add buchberger algorithm
This commit is contained in:
@@ -1,4 +1,5 @@
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use super::flat::{lex_cmp, Mono, Poly};
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use super::buchberger::{groebner_basis, is_groebner_basis};
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use super::flat::{Mono, Poly, lex_cmp};
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use super::var::StaticVar;
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#[test]
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@@ -175,15 +176,21 @@ fn test_s_poly() {
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let f: Poly<StaticVar> = [
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(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
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(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
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].into_iter().collect();
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]
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.into_iter()
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.collect();
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let g: Poly<StaticVar> = [
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(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
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(1i32, Mono::from([("z", 1u32)])),
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].into_iter().collect();
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]
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.into_iter()
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.collect();
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let expected: Poly<StaticVar> = [
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(1i32, Mono::from([("y", 2u32)])),
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(-1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("z", 1u32)])),
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].into_iter().collect();
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]
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.into_iter()
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.collect();
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assert_eq!(f.s_poly(&g), expected);
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// f = 2x + y, g = 3x + z (same LM=x, d=gcd(2,3)=1)
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@@ -201,10 +208,18 @@ fn test_s_poly() {
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}
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fn make_const_poly(c: i32) -> Poly<StaticVar> {
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Poly { mono: [(Mono { term: vec![] }, c)].into_iter().collect() }
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Poly {
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mono: [(Mono { term: vec![] }, c)].into_iter().collect(),
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}
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}
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fn verify_div_rem(f: Poly<StaticVar>, g: &Poly<StaticVar>, d: u32, q: Poly<StaticVar>, r: Poly<StaticVar>) {
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fn verify_div_rem(
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f: Poly<StaticVar>,
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g: &Poly<StaticVar>,
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d: u32,
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q: Poly<StaticVar>,
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r: Poly<StaticVar>,
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) {
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// lc(g)^d * f == q * g + r
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let (_, lc_g) = g.leading_term_lex().unwrap();
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let lhs = lc_g.pow(d) * f;
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@@ -228,7 +243,9 @@ fn test_div_rem() {
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let f: Poly<StaticVar> = [
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(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
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].into_iter().collect();
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]
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.into_iter()
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.collect();
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let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
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||||
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
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||||
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
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||||
@@ -273,7 +290,9 @@ fn test_div_rem() {
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let f: Poly<StaticVar> = [
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
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].into_iter().collect();
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]
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.into_iter()
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.collect();
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||||
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
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||||
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
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||||
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
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||||
@@ -281,3 +300,80 @@ fn test_div_rem() {
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assert!(r.is_zero());
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verify_div_rem(f, &g, d, q, r);
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}
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#[test]
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fn test_groebner() {
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// Ideal (x²) — already a Gröbner basis
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let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
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let _basis = groebner_basis(vec![f]);
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// Ideal (x³ - x², x² - x): gcd is x² - x
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let f: Poly<StaticVar> = [
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
|
||||
(-1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
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]
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||||
.into_iter()
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.collect();
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||||
let g: Poly<StaticVar> = [
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
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]
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.into_iter()
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.collect();
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||||
let basis = groebner_basis(vec![f, g]);
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assert!(is_groebner_basis(&basis));
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||||
// Classic example: I = (x²y - x, xy² - y)
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let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
||||
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||
]
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||||
.into_iter()
|
||||
.collect();
|
||||
let g: Poly<StaticVar> = [
|
||||
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 2u32)])),
|
||||
(-1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||
]
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||||
.into_iter()
|
||||
.collect();
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||||
let basis = groebner_basis(vec![f, g]);
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||||
assert!(is_groebner_basis(&basis));
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}
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#[test]
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fn test_is_groebner_basis() {
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// {x} is a GB: only one element, no pairs to check.
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let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
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assert!(is_groebner_basis(&[f]));
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// {x, y} is a GB: S(x, y) = y*x - x*y = 0.
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let x: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
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||||
let y: Poly<StaticVar> = [(1, [("y", 1)])].into();
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assert!(is_groebner_basis(&[x, y]));
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||||
// {x² + y, xy} is NOT a GB:
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// S(x²+y, xy) = y*(x²+y) - x*(xy) = y² ≠ 0 mod the set.
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||||
let f: Poly<StaticVar> = [
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||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
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||||
(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
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]
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.into_iter()
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.collect();
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||||
let g: Poly<StaticVar> = [(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)]))]
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||||
.into_iter()
|
||||
.collect();
|
||||
assert!(!is_groebner_basis(&[f, g]));
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||||
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||||
// After running groebner_basis, the result must always pass.
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||||
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||
(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||
]
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||||
.into_iter()
|
||||
.collect();
|
||||
let g: Poly<StaticVar> = [(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)]))]
|
||||
.into_iter()
|
||||
.collect();
|
||||
let basis = groebner_basis(vec![f, g]);
|
||||
assert!(is_groebner_basis(&basis));
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}
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