
val mult_mon : t -> t -> t
val compare_mon : t -> t -> int
val div_mon : t -> t -> t
val div_mon_test : t -> t -> bool
val ppcm_mon : t -> t -> t
val const_mon : int -> t
end =
struct
type t = int array
type mon = t
let repr m = m
let make m = m
let nvar (m : mon) =  Array.length m - 1

let deg (m : mon) = m.(0)

let mult_mon (m : mon) (m' : mon) =
  let d = nvar m in
  let m'' = Array.make (d+1) 0 in
  for i=0 to d do
    m''.(i)<- (m.(i)+m'.(i));
  done;
  m''


let compare_mon (m : mon) (m' : mon) =
  let d = nvar m in
  if !lexico
  then (
    (* Comparaison de monomes avec ordre du degre lexicographique = on commence par regarder la 1ere variable*)
    let res=ref 0 in
    let i=ref 1 in (* 1 si lexico pur 0 si degre*)
    while (!res=0) && (!i<=d) do
      res:= (Int.compare m.(!i) m'.(!i));
      i:=!i+1;
    done;
    !res)
  else (
     (* degre lexicographique inverse *)
    match Int.compare m.(0) m'.(0) with
    | 0 -> (* meme degre total *)
 let res=ref 0 in
 let i=ref d in
 while (!res=0) && (!i>=1) do
   res:= - (Int.compare m.(!i) m'.(!i));
   i:=!i-1;
 done;
 !res
    | x -> x)

let div_mon m m' =
  let d = nvar m in
  let m'' = Array.make (d+1) 0 in
  for i=0 to d do
    m''.(i)<- (m.(i)-m'.(i));
  done;
  m''

(* m' divides m  *)
let div_mon_test m m' =
  let d = nvar m in
  let res=ref true in
  let i=ref 0 in (*il faut que le degre total soit bien mis sinon, i=ref 1*)
  while (!res) && (!i<=d) do
    res:= (m.(!i) >= m'.(!i));
    i:=succ !i;
  done;
  !res

let set_deg m =
  let d = nvar m in
  m.(0)<-0;
  for i=1 to d do
    m.(0)<-  m.(i)+m.(0);
  done;
  m

(* lcm *)
let ppcm_mon m m' =
  let d = nvar m in
  let m'' = Array.make (d+1) 0 in
  for i=1 to d do
    m''.(i)<- (max m.(i) m'.(i));
  done;
  set_deg m''

(* returns a constant polynom ial with d variables *)
let const_mon d =
  let m = Array.make (d+1) 0 in
  let m = set_deg m in 
  m

let var_mon d i =
  let m = Array.make (d+1) 0 in
  m.(i) <- 1;
  let m = set_deg m in 
  m

end

(***********************************************************************
   Functor
*)


module Make (P:Polynom.S) = struct

  type coef = P.t
  let coef0 = P.of_num (Num.Int 0)
  let coef1 = P.of_num (Num.Int 1)
  let string_of_coef c = "["^(P.to_string c)^"]"

(***********************************************************************
   Monomials
 array of integers, first is the degree
*)


open Monomial

type mon = Monomial.t
type deg = int
type poly = (coef * mon) list
type polynom = {
  pol : poly;
  num : int;
}

(**********************************************************************
  Polynomials
  list of (coefficient, monomial) decreasing order 
*)


let repr p = p

let equal =
  Util.List.for_all2eq
    (fun (c1,m1) (c2,m2) -> P.equal c1 c2 && m1=m2)

let hash p =
  let c = List.map fst p in
  let m = List.map snd p in
  List.fold_left (fun h p -> h * 17 + P.hash p) (Hashtbl.hash m) c

module Hashpol = Hashtbl.Make(
  struct
    type t = poly
    let equal = equal
    let hash = hash
  end)


(* A pretty printer for polynomials, with Maple-like syntax. *)

let getvar lv i =
  try (List.nth lv i)
  with Failure _ -> (List.fold_left (fun r x -> r^" "^x) "lv= " lv)
    ^" i="^(string_of_int i)

let string_of_pol zeroP hdP tlP coefterm monterm string_of_coef
    dimmon string_of_exp lvar p =


  let rec string_of_mon m coefone =
    let s=ref [] in
    for i=1 to (dimmon m) do
      (match (string_of_exp m i) with
        "0" -> ()
      | "1" -> s:= (!s) @ [(getvar lvar (i-1))]
      | e -> s:= (!s) @ [((getvar lvar (i-1)) ^ "^" ^ e)]);
    done;
    (match !s with
      [] -> if coefone 
      then  "1"
      else ""
    | l -> if coefone 
    then  (String.concat "*" l)
    else ( "*" ^
           (String.concat "*" l)))
  and string_of_term t start = let a = coefterm t and m = monterm t in
  match (string_of_coef a) with
    "0" -> ""
  | "1" ->(match start with
      true -> string_of_mon m true
    |false -> ( "+ "^
                (string_of_mon m true)))
  | "-1" ->( "-" ^" "^(string_of_mon m true))
  | c -> if (String.get c 0)='-'
  then ( "- "^
         (String.sub c 1 
            ((String.length c)-1))^
         (string_of_mon m false))
  else (match start with
    true -> ( c^(string_of_mon m false))
  |false -> ( "+ "^
              c^(string_of_mon m false)))
  and stringP p start = 
    if (zeroP p)
    then (if start 
    then ("0")
    else "")
    else ((string_of_term (hdP p) start)^
          " "^
          (stringP (tlP p) false))
  in 
  (stringP p true)

let stringP metadata (p : poly) =
  string_of_pol 
    (fun p -> match p with [] -> true | _ -> false)
    (fun p -> match p with (t::p) -> t |_ -> failwith "print_pol dans dansideal")
    (fun p -> match p with (t::p) -> p |_ -> failwith "print_pol dans dansideal")
    (fun (a,m) -> a)
    (fun (a,m) -> m)
    string_of_coef
    (fun m -> (Array.length (Monomial.repr m))-1)
    (fun m i -> (string_of_int ((Monomial.repr m).(i))))
    metadata.name_var
    p

let nsP2 = 10

let stringPcut metadata (p : poly) =
  (*Polynomesrec.nsP1:=20;*)
  let res =
    if (List.length p)> nsP2
    then (stringP metadata [List.hd p])^" + "^(string_of_int (List.length p))^" terms"
    else  stringP metadata p in
  (*Polynomesrec.nsP1:= max_int;*)
  res

(* Operations *)

let zeroP = []

(* returns a constant polynom ial with d variables *)
let polconst d c =
  let m = const_mon d in
  [(c,m)]

let plusP p q =
  let rec plusP p q accu = match p, q with
  | [], [] -> List.rev accu
  | [], _ -> List.rev_append accu q
  | _, [] -> List.rev_append accu p
  | t :: p', t' :: q' ->
    let c = compare_mon (snd t) (snd t') in
    if c > 0 then plusP p' q (t :: accu)
    else if c < 0 then plusP p q' (t' :: accu)
    else
      let c = P.plusP (fst t) (fst t') in
      if P.equal c coef0 then plusP p' q' accu
      else plusP p' q' ((c, (snd t)) :: accu)
  in
  plusP p q []

(* multiplication by (a,monomial) *)
let mult_t_pol a m p =
  let map (b, m') = (P.multP a b, mult_mon m m'in
  CList.map map p

let coef_of_int x = P.of_num (Num.Int x)

(* variable i *)
let gen d i =
  let m = var_mon d i in 
  [((coef_of_int 1),m)]

let oppP p =
  let rec oppP p =
    match p with
      [] -> []
    |(b,m')::p -> ((P.oppP b),m')::(oppP p)
  in oppP p

(* multiplication by a coefficient *)
let emultP a p =
  let rec emultP p =
    match p with
      [] -> []
    |(b,m')::p -> ((P.multP a b),m')::(emultP p)
  in emultP p

let multP p q =
  let rec aux p accu =
    match p with
      [] -> accu
    |(a,m)::p' -> aux p' (plusP (mult_t_pol a m q) accu)
  in aux p []

let puisP p n=
  match p with
    [] -> []
  |_ ->
    if n = 0 then
      let d = nvar (snd (List.hd p)) in
      [coef1, const_mon d]
    else
      let rec puisP p n =
        if n = 1 then p
        else
          let q = puisP p (n / 2) in
          let q = multP q q in
          if n mod 2 = 0 then q else multP p q
      in puisP p n
 
(***********************************************************************
   Division of polynomials
 *)


type table = {
  hmon : (mon, poly) Hashtbl.t option;
  (* coefficients of polynomials when written with initial polynomials *)
  coefpoldep : ((int * int), poly) Hashtbl.t;
  mutable nallpol : int;
  mutable allpol : polynom array;
  (* list of initial polynomials *)
}

let pgcdpos a b  = P.pgcdP a b

let polynom0 = { pol = []; num = 0 }
   
let ppol p = p.pol

let lm p = snd (List.hd (ppol p))

let new_allpol table p =
  table.nallpol <- table.nallpol + 1;
  if table.nallpol >= Array.length table.allpol
  then
    table.allpol <- Array.append table.allpol (Array.make table.nallpol polynom0);
  let p = { pol = p; num = table.nallpol } in
  table.allpol.(table.nallpol) <- p;
  p

(* returns a polynomial of l whose head monomial divides m, else [] *)

let rec selectdiv m l =
  match l with
    [] -> polynom0
  |q::r -> let m'= snd (List.hd (ppol q)) in
    match (div_mon_test m m') with
      true -> q
    |false -> selectdiv m r

let div_pol p q a b m = 
  plusP (emultP a p) (mult_t_pol b m q)

let find_hmon table m = match table.hmon with
| None -> raise Not_found
| Some hmon -> Hashtbl.find hmon m

let add_hmon table m q =
match table.hmon with
| None -> ()
| Some hmon -> Hashtbl.add hmon m q

let selectdiv table m l =
  try find_hmon table m
  with Not_found ->
    let q = selectdiv m l in
    let q = ppol q in
    match q with
    | [] -> q
    | _ :: _ ->
      let () = add_hmon table m q in
      q

let div_coef a b = P.divP a b


(* remainder r of the division of p by polynomials of l, returns (c,r) where c is the coefficient for pseudo-division : c p = sum_i q_i p_i + r *)

let reduce2 table p l =
  let l = if nouveaux_pol_en_tete then List.rev l else l in
  let rec reduce p =
    match p with
      [] -> (coef1,[])
    |t::p' ->
 let (a,m)=t in
      let q = selectdiv table m l in
      match q with
 [] -> if reduire_les_queues
 then
   let (c,r)=(reduce p') in
          (c,((P.multP a c,m)::r))
 else (coef1,p)
      |(b,m')::q' -> 
          let c=(pgcdpos a b) in
          let a'= (div_coef b c) in
          let b'=(P.oppP (div_coef a c)) in
          let (e,r)=reduce (div_pol p' q' a' b'
                              (div_mon m m')) in
          (P.multP a' e,r)
  in let (c,r) = reduce p in
  (c,r)

(* coef of q in p = sum_i c_i*q_i *)
let coefpoldep_find table p q =
  try (Hashtbl.find table.coefpoldep (p.num,q.num))
  with Not_found -> []

let coefpoldep_set table p q c =
  Hashtbl.add table.coefpoldep (p.num,q.num) c

(* keeps trace in coefpoldep 
   divides without pseudodivisions *)


let reduce2_trace table p l lcp =
  let lp = l in
  let l = if nouveaux_pol_en_tete then List.rev l else l in
  (* rend (lq,r), ou r = p + sum(lq) *)
  let rec reduce p =
    match p with
      [] -> ([],[])
    |t::p' ->
 let (a,m)=t in
      let q = selectdiv table m l in
      match q with
 [] ->
   if reduire_les_queues
   then
     let (lq,r)=(reduce p') in
            (lq,((a,m)::r))
   else ([],p)
      |(b,m')::q' -> 
          let b'=(P.oppP (div_coef a b)) in
          let m''= div_mon m m' in
          let p1=plusP p' (mult_t_pol b' m'' q') in
          let (lq,r)=reduce p1 in
          ((b',m'',q)::lq, r)
  in let (lq,r) = reduce p in
  (List.map2
     (fun c0 q ->
       let c =
  List.fold_left
    (fun x (a,m,s) ->
      if equal s (ppol q)
      then
        plusP x (mult_t_pol a m (polconst (nvar m) (coef_of_int 1)))
      else x)
    c0
    lq in
       c)
     lcp
     lp,
   r)     

(***********************************************************************
   Completion
 *)


let spol0 ps qs=
  let p = ppol ps in
  let q = ppol qs in
  let m = snd (List.hd p) in
  let m'= snd (List.hd q) in
  let a = fst (List.hd p) in
  let b = fst (List.hd q) in
  let p'= List.tl p in
  let q'= List.tl q in
  let c = (pgcdpos a b) in
  let m''=(ppcm_mon m m') in
  let m1 = div_mon m'' m in
  let m2 = div_mon m'' m' in
  let fsp p' q' =
    plusP 
      (mult_t_pol 
  (div_coef b c)
  m1 p')
      (mult_t_pol 
  (P.oppP (div_coef a c))
         m2 q') in
  let sp = fsp p' q' in
  let p0 = fsp (polconst (nvar m) (coef_of_int 1)) [] in
  let q0 = fsp [] (polconst (nvar m) (coef_of_int 1)) in
  (sp, p0, q0)

let etrangers p p'=
  let m = snd (List.hd p) in
  let m'= snd (List.hd p'in
  let d = nvar m in
  let res=ref true in
  let i=ref 1 in
  while (!res) && (!i<=d) do
    res:= ((Monomial.repr m).(!i) = 0) || ((Monomial.repr m').(!i)=0);
      i:=!i+1;
  done;
  !res

let addS x l =    l @ [x] (* oblige de mettre en queue sinon le certificat deconne *)

(***********************************************************************
 critical pairs/s-polynomials
 *)


module CPair =
struct
type t = (int * int) * Monomial.t
let compare ((i1, j1), m1) ((i2, j2), m2) = compare_mon m2 m1
end

module Heap :
sig
  type elt = (int * int) * Monomial.t
  type t
  val length : t -> int
  val empty : t
  val add : elt -> t -> t
  val pop : t -> (elt * t) option
end =
struct
  include Heap.Functional(CPair)
  let length h = fold (fun _ accu -> accu + 1) h 0
  let pop h = try Some (maximum h, remove h) with Heap.EmptyHeap -> None
end

let ord i j =
  if i<j then (i,j) else (j,i)
    
let cpair p q accu =
  if etrangers (ppol p) (ppol q) then accu
  else Heap.add (ord p.num q.num, ppcm_mon (lm p) (lm q)) accu

let cpairs1 p lq accu =
  List.fold_left (fun r q -> cpair p q r) accu lq

let rec cpairs l accu = match l with
| [] | [_] -> accu
| p :: l ->
  cpairs l (cpairs1 p l accu)

let critere3 table ((i,j),m) lp lcp =
  List.exists
    (fun h ->
      h.num <> i && h.num <> j
        && (div_mon_test m (lm h))
 && (h.num < j
    || not (m = ppcm_mon 
     (lm (table.allpol.(i)))
     (lm h)))
 && (h.num < i
   || not (m = ppcm_mon 
     (lm (table.allpol.(j)))
     (lm h))))
    lp

let infobuch p q =
  (info (fun () -> Printf.sprintf "[%i,%i]" (List.length p) (Heap.length q)))

(* in lp new polynomials are at the end *)

type certificate =
    { coef : coef; power : int;
      gb_comb : poly list list; last_comb : poly list }

type current_problem = {
  cur_poly : poly;
  cur_coef : coef;
}

exception NotInIdealUpdate of current_problem

let test_dans_ideal cur_pb table metadata p lp len0 =
  (* Invariant: [lp] is [List.tl (Array.to_list table.allpol)] *)
  let (c,r) = reduce2 table cur_pb.cur_poly lp in
  info (fun () -> "remainder: "^(stringPcut metadata r));
  let cur_pb = {
    cur_coef = P.multP cur_pb.cur_coef c;
    cur_poly = r;
  } in
  match r with
  | [] ->
    sinfo "polynomial reduced to 0";
    let lcp = List.map (fun q -> []) lp in
    let c = cur_pb.cur_coef in
    let (lcq,r) = reduce2_trace table (emultP c p) lp lcp in
    sinfo "r ok";
    info (fun () -> "r: "^(stringP metadata r));
    info (fun () ->
      let fold res cq q = plusP res (multP cq (ppol q)) in
      let res = List.fold_left2 fold (emultP c p) lcq lp in
      "verif sum: "^(stringP metadata res)
    );
    info (fun () -> "coefficient: "^(stringP metadata (polconst 1 c)));
    let coefficient_multiplicateur = c in
    let liste_des_coefficients_intermediaires =
      let rec aux accu lp =
        match lp with
        | [] -> accu
        | p :: lp ->
          let elt = List.map (fun q -> coefpoldep_find table p q) lp in
          aux (elt :: accu) lp
      in
      let lci = aux [] (List.rev lp) in
      CList.skipn len0 lci
    in
    let liste_des_coefficients =
      List.rev_map (fun cq -> emultP (coef_of_int (-1)) cq) lcq
    in
      {coef = coefficient_multiplicateur;
      power = 1;
      gb_comb = liste_des_coefficients_intermediaires;
      last_comb = liste_des_coefficients}
  | _ -> raise (NotInIdealUpdate cur_pb)

let deg_hom p =
  match p with
  | [] -> -1
  | (a,m)::_ -> Monomial.deg m

let pbuchf table metadata cur_pb homogeneous (lp, lpc) p =
  (* Invariant: [lp] is [List.tl (Array.to_list table.allpol)] *)
  sinfo "computation of the Groebner basis";
  let () = match table.hmon with
  | None -> ()
  | Some hmon -> Hashtbl.clear hmon
  in
  let len0 = List.length lp in
  let rec pbuchf cur_pb (lp, lpc) =
      infobuch lp lpc;
      match Heap.pop lpc with
      | None ->
   test_dans_ideal cur_pb table metadata p lp len0
      | Some (((i, j), m), lpc2) ->
   if critere3 table ((i,j),m) lp lpc2
   then (sinfo "c"; pbuchf cur_pb (lp, lpc2))
   else    
     let (a0, p0, q0) = spol0 table.allpol.(i) table.allpol.(j) in
     if homogeneous && a0 <>[] && deg_hom a0 > deg_hom cur_pb.cur_poly
     then (sinfo "h"; pbuchf cur_pb (lp, lpc2))
     else
(*       let sa = a.sugar in*)
              match reduce2 table a0 lp with
  _, [] -> sinfo "0";pbuchf cur_pb (lp, lpc2)
              | ca, _ :: _ ->
(* info "pair reduced\n";*)
                  let map q =
                    let r =
                      if q.num == i then p0 else if q.num == j then q0 else []
                    in
                    emultP ca r
                  in
                  let lcp = List.map map lp in
                  let (lca, a0) = reduce2_trace table (emultP ca a0) lp lcp in
(* info "paire re-reduced";*)
                  let a = new_allpol table a0 in
    List.iter2 (fun c q -> coefpoldep_set table a q c) lca lp;
    let a0 = a in
    info (fun () -> "new polynomial: "^(stringPcut metadata (ppol a0)));
                  let nlp = addS a0 lp in
    try test_dans_ideal cur_pb table metadata p nlp len0
    with NotInIdealUpdate cur_pb ->
      let newlpc = cpairs1 a0 lp lpc2 in
      pbuchf cur_pb (nlp, newlpc)
  in pbuchf cur_pb (lp, lpc)
    
let is_homogeneous p =
  match p with
  | [] -> true
  | (a,m)::p1 -> let d = deg m in
    List.for_all (fun (b,m') -> deg m' =d) p1
    
(* returns
   c
   lp = [pn;...;p1]
   p
   lci = [[a(n+1,n);...;a(n+1,1)];
   [a(n+2,n+1);...;a(n+2,1)];
   ...
   [a(n+m,n+m-1);...;a(n+m,1)]]
   lc = [qn+m; ... q1]

   such that
   c*p = sum qi*pi 
   where pn+k = a(n+k,n+k-1)*pn+k-1 + ... + a(n+k,1)* p1
 *)


let in_ideal metadata d lp p =
  let table = {
    hmon = None;
    coefpoldep = Hashtbl.create 51;
    nallpol = 0;
    allpol = Array.make 1000 polynom0;
  } in
  let homogeneous = List.for_all is_homogeneous (p::lp) in
  if homogeneous then sinfo "homogeneous polynomials";
  info (fun () -> "p: "^(stringPcut metadata p));
  info (fun () -> "lp:\n"^(List.fold_left (fun r p -> r^(stringPcut metadata p)^"\n""" lp));

  let lp = List.map (fun c -> new_allpol table c) lp in
  List.iter (fun p -> coefpoldep_set table p p (polconst d (coef_of_int 1))) lp;
  let cur_pb = {
    cur_poly = p;
    cur_coef = coef1;
  } in

  let cert =
    try pbuchf table metadata cur_pb homogeneous (lp, Heap.empty) p
    with NotInIdealUpdate cur_pb ->
      try pbuchf table metadata cur_pb homogeneous (lp, cpairs lp Heap.empty) p
      with NotInIdealUpdate _ -> raise NotInIdeal
    in
  sinfo "computed";

  cert

end

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.23 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤





Download des
Quellennavigators
Download des
sprechenden Kalenders

in der Quellcodebibliothek suchen




Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.


Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.


Bot Zugriff



                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


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