1 /*
2     Copyright (C) 2010 Sebastian Pancratz
3     Copyright (C) 2010 William Hart
4     Copyright (C) 2011 Fredrik Johansson
5     Copyright (C) 2012 Lina Kulakova
6     Copyright (C) 2013 Martin Lee
7 
8     This file is part of FLINT.
9 
10     FLINT is free software: you can redistribute it and/or modify it under
11     the terms of the GNU Lesser General Public License (LGPL) as published
12     by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
13     (at your option) any later version.  See <http://www.gnu.org/licenses/>.
14 */
15 
16 #undef ulong
17 #define ulong ulongxx/* interferes with system includes */
18 
19 #include <stdlib.h>
20 
21 #undef ulong
22 
23 #include <gmp.h>
24 
25 #define ulong mp_limb_t
26 
27 #include "flint.h"
28 #include "fmpz_vec.h"
29 #include "fmpz_mod_poly.h"
30 #include "ulong_extras.h"
31 
32 void
_fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(fmpz * res,const fmpz * poly,ulong e,const fmpz * f,slong lenf,const fmpz * finv,slong lenfinv,const fmpz_t p)33 _fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(fmpz * res, const fmpz * poly,
34                                ulong e, const fmpz * f, slong lenf,
35                                const fmpz * finv, slong lenfinv, const fmpz_t p)
36 {
37     fmpz * T, * Q;
38     slong lenT, lenQ;
39     int i;
40 
41     if (lenf == 2)
42     {
43         fmpz_powm_ui(res, poly, e, p);
44         return;
45     }
46 
47     lenT = 2 * lenf - 3;
48     lenQ = FLINT_MAX(lenT - lenf + 1, 1);
49 
50     T = _fmpz_vec_init(lenT + lenQ);
51     Q = T + lenT;
52 
53     _fmpz_vec_set(res, poly, lenf - 1);
54 
55     for (i = ((int) FLINT_BIT_COUNT(e) - 2); i >= 0; i--)
56     {
57         _fmpz_mod_poly_sqr(T, res, lenf - 1, p);
58         _fmpz_mod_poly_divrem_newton_n_preinv(Q, res, T, 2 * lenf - 3, f, lenf,
59                                               finv, lenfinv, p);
60 
61         if (e & (UWORD (1) << i))
62         {
63             _fmpz_mod_poly_mul(T, res, lenf - 1, poly, lenf - 1, p);
64             _fmpz_mod_poly_divrem_newton_n_preinv(Q, res, T, 2 * lenf - 3, f,
65                                                   lenf, finv, lenfinv, p);
66         }
67     }
68 
69     _fmpz_vec_clear(T, lenT + lenQ);
70 }
71 
72 
73 void
fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(fmpz_mod_poly_t res,const fmpz_mod_poly_t poly,ulong e,const fmpz_mod_poly_t f,const fmpz_mod_poly_t finv)74 fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(fmpz_mod_poly_t res,
75                          const fmpz_mod_poly_t poly, ulong e,
76                          const fmpz_mod_poly_t f, const fmpz_mod_poly_t finv)
77 {
78     fmpz * q;
79     slong len = poly->length;
80     slong lenf = f->length;
81     slong trunc = lenf - 1;
82     int qcopy = 0;
83 
84     if (lenf == 0)
85     {
86         flint_printf("Exception (fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv)."
87                      "Divide by zero\n");
88         flint_abort();
89     }
90 
91     if (lenf == 1)
92     {
93         fmpz_mod_poly_zero(res);
94         return;
95     }
96 
97     if (len >= lenf)
98     {
99         fmpz_mod_poly_t t, r;
100         fmpz_mod_poly_init(t, &res->p);
101         fmpz_mod_poly_init(r, &res->p);
102         fmpz_mod_poly_divrem(t, r, poly, f);
103         fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(res, r, e, f, finv);
104         fmpz_mod_poly_clear(t);
105         fmpz_mod_poly_clear(r);
106         return;
107     }
108 
109     if (e <= 2)
110     {
111         if (e == UWORD (0))
112         {
113             fmpz_mod_poly_fit_length(res, 1);
114             fmpz_one(res->coeffs);
115             _fmpz_mod_poly_set_length(res, 1);
116         }
117         else if (e == UWORD (1))
118         {
119             fmpz_mod_poly_set(res, poly);
120         }
121         else
122             fmpz_mod_poly_mulmod_preinv(res, poly, poly, f, finv);
123         return;
124     }
125 
126     if (len == 0)
127     {
128         fmpz_mod_poly_zero(res);
129         return;
130     }
131 
132     if (len < trunc)
133     {
134         q = _fmpz_vec_init(trunc);
135         _fmpz_vec_set(q, poly->coeffs, len);
136         _fmpz_vec_zero(q + len, trunc - len);
137         qcopy = 1;
138     } else
139         q = poly->coeffs;
140 
141     if ((res == poly && !qcopy) || (res == f) || (res == finv))
142     {
143         fmpz_mod_poly_t t;
144         fmpz_mod_poly_init2(t, &poly->p, 2 * lenf - 3);
145         _fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(t->coeffs,
146             q, e, f->coeffs, lenf, finv->coeffs, finv->length, &poly->p);
147         fmpz_mod_poly_swap(res, t);
148         fmpz_mod_poly_clear(t);
149     }
150     else
151     {
152         fmpz_mod_poly_fit_length(res, 2 * lenf - 3);
153         _fmpz_mod_poly_powmod_ui_binexp_preinv(res->coeffs,
154             q, e, f->coeffs, lenf, finv->coeffs, finv->length, &poly->p);
155     }
156 
157     if (qcopy)
158         _fmpz_vec_clear(q, trunc);
159 
160     _fmpz_mod_poly_set_length(res, trunc);
161     _fmpz_mod_poly_normalise(res);
162 }
163