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2     Copyright (C) 2011 Sebastian Pancratz
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7     the terms of the GNU Lesser General Public License (LGPL) as published
8     by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
9     (at your option) any later version.  See <http://www.gnu.org/licenses/>.
10 */
11 
12 #include <stdio.h>
13 #include <stdlib.h>
14 #include <gmp.h>
15 #include "flint.h"
16 #include "ulong_extras.h"
17 
main(void)18 int main(void)
19 {
20     int i, result;
21     FLINT_TEST_INIT(state);
22 
23     flint_printf("sqrtmod_primepow....");
24     fflush(stdout);
25 
26 
27 
28     for (i = 0; i < 1000 * flint_test_multiplier(); i++) /* Test random squares mod a power of 2 */
29     {
30         mp_limb_t a, b, p, pow, pow2, pinv;
31         slong exp, num, i;
32         mp_limb_t * sqrt;
33         int btest;
34 
35         p = 2;
36         exp = n_randint(state, FLINT_BITS - 1) + 1;
37         pow = n_pow(p, exp);
38         b = n_randtest(state) % pow;
39 
40         pow2 = p;
41         while (FLINT_BIT_COUNT(p*pow2) <= 12)
42             pow2 *= p;
43 
44         if ((b % (p*pow2)) == 0)
45         {
46             b += pow2;
47             b %= pow;
48         }
49 
50         pinv = n_preinvert_limb(pow);
51         a = n_mulmod2_preinv(b, b, pow, pinv);
52 
53         num = n_sqrtmod_primepow(&sqrt, a, p, exp);
54 
55         btest = 0;
56         for (i = 0; i < num; i++)
57         {
58             if (a != n_mulmod2_preinv(sqrt[i], sqrt[i], pow, pinv))
59                 break;
60             if (sqrt[i] == b)
61                 btest = 1;
62         }
63 
64         result = btest & (i == num);
65         if (!result)
66         {
67             flint_printf("FAIL:\n");
68             flint_printf("p = %wu\n", p);
69             flint_printf("exp = %wd\n", exp);
70             flint_printf("a = %wu\n", a);
71             flint_printf("b = %wu\n", b);
72             flint_printf("num = %wd\n", num);
73 
74             if (!btest)
75                 flint_printf("Square root not found.\n");
76             if (i != num)
77                 flint_printf("%wu not a square root of %wu mod %wu\n", sqrt[i], a, pow);
78 
79             abort();
80         }
81 
82         flint_free(sqrt);
83     }
84 
85     for (i = 0; i < 1000 * flint_test_multiplier(); i++) /* Test random squares mod other prime powers */
86     {
87         mp_limb_t a, b, p, pow, pow2, pinv;
88         slong exp, maxexp, num, i;
89         flint_bitcnt_t bits;
90         mp_limb_t * sqrt;
91         int btest;
92 
93         bits = n_randint(state, 18) + 2;
94         p = n_randprime(state, bits, 0);
95         maxexp = FLINT_BITS/bits;
96         exp = n_randint(state, maxexp) + 1;
97         pow = n_pow(p, exp);
98         b = n_randtest(state) % pow;
99 
100         if (bits <= FLINT_BITS/2)
101         {
102             pow2 = p;
103             while (FLINT_BIT_COUNT(p*pow2) <= 12)
104                 pow2 *= p;
105 
106             if ((b % (p*pow2)) == 0)
107                 b += pow2;
108 
109             b %= pow;
110         }
111 
112         pinv = n_preinvert_limb(pow);
113         a = n_mulmod2_preinv(b, b, pow, pinv);
114 
115         num = n_sqrtmod_primepow(&sqrt, a, p, exp);
116 
117         btest = 0;
118         for (i = 0; i < num; i++)
119         {
120             if (a != n_mulmod2_preinv(sqrt[i], sqrt[i], pow, pinv))
121                 break;
122             if (sqrt[i] == b)
123                 btest = 1;
124         }
125 
126         result = btest & (i == num);
127         if (!result)
128         {
129             flint_printf("FAIL:\n");
130             flint_printf("p = %wu\n", p);
131             flint_printf("exp = %wd\n", exp);
132             flint_printf("a = %wu\n", a);
133             flint_printf("b = %wu\n", b);
134             flint_printf("num = %wd\n", num);
135 
136             if (!btest)
137                 flint_printf("Square root not found.\n");
138             if (i != num)
139                 flint_printf("%wu not a square root of %wu mod %wu\n", sqrt[i], a, pow);
140 
141             abort();
142         }
143 
144         flint_free(sqrt);
145     }
146 
147     for (i = 0; i < 500 * flint_test_multiplier(); i++) /* Test random nonsquares */
148     {
149         mp_limb_t a, b, p, pow, pinv;
150         slong exp, maxexp;
151         flint_bitcnt_t bits;
152         mp_limb_t * sqrt;
153 
154         bits = n_randint(state, 18) + 2;
155         p = n_randprime(state, bits, 0);
156         maxexp = 20/bits;
157         exp = n_randint(state, maxexp) + 1 + (p == 2);
158         pow = n_pow(p, exp);
159 
160         pinv = n_preinvert_limb(pow);
161 
162         a = n_randtest(state) % pow;
163         while (n_sqrtmod_primepow(&sqrt, a, p, exp))
164         {
165             if (n_mulmod2_preinv(sqrt[0], sqrt[0], pow, pinv) != a)
166             {
167                 flint_printf("FAIL:\n");
168                 flint_printf("%wu^2 is not %wu mod %wu\n", sqrt[0], a, pow);
169                 abort();
170             }
171 
172             flint_free(sqrt);
173             a = n_randtest(state) % pow;
174         }
175 
176         for (b = 0; b < pow; b++)
177         {
178             if (n_mulmod2_preinv(b, b, pow, pinv) == a)
179                 break;
180         }
181 
182         result = (b == pow);
183         if (!result)
184         {
185             flint_printf("FAIL:\n");
186             flint_printf("p = %wu\n", p);
187             flint_printf("exp = %wd\n", exp);
188             flint_printf("a = %wu\n", a);
189             flint_printf("b = %wu\n", b);
190 
191             abort();
192         }
193 
194         flint_free(sqrt);
195     }
196 
197     FLINT_TEST_CLEANUP(state);
198 
199     flint_printf("PASS\n");
200     return 0;
201 }
202