00001 #include <stdlib.h>
00002 #include <polylib/polylib.h>
00003
00004 static void RearrangeMatforSolveDio(Matrix *M);
00005
00006
00007
00008
00009
00010
00011
00012
00013
00014
00015
00016
00017
00018
00019
00020
00021
00022
00023
00024
00025
00026
00027
00028
00029
00030
00031
00032
00033
00034
00035
00036
00037
00038
00039
00040
00041
00042
00043
00044
00045
00046
00047
00048
00049
00050
00051
00052
00053
00054
00055
00056
00057
00058
00059
00060
00061
00062
00063
00064 int SolveDiophantine(Matrix *M, Matrix **U, Vector **X) {
00065
00066 int i, j, k1, k2, min, rank;
00067 Matrix *A, *temp, *hermi, *unimod, *unimodinv ;
00068 Value *C;
00069 Value *T;
00070 Value sum, tmp;
00071
00072 #ifdef DOMDEBUG
00073 FILE *fp;
00074 fp = fopen("_debug", "a");
00075 fprintf(fp,"\nEntered SOLVEDIOPHANTINE\n");
00076 fclose(fp);
00077 #endif
00078
00079 value_init(sum); value_init(tmp);
00080
00081
00082 A = Matrix_Copy(M);
00083 RearrangeMatforSolveDio(A);
00084 temp = Matrix_Alloc(A->NbRows-1, A->NbColumns-1);
00085
00086
00087 for (i = 0; i < A->NbRows -1; i++)
00088 for (j = 0; j < A->NbColumns-1; j++)
00089 value_assign(temp->p[i][j],A->p[i][j]);
00090
00091
00092 C = (Value *) malloc (sizeof(Value) * (A->NbRows-1));
00093 k1 = A->NbRows-1;
00094
00095 for (i = 0; i < k1; i++) {
00096 value_init(C[i]);
00097 value_oppose(C[i],A->p[i][A->NbColumns-1]);
00098 }
00099 Matrix_Free (A);
00100
00101
00102 Hermite(temp, &hermi, &unimod);
00103
00104
00105
00106 min=(hermi->NbRows <= hermi->NbColumns ) ? hermi->NbRows : hermi->NbColumns ;
00107 rank = 0;
00108 for (i = 0; i < min ; i++) {
00109 if (value_notzero_p(hermi->p[i][i]))
00110 rank ++;
00111 else
00112 break ;
00113 }
00114
00115
00116
00117 T = (Value *) malloc(sizeof(Value) * temp->NbColumns);
00118 k2 = temp->NbColumns;
00119 for(i=0;i< k2; i++)
00120 value_init(T[i]);
00121
00122 for (i = 0; i < rank ; i++) {
00123 value_set_si(sum,0);
00124 for (j = 0; j < i; j++) {
00125 value_multiply(tmp,T[j],hermi->p[i][j]);
00126 value_addto(sum,sum,tmp);
00127 }
00128 value_substract(tmp,C[i],sum);
00129 value_modulus(tmp,tmp,hermi->p[i][i]);
00130 if (value_notzero_p(tmp)) {
00131 *U = Matrix_Alloc(0,0);
00132 *X = Vector_Alloc (0);
00133 value_clear(sum); value_clear(tmp);
00134 for (i = 0; i < k1; i++)
00135 value_clear(C[i]);
00136 for (i = 0; i < k2; i++)
00137 value_clear(T[i]);
00138 free(C);
00139 free(T);
00140 return (-1);
00141 };
00142 value_substract(tmp,C[i],sum);
00143 value_division(tmp,tmp,hermi->p[i][i]);
00144 value_assign(T[i],tmp);
00145 }
00146
00147
00148
00149 for (i = rank; i < hermi->NbColumns; i++)
00150 value_set_si(T[i],0);
00151
00152
00153
00154
00155
00156 for (i = rank; i < hermi->NbRows; i++) {
00157 value_set_si(sum,0);
00158 for (j = 0; j < hermi->NbColumns; j++) {
00159 value_multiply(tmp,T[j],hermi->p[i][j]);
00160 value_addto(sum,sum,tmp);
00161 }
00162 if (value_ne(sum,C[i])) {
00163 *U = Matrix_Alloc(0,0);
00164 *X = Vector_Alloc (0);
00165 value_clear(sum); value_clear(tmp);
00166 for (i = 0; i < k1; i++)
00167 value_clear(C[i]);
00168 for (i = 0; i < k2; i++)
00169 value_clear(T[i]);
00170 free(C);
00171 free(T);
00172 return (-1);
00173 }
00174 }
00175 unimodinv = Matrix_Alloc(unimod->NbRows, unimod->NbColumns);
00176 Matrix_Inverse(unimod, unimodinv);
00177 Matrix_Free(unimod);
00178 *X = Vector_Alloc(M->NbColumns-1);
00179
00180 if (rank == hermi->NbColumns)
00181 *U = Matrix_Alloc(0,0);
00182 else {
00183
00184 *U = Matrix_Alloc(hermi->NbColumns, hermi->NbColumns-rank);
00185 for (i = 0; i < U[0]->NbRows; i++)
00186 for (j = 0; j < U[0]->NbColumns; j++)
00187 value_assign(U[0]->p[i][j],unimodinv->p[i][j+rank]);
00188 }
00189
00190 for (i = 0; i < unimodinv->NbRows; i++) {
00191
00192
00193 value_set_si(sum,0);
00194 for (j = 0; j < unimodinv->NbColumns; j++) {
00195 value_multiply(tmp,unimodinv->p[i][j],T[j]);
00196 value_addto(sum,sum,tmp);
00197 }
00198 value_assign(X[0]->p[i],sum);
00199 }
00200
00201
00202
00203
00204
00205 Matrix_Free (unimodinv);
00206 Matrix_Free (hermi);
00207 Matrix_Free (temp);
00208 value_clear(sum); value_clear(tmp);
00209 for (i = 0; i < k1; i++)
00210 value_clear(C[i]);
00211 for (i = 0; i < k2; i++)
00212 value_clear(T[i]);
00213 free(C);
00214 free(T);
00215 return (rank);
00216 }
00217
00218
00219
00220
00221
00222
00223
00224
00225
00226
00227
00228
00229
00230
00231
00232
00233
00234
00235 static void RearrangeMatforSolveDio(Matrix *M) {
00236
00237 int i, j, curend, curRow, min, rank=1;
00238 Bool add = True;
00239 Matrix *A, *L, *H, *U;
00240
00241
00242
00243
00244
00245 L = Matrix_Alloc(M->NbRows-1,M->NbColumns-1);
00246 for (i = 0; i < L->NbRows; i++)
00247 for (j = 0; j < L->NbColumns; j++)
00248 value_assign(L->p[i][j],M->p[i][j]);
00249
00250
00251 curend = L->NbRows-1;
00252 for (i = 0; i < curend; i++) {
00253 for (j = 0; j < L->NbColumns; j++)
00254 if (value_notzero_p(L->p[i][j]))
00255 break;
00256 if (j == L->NbColumns) {
00257 ExchangeRows(M,i,curend);
00258 curend --;
00259 }
00260 }
00261
00262
00263
00264 if (curend > 0) {
00265
00266 Matrix *temp;
00267 A = Matrix_Alloc(1, L->NbColumns);
00268
00269 for (i = 0; i <L->NbColumns; i++)
00270 value_assign(A->p[0][i],L->p[0][i]);
00271 curRow = 1;
00272 while (add == True ) {
00273 temp= AddANullRow(A);
00274 for (i = 0;i <A->NbColumns; i++)
00275 value_assign(temp->p[curRow][i],L->p[curRow][i]);
00276 Hermite(temp, &H, &U);
00277 for (i = 0; i < H->NbRows; i++)
00278 if (value_zero_p(H->p[i][i]))
00279 break;
00280 if (i != H->NbRows) {
00281 ExchangeRows(M, curRow, curend);
00282 curend --;
00283 }
00284 else {
00285 curRow ++;
00286 rank ++;
00287 Matrix_Free (A);
00288 A = Matrix_Copy (temp);
00289 Matrix_Free (temp);
00290 }
00291 Matrix_Free (H);
00292 Matrix_Free (U);
00293 min = (curend >= L->NbColumns) ? L->NbColumns : curend ;
00294 if (rank==min || curRow >= curend)
00295 break;
00296 }
00297 }
00298 return;
00299 }