products/sources/formale sprachen/Coq/plugins/nsatz image not shown  

Quellcode-Bibliothek

© Kompilation durch diese Firma

[Weder Korrektheit noch Funktionsfähigkeit der Software werden zugesichert.]

Datei: Qcanon.v   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)         *)
(************************************************************************)

(* Recursive polynomials: R[x1]...[xn]. *)
open Util
open Utile

(* 1. Coefficients: R *)

module type Coef = sig
  type t
  val equal : t -> t -> bool
  val lt : t -> t -> bool
  val le : t -> t -> bool
  val abs : t -> t
  val plus : t -> t -> t
  val mult : t -> t -> t
  val sub : t -> t -> t
  val opp : t -> t
  val div : t -> t -> t
  val modulo : t -> t -> t
  val puis : t -> int -> t
  val pgcd : t -> t -> t

  val hash : t -> int
  val of_num : Num.num -> t
  val to_string : t -> string
end

module type S = sig
  type coef
  type variable = int
  type t = Pint of coef | Prec of variable * t array

  val of_num : Num.num -> t
  val x : variable -> t
  val monome : variable -> int -> t
  val is_constantP : t -> bool
  val is_zero : t -> bool

  val max_var_pol : t -> variable
  val max_var_pol2 : t -> variable
  val max_var : t array -> variable
  val equal : t -> t -> bool
  val norm : t -> t
  val deg : variable -> t -> int
  val deg_total : t -> int
  val copyP : t -> t
  val coef : variable -> int -> t -> t

  val plusP : t -> t -> t
  val content : t -> coef
  val div_int : t -> coef -> t
  val vire_contenu : t -> t
  val vars : t -> variable list
  val int_of_Pint : t -> coef
  val multx : int -> variable -> t -> t
  val multP : t -> t -> t
  val deriv : variable -> t -> t
  val oppP : t -> t
  val moinsP : t -> t -> t
  val puisP : t -> int -> t
  val ( @@ ) : t -> t -> t
  val ( -- ) : t -> t -> t
  val ( ^^ ) : t -> int -> t
  val coefDom : variable -> t -> t
  val coefConst : variable -> t -> t
  val remP : variable -> t -> t
  val coef_int_tete : t -> coef
  val normc : t -> t
  val coef_constant : t -> coef
  val univ : bool ref
  val string_of_var : int -> string
  val nsP : int ref
  val to_string : t -> string
  val printP : t -> unit
  val print_tpoly : t array -> unit
  val print_lpoly : t list -> unit
  val quo_rem_pol : t -> t -> variable -> t * t
  val div_pol : t -> t -> variable -> t
  val divP : t -> t -> t
  val div_pol_rat : t -> t -> bool
  val pseudo_div : t -> t -> variable -> t * t * int * t
  val pgcdP : t -> t -> t
  val pgcd_pol : t -> t -> variable -> t
  val content_pol : t -> variable -> t
  val pgcd_coef_pol : t -> t -> variable -> t
  val pgcd_pol_rec : t -> t -> variable -> t
  val gcd_sub_res : t -> t -> variable -> t
  val gcd_sub_res_rec : t -> t -> t -> t -> int -> variable -> t
  val lazard_power : t -> t -> int -> variable -> t
  val hash : t -> int
  module Hashpol : Hashtbl.S with type key=t
end

(***********************************************************************
  2. Type of polynomials, operations.
*)

module Make (C:Coef) = struct

type coef = C.t
let coef_of_int i = C.of_num (Num.Int i)
let coef0 = coef_of_int 0
let coef1 = coef_of_int 1

type variable = int

type t =
    Pint of coef                    (* constant polynomial *)
  | Prec of variable * (t array)    (* coefficients, increasing degree *)

(* by default, operations work with normalized polynomials:
- variables are positive integers
- coefficients of a polynomial in x only use variables < x
- no zero coefficient at beginning
- no Prec(x,a) where a is constant in x
*)


(* constant polynomials *)
let of_num x = Pint (C.of_num x)
let cf0 = of_num (Num.Int 0)
let cf1 = of_num (Num.Int 1)

(* nth variable *)
let x n = Prec (n,[|cf0;cf1|])

(* create v^n *)
let monome v n =
  match n with
      0->Pint coef1;
    |_->let tmp = Array.make (n+1) (Pint coef0) in
        tmp.(n)<-(Pint coef1);
        Prec (v, tmp)

let is_constantP = function
    Pint _ -> true
  | Prec _ -> false

let int_of_Pint = function
    Pint x -> x
  | _ -> failwith "non"

let is_zero p =
  match p with Pint n -> if C.equal n coef0 then true else false |_-> false

let max_var_pol p =
  match p with
      Pint _ -> 0
    |Prec(x,_) -> x

(* p not normalized *)
let rec max_var_pol2 p =
  match p with
      Pint _ -> 0
    |Prec(v,c)-> Array.fold_right (fun q m -> max (max_var_pol2 q) m) c v

let max_var l = Array.fold_right (fun p m -> max (max_var_pol2 p) m) l 0

(* equality between polynomials *)

let rec equal p q =
  match (p,q) with
      (Pint a,Pint b) -> C.equal a b
    |(Prec(x,p1),Prec(y,q1)) -> (Int.equal x y) && Array.for_all2 equal p1 q1
    | (_,_) -> false

(* normalize polynomial: remove head zeros, coefficients are normalized
   if constant, returns the coefficient
*)


let norm p = match p with
    Pint _ -> p
  |Prec (x,a)->
     let d = (Array.length a -1) in
     let n = ref d in
       while !n>0 && (equal a.(!n) (Pint coef0)) do
  n:=!n-1;
       done;
       if !n<0 then Pint coef0
       else if Int.equal !n 0 then a.(0)
       else if Int.equal !n d then p
       else (let b=Array.make (!n+1) (Pint coef0) in
               for i=0 to !n do b.(i)<-a.(i);done;
               Prec(x,b))


(* degree in v, v >= max var of p *)
let deg v p =
  match p with
      Prec(x,p1) when Int.equal x v -> Array.length p1 -1
    |_ -> 0


(* total degree *)
let rec deg_total p =
  match p with
      Prec (x,p1) -> let d = ref 0 in
        Array.iteri (fun i q -> d:= (max !d (i+(deg_total q)))) p1;
        !d
    |_ -> 0

let rec copyP p =
  match p with
      Pint i -> Pint i
    |Prec(x,q) -> Prec(x,Array.map copyP q)

(* coefficient of degree i in v, v >= max var of p *)
let coef v i p =
  match p with
      Prec (x,p1) when Int.equal x v  -> if i<(Array.length p1) then p1.(i) else Pint coef0
    |_ -> if Int.equal i 0 then p else Pint coef0

(* addition *)

let rec plusP p q =
  let res =
    (match (p,q) with
  (Pint a,Pint b) -> Pint (C.plus a b)
       |(Pint a, Prec (y,q1)) -> let q2=Array.map copyP q1 in
           q2.(0)<- plusP p q1.(0);
           Prec (y,q2)
       |(Prec (x,p1),Pint b) -> let p2=Array.map copyP p1 in
           p2.(0)<- plusP p1.(0) q;
           Prec (x,p2)
       |(Prec (x,p1),Prec (y,q1)) ->
          if x<y then (let q2=Array.map copyP q1 in
                         q2.(0)<- plusP p q1.(0);
                         Prec (y,q2))
          else if x>y then (let p2=Array.map copyP p1 in
                              p2.(0)<- plusP p1.(0) q;
                              Prec (x,p2))
          else
            (let n=max (deg x p) (deg x q) in
             let r=Array.make (n+1) (Pint coef0) in
               for i=0 to n do
                 r.(i)<- plusP (coef x i p) (coef x i q);
               done;
               Prec(x,r)))
  in norm res


(* content, positive integer *)
let rec content p =
  match p with
      Pint a -> C.abs a
    | Prec (x ,p1) ->
       Array.fold_left C.pgcd coef0 (Array.map content p1)

let rec div_int p a=
  match p with
      Pint b -> Pint (C.div b a)
    | Prec(x,p1) -> Prec(x,Array.map (fun x -> div_int x a) p1)

let vire_contenu p =
  let c = content p in
    if C.equal c coef0 then p else div_int p c

(* sorted list of variables of a polynomial *)

let rec vars=function
    Pint _->[]
  | Prec (x,l)->(List.flatten ([x]::(List.map vars (Array.to_list l))))


(* multiply p by v^n, v >= max_var p *)
let multx n v p =
  match p with
      Prec (x,p1) when Int.equal x v -> let p2= Array.make ((Array.length p1)+n) (Pint coef0) in
        for i=0 to (Array.length p1)-1 do
          p2.(i+n)<-p1.(i);
        done;
        Prec (x,p2)
    |_ -> if equal p (Pint coef0) then (Pint coef0)
       else (let p2=Array.make (n+1) (Pint coef0) in
               p2.(n)<-p;
               Prec (v,p2))

(* product *)
let rec multP p q =
  match (p,q) with
      (Pint a,Pint b) -> Pint (C.mult a b)
    |(Pint a, Prec (y,q1)) ->
       if C.equal a coef0 then Pint coef0
       else let q2 = Array.map (fun z-> multP p z) q1 in
         Prec (y,q2)

    |(Prec (x,p1), Pint b) ->
       if C.equal b coef0 then Pint coef0
       else let p2 = Array.map (fun z-> multP z q) p1 in
         Prec (x,p2)
    |(Prec (x,p1), Prec(y,q1)) ->
       if x<y
       then (let q2 = Array.map (fun z-> multP p z) q1 in
               Prec (y,q2))
       else if x>y
       then (let p2 = Array.map (fun z-> multP z q) p1 in
               Prec (x,p2))
       else Array.fold_left plusP (Pint coef0)
         (Array.mapi (fun i z-> (multx i x (multP z q))) p1)



(* derive p with variable v, v >= max_var p *)
let deriv v p =
  match p with
      Pint a -> Pint coef0
    | Prec(x,p1) when Int.equal x v ->
       let d = Array.length p1 -1 in
         if Int.equal d 1 then p1.(1)
         else
           (let p2 = Array.make d (Pint coef0) in
              for i=0 to d-1 do
  p2.(i)<- multP (Pint (coef_of_int (i+1))) p1.(i+1);
              done;
              Prec (x,p2))
    | Prec(x,p1)-> Pint coef0


(* opposite *)
let rec oppP p =
  match p with
      Pint a -> Pint (C.opp a)
    |Prec(x,p1) -> Prec(x,Array.map oppP p1)

let moinsP p q=plusP p (oppP q)

let rec puisP p n = match n with
    0 -> cf1
  |_ -> (multP p (puisP p (n-1)))


(* infix notations *)
(*let (++) a b = plusP a b
*)

let (@@) a b = multP a b

let (--) a b = moinsP a b

let (^^) a b = puisP a b


(* leading coefficient in v,  v>= max_var p *)

let coefDom v p= coef v (deg v p) p

let coefConst v p = coef v 0 p

(* tail of a polynomial *)
let remP v p =
  moinsP p (multP (coefDom v p) (puisP (x v) (deg v p)))


(* first integer coefficient of p *)
let rec coef_int_tete p =
  let v = max_var_pol p in
    if v>0
    then coef_int_tete (coefDom v p)
    else (match p with | Pint a -> a |_ -> assert false)


(* divide by the content and make the head int coef positive *)
let normc p =
  let p = vire_contenu p in
  let a = coef_int_tete p in
    if C.le coef0 a then p else oppP p


(* constant coef of normalized polynomial *)
let rec coef_constant p =
  match p with
      Pint a->a
    |Prec(_,q)->coef_constant q.(0)


(***********************************************************************
  3. Printing polynomials.
*)


(* if univ = false, we use x,y,z,a,b,c,d... as variables, else x1,x2,...
*)

let univ=ref true

let string_of_var x=
  if !univ then
    "u"^(string_of_int x)
  else
    if x<=3 then String.make 1 (Char.chr(x+(Char.code 'w')))
    else String.make 1 (Char.chr(x-4+(Char.code 'a')))

let nsP = ref 0

let rec string_of_Pcut p =
  if (!nsP)<=0
  then "..."
  else
  match p with
  |Pint a-> nsP:=(!nsP)-1;
      if C.le coef0 a
      then C.to_string a
      else "("^(C.to_string a)^")"
  |Prec (x,t)->
      let v=string_of_var x
      and s=ref ""
      and sp=ref "" in
    let st0 = string_of_Pcut t.(0) in
      if not (String.equal st0 "0")
      then s:=st0;
    let fin = ref false in
    for i=(Array.length t)-1 downto 1 do
      if (!nsP)<0
      then (sp:="...";
     if not (!fin) then s:=(!s)^"+"^(!sp);
     fin:=true)
      else (
 let si=string_of_Pcut  t.(i) in
 sp:="";
 if Int.equal i 1
 then (
   if not (String.equal si "0")
   then (nsP:=(!nsP)-1;
  if String.equal si "1"
  then sp:=v
  else
    (if (String.contains si '+')
    then sp:="("^si^")*"^v
    else sp:=si^"*"^v)))
 else (
   if not (String.equal si "0")
   then (nsP:=(!nsP)-1;
  if String.equal si "1"
  then sp:=v^"^"^(string_of_int i)
  else (if (String.contains si '+')
  then sp:="("^si^")*"^v^"^"^(string_of_int i)
  else  sp:=si^"*"^v^"^"^(string_of_int i))));
 if not (String.is_empty !sp) && not (!fin)
 then (nsP:=(!nsP)-1;
       if String.is_empty !s
       then s:=!sp
       else s:=(!s)^"+"^(!sp)));
    done;
    if String.is_empty !s then (nsP:=(!nsP)-1;
     (s:="0"));
    !s

let to_string p =
  nsP:=20;
  string_of_Pcut p

let printP p = Format.printf "@[%s@]" (to_string p)

let print_tpoly lp =
  let s = ref "\n{ " in
    Array.iter (fun p -> s:=(!s)^(to_string p)^"\n") lp;
    prt0 ((!s)^"}")

let print_lpoly lp = print_tpoly (Array.of_list lp)

(***********************************************************************
  4. Exact division of polynomials.
*)


(* return (s,r) s.t. p = s*q+r *)
let rec quo_rem_pol p q x =
  if Int.equal x 0
  then (match (p,q) with
          |(Pint a, Pint b) ->
      if C.equal (C.modulo a b) coef0
             then (Pint (C.div a b), cf0)
             else failwith "div_pol1"
   |_ -> assert false)
  else
    let m = deg x q in
    let b = coefDom x q in
    let q1 = remP x q in (* q = b*x^m+q1 *)
    let r = ref p in
    let s = ref cf0 in
    let continue =ref true in
      while (!continue) && (not (equal !r cf0)) do
 let n = deg x !r in
   if n<m
   then continue:=false
   else (
            let a = coefDom x !r in
            let p1 = remP x !r in  (* r = a*x^n+p1 *)
            let c = div_pol a b (x-1) in  (* a = c*b *)
     let s1 = c @@ ((monome x (n-m))) in
              s:= plusP (!s) s1;
              r:= p1 -- (s1 @@ q1);
          )
      done;
      (!s,!r)

(* returns quotient p/q if q divides p, else fails *)
and div_pol p q x =
  let (s,r) = quo_rem_pol p q x in
    if equal r cf0
    then s
    else  failwith ("div_pol:\n"
     ^"p:"^(to_string p)^"\n"
     ^"q:"^(to_string q)^"\n"
     ^"r:"^(to_string r)^"\n"
     ^"x:"^(string_of_int x)^"\n"
     )
let divP p q=
  let x = max (max_var_pol p) (max_var_pol q) in
  div_pol p q x

let div_pol_rat p q=
  let x = max (max_var_pol p) (max_var_pol q) in
  try
    let r = puisP (Pint(coef_int_tete q)) (1+(deg x p)-(deg x q)) in
    let _ = div_pol (multP p r) q x in
    true
  with Failure _ -> false

(***********************************************************************
  5. Pseudo-division and gcd with subresultants.
*)


(* pseudo division :
   q = c*x^m+q1
   returns (r,c,d,s) s.t. c^d*p = s*q + r.
*)


let pseudo_div p q x =
  match q with
      Pint _ -> (cf0, q,1, p)
    | Prec (v,q1) when not (Int.equal x v) -> (cf0, q,1, p)
    | Prec (v,q1) ->
 (
   (*  pr "pseudo_division: c^d*p = s*q + r";*)
   let delta = ref 0 in
   let r = ref p in
   let c = coefDom x q in
   let q1 = remP x q in
   let d' = deg x q in
   let s = ref cf0 in
     while (deg x !r)>=(deg x q) do
       let d = deg x !r in
       let a = coefDom x !r in
       let r1=remP x !r in
       let u = a @@ ((monome x (d-d'))) in
  r:=(c @@ r1) -- (u @@ q1);
  s:=plusP (c @@ (!s)) u;
  delta := (!delta) + 1;
     done;
     (*
      pr ("deg d: "^(string_of_int (!delta))^", deg c: "^(string_of_int (deg_total c)));
      pr ("deg r:"^(string_of_int (deg_total !r)));
    *)

     (!r,c,!delta, !s)
 )

(* gcd with subresultants *)

let rec pgcdP p q =
  let x = max (max_var_pol p) (max_var_pol q) in
    pgcd_pol p q x

and pgcd_pol p q x =
  pgcd_pol_rec p q x

and content_pol p x =
  match p with
      Prec(v,p1) when Int.equal v x ->
        Array.fold_left (fun a b -> pgcd_pol_rec a b (x-1)) cf0 p1
    | _ -> p

and pgcd_coef_pol c p x =
  match p with
      Prec(v,p1) when Int.equal x v ->
        Array.fold_left (fun a b -> pgcd_pol_rec a b (x-1)) c  p1
    |_ -> pgcd_pol_rec c p (x-1)

and pgcd_pol_rec p q x =
 match (p,q) with
 (Pint a,Pint b) -> Pint (C.pgcd (C.abs a) (C.abs b))
      |_ ->
   if equal p cf0
   then q
   else if equal q cf0
   then p
   else if Int.equal (deg x q) 0
   then pgcd_coef_pol q p x
   else if Int.equal (deg x p) 0
   then pgcd_coef_pol p q x
   else (
     let a = content_pol p x in
     let b = content_pol q x in
     let c = pgcd_pol_rec a b (x-1) in
     pr (string_of_int x);
     let p1 = div_pol p c x in
     let q1 = div_pol q c x in
     let r = gcd_sub_res p1 q1 x in
     let cr = content_pol r x in
     let res = c @@ (div_pol r cr x) in
     res
    )

(* Sub-résultants:

   ai*Ai = Qi*Ai+1 + bi*Ai+2

   deg Ai+2 < deg Ai+1

   Ai = ci*X^ni + ...
   di = ni - ni+1

   ai = (- ci+1)^(di + 1)
   b1 = 1
   bi = ci*si^di  si i>1

   s1 = 1
   si+1 = ((ci+1)^di*si)/si^di

*)

and gcd_sub_res p q x =
  if equal q cf0
  then p
  else
    let d = deg x p in
    let d' = deg x q in
      if d<d'
      then gcd_sub_res q p x
      else
 let delta = d-d' in
 let c' = coefDom x q in
 let r = snd (quo_rem_pol (((oppP c')^^(delta+1))@@p) (oppP q) x) in
   gcd_sub_res_rec q r (c'^^delta) c' d' x

and gcd_sub_res_rec p q s c d x =
  if equal q cf0
  then p
  else (
    let d' = deg x q in
    let c' = coefDom x q in
    let delta = d-d' in
    let r = snd (quo_rem_pol (((oppP c')^^(delta+1))@@p) (oppP q) x) in
    let s'= lazard_power c' s delta x in
      gcd_sub_res_rec q (div_pol r (c @@ (s^^delta)) x) s' c' d' x
  )

and lazard_power c s d x =
  let res = ref c in
    for _i = 1 to d - 1 do
      res:= div_pol ((!res)@@c) s x;
    done;
    !res

(* memoizations *)

let rec hash = function
    Pint a -> (C.hash a)
  | Prec (v,p) ->
      Array.fold_right (fun q h -> h + hash q) p 0

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

end

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.30 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