test-fieldarith.h
// Copyright(c)'1994-2025 by The Givaro group
// This file is part of Givaro.
// BB: adapted,enhanced from examples/FiniteFields/ff-arith.C
// Givaro is governed by the CeCILL-B license under French law
// and abiding by the rules of distribution of free software.
// see the COPYRIGHT file for more details.
#include <iostream>
#include <givaro/givinteger.h>
#include <givaro/givintprime.h>
using namespace Givaro;
#define TEST_EQUALITY( a, b ) \
if (!F.areEqual((a),(b))) { \
F.write(F.write(std::cout,a) << "!=",b) \
<< " failed (at line " << __LINE__ << ")" << std::endl; \
return -1 ; \
}
#define TEST_FIELD_SEVERAL_TIMES_SEEDED( a, seed ) \
if (TestField( (a), int(seed)) ) { \
std::cout << #a << " failed !" << std::endl; \
return -1 ; \
}
#define TEST_ONE_FIELD_SEEDED( F, a ) \
if (TestOneField(F, (a))) { \
std::cout << #a << " failed !" << std::endl; \
return -1 ; \
}
#define TEST_LAST_PRIME(Field, Name) \
Field Name(previousprime(Field::maxCardinality())); \
TEST_FIELD_SEVERAL_TIMES_SEEDED(Name, seed);
#define TEST_SPECIFIC(Field, Name, Modulus...) \
Field Name(Modulus); \
TEST_FIELD_SEVERAL_TIMES_SEEDED(Name, seed);
template<class Field>
bool invertible(const Field& F, const typename Field::Element& a)
{
// auto ai(a);
// return F.mulin(F.inv(ai, a), a) == F.one;
Integer ai;
F.convert(ai,a);
return (gcd(ai,Integer(F.characteristic()))==1);
}
template<class Field>
int TestOneField(const Field& F, const typename Field::Element& first)
{
#ifdef GIVARO_DEBUG
F.write(std::cerr << "Testing ");
F.write(std::cerr<< "(", first) << ") :" << std::endl;
#endif
typename Field::Element a, b, c, d,a_,b_,c_,d_,ma;
typename Field::Element e,e_;
F.init(a, 0);
TEST_EQUALITY(a, F.zero);
F.init(a, 0u);
TEST_EQUALITY(a, F.zero);
F.init(a, 1);
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a: ", a) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "1: ", F.one) << std::endl;
TEST_EQUALITY(a, F.one);
F.init(a, 1u);
TEST_EQUALITY(a, F.one);
F.inv(a_, a);
TEST_EQUALITY(a_, F.one);
F.init(ma,1); F.negin(ma);
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a: ", a) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "ma: ", ma) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "1: ", F.one) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "-1: ", F.mOne) << std::endl;
TEST_EQUALITY(ma, F.mOne);
F.init(ma,1_i64); F.negin(ma);
TEST_EQUALITY(ma, F.mOne);
F.inv(a_, ma);
TEST_EQUALITY(a_, F.mOne);
#ifdef GIVARO_DEBUG
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "0: ", F.zero) << std::endl;
try {
F.inv(a, F.zero);
} catch(const GivMathDivZero& e) {
// std::cerr << "Correctly catched division by zero: " << e << std::endl;
}
catch (...) {
F.mulin(a, F.zero);
TEST_EQUALITY(a, F.one);
std::cerr << "Error division by zero allowed even in DEBUG MODE" << std::endl;
}
// F.write(std::cerr << "1/0: ", a) << std::endl;
#endif
F.assign(a, first);
typename Field::RandIter g(F);
while (!invertible(F, g.random(b))) {}
F.init(c); // empty constructor
F.init(d); // empty constructor
F.add(c, a, b); // c = a+b
F.assign(c_,c); // c_ <- c
TEST_EQUALITY(c,c_);
F.subin(c_,a);
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a:=", a) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b:=", b) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c:=", c) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c_:=", c_) << ';' << std::endl;
TEST_EQUALITY(b,c_);
F.mul(c, a, b); // c = a*b
F.assign(c_,c); // c_ <- c
F.divin(c_,b); // c_ == a ?
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a: ", a) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b: ", b) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c: ", c) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c_: ", c_) << std::endl;
TEST_EQUALITY(a,c_);
F.assign(c, a);
F.mulin(c, b); // c = a*b
F.divin(c,b); // c_ == a ?
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a: ", a) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b: ", b) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c: ", c) << std::endl;
TEST_EQUALITY(a,c);
F.axpy(d, a, b, c); // d = a*b + c;
F.init(d_);
F.axmy(d_,a,b,c); // d_ = a*b - c
F.addin(d_,c);
F.subin(d,c);
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a:=", a) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b:=", b) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c:=", c) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "d:=", d) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "d_:=", d_) << ';' << std::endl;
TEST_EQUALITY(d_,d);
F.sub(d,a,b); // d = a -b
F.add(c,a,b); // c = a+b
F.init(e);
F.init(e_);
F.mul(e,d,c); // e = d*c;
F.mul(a_,a,a); // a_ = a*a
F.mul(b_,b,b); // b_ = b*b
F.sub(e_,a_,b_); // e_ = a_ - b_
// F.write(std::cerr) << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a:=", a) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b:=", b) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "c:=", c) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "d:=", d) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "e:=", e) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "e_:=", e_) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "a_:=", a_) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b_:=", b_) << ';' << std::endl;
TEST_EQUALITY(e,e_); // a^2 - b^2 = (a-b)(a+b) ;)
// Four operations
F.init(a_);
F.assign(a_,a);
F.addin(a, b) ;
F.subin(a, b) ;
F.mulin(a, b) ;
F.divin(a, b) ;
TEST_EQUALITY(a_,a);
F.maxpy(e, a, b, d); // e = d-a*b
F.assign(e_,d);
F.maxpyin(e_, a, b); // e = d - a*b;
// F.write(std::cerr << "a:=", a) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "b:=", b) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "d:=", d) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "e:=", e) << ';' << std::endl;
// F.write(std::cerr << "e_:=", e_) << ';' << std::endl;
TEST_EQUALITY(e,e_);
F.axmy(e, a, b, d); // e = a*b -d;
F.assign(e_,d);
F.maxpyin(e_, a, b); // e = d - a*b;
F.negin(e_);
TEST_EQUALITY(e,e_);
#ifdef GIVARO_DEBUG
F.write(std::cerr );
std::cerr << " done." << std::endl;
#endif
return 0 ;
}
#ifndef NBITER
#define NBITER 50
#endif
template<class Field>
int TestField(const Field& F, const uint64_t seed)
{
typename Field::Element x;
typename Field::RandIter g(F, 0, seed);
F.init(x, 1);
TEST_ONE_FIELD_SEEDED(F,x);
for (size_t i = 0; i< NBITER; ++i) {
while (F.isZero(g.random(x))) {}
TEST_ONE_FIELD_SEEDED(F,x);
}
return 0;
}
template<class Ints>
Ints previousprime(const Ints& a) {
static Givaro::IntPrimeDom IPD;
Integer aI(a);
IPD.prevprimein(aI);
return (Ints)(aI);
}
/* -*- mode: C++; tab-width: 4; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 4 -*- */
// vim:sts=4:sw=4:ts=4:et:sr:cino=>s,f0,{0,g0,(0,\:0,t0,+0,=s
