include/cln/univpoly_rational.h

   1 // Univariate Polynomials over the rational numbers.
   2
   3 #ifndef _CL_UNIVPOLY_RATIONAL_H
   4 #define _CL_UNIVPOLY_RATIONAL_H
   5
   6 #include "cln/ring.h"
   7 #include "cln/univpoly.h"
   8 #include "cln/number.h"
   9 #include "cln/rational_class.h"
  10 #include "cln/integer_class.h"
  11 #include "cln/rational_ring.h"
  12
  13 namespace cln {
  14
  15 // Normal univariate polynomials with stricter static typing:
  16 // `cl_RA' instead of `cl_ring_element'.
  17
  18 #ifdef notyet
  19
  20 typedef cl_UP_specialized<cl_RA> cl_UP_RA;
  21 typedef cl_univpoly_specialized_ring<cl_RA> cl_univpoly_rational_ring;
  22 //typedef cl_heap_univpoly_specialized_ring<cl_RA> cl_heap_univpoly_rational_ring;
  23
  24 #else
  25
  26 class cl_heap_univpoly_rational_ring;
  27
  28 class cl_univpoly_rational_ring : public cl_univpoly_ring {
  29 public:
  30         // Default constructor.
  31         cl_univpoly_rational_ring () : cl_univpoly_ring () {}
  32         // Copy constructor.
  33         cl_univpoly_rational_ring (const cl_univpoly_rational_ring&);
  34         // Assignment operator.
  35         cl_univpoly_rational_ring& operator= (const cl_univpoly_rational_ring&);
  36         // Automatic dereferencing.
  37         cl_heap_univpoly_rational_ring* operator-> () const
  38         { return (cl_heap_univpoly_rational_ring*)heappointer; }
  39 };
  40 // Copy constructor and assignment operator.
  41 CL_DEFINE_COPY_CONSTRUCTOR2(cl_univpoly_rational_ring,cl_univpoly_ring)
  42 CL_DEFINE_ASSIGNMENT_OPERATOR(cl_univpoly_rational_ring,cl_univpoly_rational_ring)
  43
  44 class cl_UP_RA : public cl_UP {
  45 public:
  46         const cl_univpoly_rational_ring& ring () const { return The(cl_univpoly_rational_ring)(_ring); }
  47         // Conversion.
  48         CL_DEFINE_CONVERTER(cl_ring_element)
  49         // Destructive modification.
  50         void set_coeff (uintL index, const cl_RA& y);
  51         void finalize();
  52         // Evaluation.
  53         const cl_RA operator() (const cl_RA& y) const;
  54 public: // Ability to place an object at a given address.
  55         void* operator new (size_t size) { return malloc_hook(size); }
  56         void* operator new (size_t size, void* ptr) { (void)size; return ptr; }
  57         void operator delete (void* ptr) { free_hook(ptr); }
  58 };
  59
  60 class cl_heap_univpoly_rational_ring : public cl_heap_univpoly_ring {
  61         SUBCLASS_cl_heap_univpoly_ring()
  62         // High-level operations.
  63         void fprint (std::ostream& stream, const cl_UP_RA& x)
  64         {
  65                 cl_heap_univpoly_ring::fprint(stream,x);
  66         }
  67         cl_boolean equal (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
  68         {
  69                 return cl_heap_univpoly_ring::equal(x,y);
  70         }
  71         const cl_UP_RA zero ()
  72         {
  73                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::zero());
  74         }
  75         cl_boolean zerop (const cl_UP_RA& x)
  76         {
  77                 return cl_heap_univpoly_ring::zerop(x);
  78         }
  79         const cl_UP_RA plus (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
  80         {
  81                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::plus(x,y));
  82         }
  83         const cl_UP_RA minus (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
  84         {
  85                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::minus(x,y));
  86         }
  87         const cl_UP_RA uminus (const cl_UP_RA& x)
  88         {
  89                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::uminus(x));
  90         }
  91         const cl_UP_RA one ()
  92         {
  93                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::one());
  94         }
  95         const cl_UP_RA canonhom (const cl_I& x)
  96         {
  97                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::canonhom(x));
  98         }
  99         const cl_UP_RA mul (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 100         {
 101                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::mul(x,y));
 102         }
 103         const cl_UP_RA square (const cl_UP_RA& x)
 104         {
 105                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::square(x));
 106         }
 107         const cl_UP_RA expt_pos (const cl_UP_RA& x, const cl_I& y)
 108         {
 109                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::expt_pos(x,y));
 110         }
 111         const cl_UP_RA scalmul (const cl_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 112         {
 113                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::scalmul(cl_ring_element(cl_RA_ring,x),y));
 114         }
 115         sintL degree (const cl_UP_RA& x)
 116         {
 117                 return cl_heap_univpoly_ring::degree(x);
 118         }
 119         const cl_UP_RA monomial (const cl_RA& x, uintL e)
 120         {
 121                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::monomial(cl_ring_element(cl_RA_ring,x),e));
 122         }
 123         const cl_RA coeff (const cl_UP_RA& x, uintL index)
 124         {
 125                 return The(cl_RA)(cl_heap_univpoly_ring::coeff(x,index));
 126         }
 127         const cl_UP_RA create (sintL deg)
 128         {
 129                 return The2(cl_UP_RA)(cl_heap_univpoly_ring::create(deg));
 130         }
 131         void set_coeff (cl_UP_RA& x, uintL index, const cl_RA& y)
 132         {
 133                 cl_heap_univpoly_ring::set_coeff(x,index,cl_ring_element(cl_RA_ring,y));
 134         }
 135         void finalize (cl_UP_RA& x)
 136         {
 137                 cl_heap_univpoly_ring::finalize(x);
 138         }
 139         const cl_RA eval (const cl_UP_RA& x, const cl_RA& y)
 140         {
 141                 return The(cl_RA)(cl_heap_univpoly_ring::eval(x,cl_ring_element(cl_RA_ring,y)));
 142         }
 143 private:
 144         // No need for any constructors.
 145         cl_heap_univpoly_rational_ring ();
 146 };
 147
 148 // Lookup of polynomial rings.
 149 inline const cl_univpoly_rational_ring find_univpoly_ring (const cl_rational_ring& r)
 150 { return The(cl_univpoly_rational_ring) (find_univpoly_ring((const cl_ring&)r)); }
 151 inline const cl_univpoly_rational_ring find_univpoly_ring (const cl_rational_ring& r, const cl_symbol& varname)
 152 { return The(cl_univpoly_rational_ring) (find_univpoly_ring((const cl_ring&)r,varname)); }
 153
 154 // Operations on polynomials.
 155
 156 // Add.
 157 inline const cl_UP_RA operator+ (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 158         { return x.ring()->plus(x,y); }
 159
 160 // Negate.
 161 inline const cl_UP_RA operator- (const cl_UP_RA& x)
 162         { return x.ring()->uminus(x); }
 163
 164 // Subtract.
 165 inline const cl_UP_RA operator- (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 166         { return x.ring()->minus(x,y); }
 167
 168 // Multiply.
 169 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_UP_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 170         { return x.ring()->mul(x,y); }
 171
 172 // Squaring.
 173 inline const cl_UP_RA square (const cl_UP_RA& x)
 174         { return x.ring()->square(x); }
 175
 176 // Exponentiation x^y, where y > 0.
 177 inline const cl_UP_RA expt_pos (const cl_UP_RA& x, const cl_I& y)
 178         { return x.ring()->expt_pos(x,y); }
 179
 180 // Scalar multiplication.
 181 #if 0 // less efficient
 182 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_I& x, const cl_UP_RA& y)
 183         { return y.ring()->mul(y.ring()->canonhom(x),y); }
 184 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_UP_RA& x, const cl_I& y)
 185         { return x.ring()->mul(x.ring()->canonhom(y),x); }
 186 #endif
 187 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_I& x, const cl_UP_RA& y)
 188         { return y.ring()->scalmul(x,y); }
 189 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_UP_RA& x, const cl_I& y)
 190         { return x.ring()->scalmul(y,x); }
 191 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_RA& x, const cl_UP_RA& y)
 192         { return y.ring()->scalmul(x,y); }
 193 inline const cl_UP_RA operator* (const cl_UP_RA& x, const cl_RA& y)
 194         { return x.ring()->scalmul(y,x); }
 195
 196 // Coefficient.
 197 inline const cl_RA coeff (const cl_UP_RA& x, uintL index)
 198         { return x.ring()->coeff(x,index); }
 199
 200 // Destructive modification.
 201 inline void set_coeff (cl_UP_RA& x, uintL index, const cl_RA& y)
 202         { x.ring()->set_coeff(x,index,y); }
 203 inline void finalize (cl_UP_RA& x)
 204         { x.ring()->finalize(x); }
 205 inline void cl_UP_RA::set_coeff (uintL index, const cl_RA& y)
 206         { ring()->set_coeff(*this,index,y); }
 207 inline void cl_UP_RA::finalize ()
 208         { ring()->finalize(*this); }
 209
 210 // Evaluation. (No extension of the base ring allowed here for now.)
 211 inline const cl_RA cl_UP_RA::operator() (const cl_RA& y) const
 212 {
 213         return ring()->eval(*this,y);
 214 }
 215
 216 // Derivative.
 217 inline const cl_UP_RA deriv (const cl_UP_RA& x)
 218         { return The2(cl_UP_RA)(deriv((const cl_UP&)x)); }
 219
 220 #endif
 221
 222 CL_REQUIRE(cl_RA_ring)
 223
 224
 225 // Returns the n-th Legendre polynomial (n >= 0).
 226 extern const cl_UP_RA legendre (sintL n);
 227
 228 }  // namespace cln
 229
 230 #endif /* _CL_UNIVPOLY_RATIONAL_H */