Implemented modular GCD algorithm for univariate polynomials.
[ginac.git] / check / exam_cra.cpp
1 #include <iostream>
2 #include <cln/integer.h>
3 #include <cln/integer_io.h>
4 #include <cln/random.h>
5 #include <cln/numtheory.h>
6 #include "polynomial/cra_garner.hpp"
7 #include <map>
8 #include <vector>
9 #include <stdexcept>
10 using namespace cln;
11 using namespace std;
12
13 /// Generate a sequences of primes p_i such that \prod_i p_i < limit
14 static std::vector<cln::cl_I>
15 make_random_moduli(const cln::cl_I& limit);
16
17 static std::vector<cln::cl_I>
18 calc_residues(const cln::cl_I& x, const std::vector<cln::cl_I>& moduli);
19
20 static void dump(const std::vector<cln::cl_I>& v);
21
22 /// Make @a n random relatively prime moduli, each < limit, make a 
23 /// random number x < \prod_{i=0}{n-1}, calculate residues, and 
24 /// compute x' by chinese remainder algorithm. Check if the result
25 /// of computation matches the original value x.
26 static void run_test_once(const cln::cl_I& lim)
27 {
28         std::vector<cln::cl_I> moduli = make_random_moduli(lim);
29         cln::cl_I x = random_I(lim) + 1;
30
31         if (x > (lim >> 1))
32                 x = x - lim;
33
34         std::vector<cln::cl_I> residues = calc_residues(x, moduli);
35         cln::cl_I x_test;
36
37         bool error = false;
38         try {
39                 x_test = integer_cra(residues, moduli);
40         } catch (std::exception& oops) {
41                 std::cerr << "Oops: " << oops.what() << std::endl;
42                 error = true;
43         }
44
45         if (x != x_test)
46                 error = true;
47
48         if (error) {
49                 std::cerr << "Expected x = " << x << ", got " <<
50                         x_test << " instead" << std::endl;
51                 std::cerr << "moduli = ";
52                 dump(moduli);
53                 std::cerr << std::endl;
54                 std::cerr << "residues = ";
55                 dump(residues);
56                 std::cerr << std::endl;
57                 throw std::logic_error("bug in integer_cra?");
58         }
59 }
60
61 static void run_test(const cln::cl_I& limit, const std::size_t ntimes)
62 {
63         for (std::size_t i = 0; i < ntimes; ++i)
64                 run_test_once(limit);
65 }
66
67 int main(int argc, char** argv)
68 {
69         typedef std::map<cln::cl_I, std::size_t> map_t;
70         map_t the_map;
71         // Run 1024 tests with native 32-bit numbers
72         the_map[cln::cl_I(std::numeric_limits<int>::max())] = 1024;
73
74         // Run 512 tests with native 64-bit integers
75         if (sizeof(long) > sizeof(int)) 
76                 the_map[cln::cl_I(std::numeric_limits<long>::max())] = 512;
77
78         // Run 32 tests with a bit bigger numbers
79         the_map[cln::cl_I("987654321098765432109876543210")] = 32;
80
81         std::cout << "examining Garner's integer chinese remainder algorithm " << std::flush;
82
83         for (map_t::const_iterator i = the_map.begin(); i != the_map.end(); ++i)
84                 run_test(i->first, i->second);
85
86         return 0;
87 }
88
89 static std::vector<cln::cl_I>
90 calc_residues(const cln::cl_I& x, const std::vector<cln::cl_I>& moduli)
91 {
92         std::vector<cln::cl_I> residues(moduli.size());
93         for (std::size_t i = moduli.size(); i-- != 0; )
94                 residues[i] = mod(x, moduli[i]);
95         return residues;
96 }
97
98 static std::vector<cln::cl_I>
99 make_random_moduli(const cln::cl_I& limit)
100 {
101         std::vector<cln::cl_I> moduli;
102         cln::cl_I prod(1);
103         cln::cl_I next = random_I(std::min(limit >> 1, cln::cl_I(128)));
104         do {
105                 cln::cl_I tmp = nextprobprime(next);
106                 next = tmp + random_I(cln::cl_I(10)) + 1;
107                 prod = prod*tmp;
108                 moduli.push_back(tmp);
109         } while (prod < limit);
110         return moduli;
111 }
112
113 static void dump(const std::vector<cln::cl_I>& v)
114 {
115         std::cerr << "[ ";
116         for (std::size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
117                 std::cerr << v[i] << " ";
118         std::cerr << "]";
119 }
120