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