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79bf205762
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fb12ec3819
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| fb12ec3819 | |||
| e22a45926a | |||
| 1730ac2fac |
98
src/poly/buchberger.rs
Normal file
98
src/poly/buchberger.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,98 @@
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use super::flat::Poly;
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use super::var::Var;
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/// Computes a Gröbner basis for the ideal generated by `generators` using
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/// Buchberger's algorithm under lex order.
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///
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/// The returned basis spans the same ideal as the input and satisfies
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/// Buchberger's criterion: every S-polynomial of a pair in the basis
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/// reduces to zero modulo the basis.
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pub fn groebner_basis<V: Var>(generators: Vec<Poly<V>>) -> Vec<Poly<V>> {
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let mut g: Vec<Poly<V>> = generators.into_iter().filter(|p| !p.is_zero()).collect();
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let mut i = 0;
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while i < g.len() {
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let mut j = i + 1;
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while j < g.len() {
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let s = g[i].s_poly(&g[j]);
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let r = reduce(&s, &g);
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if !r.is_zero() {
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g.push(r);
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}
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j += 1;
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}
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i += 1;
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}
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// Minimize: remove any g whose LM is divisible by LM(h) for some other h.
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let mut i = 0;
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while i < g.len() {
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let lm_i = g[i].leading_term_lex().unwrap().0.clone();
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let redundant =
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(0..g.len()).any(|j| j != i && lm_i.contains(&g[j].leading_term_lex().unwrap().0));
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if redundant {
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g.remove(i);
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} else {
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i += 1;
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}
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}
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// Interreduce: replace each generator with its normal form modulo the others.
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for i in 0..g.len() {
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let others: Vec<Poly<V>> = g
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.iter()
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.enumerate()
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.filter(|(j, _)| *j != i)
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.map(|(_, p)| p.clone())
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.collect();
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g[i] = reduce(&g[i], &others);
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}
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g
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}
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/// Checks whether `basis` satisfies Buchberger's criterion under lex order:
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/// the S-polynomial of every pair reduces to zero modulo the basis.
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///
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/// Returns `true` iff `basis` is a Gröbner basis for the ideal it generates.
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pub fn is_groebner_basis<V: Var>(basis: &[Poly<V>]) -> bool {
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for i in 0..basis.len() {
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for j in (i + 1)..basis.len() {
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let s = basis[i].s_poly(&basis[j]);
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if !reduce(&s, basis).is_zero() {
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return false;
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}
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}
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}
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true
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}
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/// Reduces `f` modulo `basis` until no leading term of `f` is divisible
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/// by the leading monomial of any element in `basis`.
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///
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|
/// Uses the pseudo-division remainder and repeats until stable.
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pub(crate) fn reduce<V: Var>(f: &Poly<V>, basis: &[Poly<V>]) -> Poly<V> {
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let mut p = f.clone();
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'outer: loop {
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let Some((lm_p, _)) = p.leading_term_lex() else {
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break;
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|
};
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for g in basis {
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||||||
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let Some((lm_g, _)) = g.leading_term_lex() else {
|
||||||
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continue;
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|
};
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||||||
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||||||
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if lm_p.contains(&lm_g) {
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||||||
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let (_, _, r) = p.clone().div_rem(g);
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p = r;
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||||||
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continue 'outer;
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}
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||||||
|
}
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|
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break;
|
||||||
|
}
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||||||
|
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|
p
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||||||
|
}
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@@ -11,10 +11,18 @@ pub fn lex_cmp<V: Var>(a: &Mono<V>, b: &Mono<V>) -> Ordering {
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match (a_it.peek(), b_it.peek()) {
|
match (a_it.peek(), b_it.peek()) {
|
||||||
(None, None) => return Ordering::Equal,
|
(None, None) => return Ordering::Equal,
|
||||||
(Some((_, a_exp)), None) => {
|
(Some((_, a_exp)), None) => {
|
||||||
return if *a_exp > 0 { Ordering::Greater } else { Ordering::Equal };
|
return if *a_exp > 0 {
|
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|
Ordering::Greater
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
Ordering::Equal
|
||||||
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
(None, Some((_, b_exp))) => {
|
(None, Some((_, b_exp))) => {
|
||||||
return if *b_exp > 0 { Ordering::Less } else { Ordering::Equal };
|
return if *b_exp > 0 {
|
||||||
|
Ordering::Less
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
Ordering::Equal
|
||||||
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
(Some((a_var, a_exp)), Some((b_var, b_exp))) => {
|
(Some((a_var, a_exp)), Some((b_var, b_exp))) => {
|
||||||
if a_var < b_var {
|
if a_var < b_var {
|
||||||
@@ -116,6 +124,34 @@ impl<V: Var> Mono<V> {
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|||||||
true
|
true
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// Returns the lcm of self and other (element-wise max of exponents).
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pub fn lcm(&self, other: &Mono<V>) -> Mono<V> {
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let mut self_it = self.term.iter().peekable();
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let mut other_it = other.term.iter().peekable();
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let mut result: Vec<(V, u32)> = vec![];
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||||||
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||||||
|
loop {
|
||||||
|
match (self_it.peek(), other_it.peek()) {
|
||||||
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(None, None) => break,
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|
(Some(_), None) => result.push(self_it.next().unwrap().clone()),
|
||||||
|
(None, Some(_)) => result.push(other_it.next().unwrap().clone()),
|
||||||
|
(Some((s_var, _)), Some((o_var, _))) => {
|
||||||
|
if s_var < o_var {
|
||||||
|
result.push(self_it.next().unwrap().clone());
|
||||||
|
} else if s_var > o_var {
|
||||||
|
result.push(other_it.next().unwrap().clone());
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
let (var, s_exp) = self_it.next().unwrap();
|
||||||
|
let (_, o_exp) = other_it.next().unwrap();
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||||||
|
result.push((var.clone(), (*s_exp).max(*o_exp)));
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||||||
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}
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||||||
|
}
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||||||
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}
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||||||
|
}
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Mono { term: result }
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}
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||||||
/// Divides self by other. Assumes `self.contains(other)`.
|
/// Divides self by other. Assumes `self.contains(other)`.
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pub fn div(self, other: &Mono<V>) -> Mono<V> {
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pub fn div(self, other: &Mono<V>) -> Mono<V> {
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let mut self_it = self.term.into_iter().peekable();
|
let mut self_it = self.term.into_iter().peekable();
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|||||||
@@ -4,6 +4,7 @@ use itertools::Itertools;
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||||||
use crate::fmt::{num_to_subscript, num_to_superscript};
|
use crate::fmt::{num_to_subscript, num_to_superscript};
|
||||||
use crate::poly::flat::{Mono, Poly};
|
use crate::poly::flat::{Mono, Poly};
|
||||||
|
use crate::poly::ideal::Ideal;
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||||||
use crate::poly::var::{StaticVar, Var};
|
use crate::poly::var::{StaticVar, Var};
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impl Display for StaticVar {
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impl Display for StaticVar {
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@@ -44,6 +45,20 @@ impl<V: Var> Display for Poly<V> {
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}
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}
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}
|
}
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impl<V: Var, S> Display for Ideal<V, S> {
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fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
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write!(f, "<")?;
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let mut iter = self.generators().iter();
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if let Some(first) = iter.next() {
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write!(f, "{first}")?;
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for p in iter {
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||||||
|
write!(f, ", {p}")?;
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||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
write!(f, ">")
|
||||||
|
}
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||||||
|
}
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impl<V: Var> Display for Mono<V> {
|
impl<V: Var> Display for Mono<V> {
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||||||
fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> Result<(), fmt::Error> {
|
fn fmt(&self, fmt: &mut fmt::Formatter<'_>) -> Result<(), fmt::Error> {
|
||||||
write!(
|
write!(
|
||||||
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|||||||
66
src/poly/ideal.rs
Normal file
66
src/poly/ideal.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,66 @@
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use std::marker::PhantomData;
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use super::buchberger;
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use super::flat::Poly;
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use super::var::Var;
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/// Marker: the ideal's generators are arbitrary polynomials.
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pub struct Generators;
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/// Marker: the ideal's generators form a Gröbner basis.
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pub struct GroebnerBasis;
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pub struct Ideal<V: Var, S> {
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generators: Vec<Poly<V>>,
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|
_state: PhantomData<S>,
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|
}
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impl<V: Var> Ideal<V, Generators> {
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pub fn new(generators: Vec<Poly<V>>) -> Self {
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Ideal {
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generators,
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|
_state: PhantomData,
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}
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}
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/// Computes a Gröbner basis for this ideal using Buchberger's algorithm.
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pub fn groebner_basis(self) -> Ideal<V, GroebnerBasis> {
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|
Ideal {
|
||||||
|
generators: buchberger::groebner_basis(self.generators),
|
||||||
|
_state: PhantomData,
|
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|
}
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|
}
|
||||||
|
}
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|
|
||||||
|
impl<V: Var> Into<Ideal<V, GroebnerBasis>> for Ideal<V, Generators> {
|
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|
fn into(self) -> Ideal<V, GroebnerBasis> {
|
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|
self.groebner_basis()
|
||||||
|
}
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|
}
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||||||
|
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||||||
|
impl<V: Var> FromIterator<Poly<V>> for Ideal<V, Generators> {
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|
fn from_iter<T: IntoIterator<Item = Poly<V>>>(iter: T) -> Self {
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|
Ideal::new(iter.into_iter().collect())
|
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|
}
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
impl<V: Var, T: IntoIterator<Item = Poly<V>>> From<T> for Ideal<V, Generators> {
|
||||||
|
fn from(iter: T) -> Self {
|
||||||
|
iter.into_iter().collect()
|
||||||
|
}
|
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|
}
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|
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||||||
|
impl<V: Var, S> Ideal<V, S> {
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||||||
|
pub fn generators(&self) -> &[Poly<V>] {
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|
&self.generators
|
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|
}
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|
}
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||||||
|
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|
impl<V: Var> Ideal<V, GroebnerBasis> {
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/// Returns `true` if `p` belongs to this ideal.
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|
///
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/// Reduces `p` modulo the Gröbner basis; membership holds iff the remainder is zero.
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pub fn contains(&self, p: &Poly<V>) -> bool {
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buchberger::reduce(p, &self.generators).is_zero()
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|
}
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|
}
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@@ -1,5 +1,7 @@
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pub mod buchberger;
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pub mod flat;
|
pub mod flat;
|
||||||
pub mod fmt;
|
pub mod fmt;
|
||||||
|
pub mod ideal;
|
||||||
pub mod ops;
|
pub mod ops;
|
||||||
pub mod var;
|
pub mod var;
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -128,6 +128,38 @@ impl<V: Var> Sub for Poly<V> {
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|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
fn gcd(a: i32, b: i32) -> i32 {
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|
let (mut a, mut b) = (a.abs(), b.abs());
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||||||
|
while b != 0 {
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let t = b;
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|
b = a % b;
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a = t;
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||||||
|
}
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||||||
|
a
|
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|
}
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||||||
|
|
||||||
|
impl<V: Var> Poly<V> {
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||||||
|
/// S-polynomial of `self` and `other` under lex order.
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||||||
|
///
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||||||
|
/// Let `L = lcm(LM(f), LM(g))` and `d = gcd(lc(f), lc(g))`. Returns:
|
||||||
|
/// `(lc(g)/d) * (L/LM(f)) * f - (lc(f)/d) * (L/LM(g)) * g`
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||||||
|
///
|
||||||
|
/// The leading terms cancel by construction. Panics if either polynomial is zero.
|
||||||
|
pub fn s_poly(&self, other: &Poly<V>) -> Poly<V> {
|
||||||
|
let (lm_f, lc_f) = self.leading_term_lex().expect("f must be nonzero");
|
||||||
|
let (lm_g, lc_g) = other.leading_term_lex().expect("g must be nonzero");
|
||||||
|
|
||||||
|
let l = lm_f.lcm(&lm_g);
|
||||||
|
let t_f: Poly<V> = 1 * l.clone().div(&lm_f);
|
||||||
|
let t_g: Poly<V> = 1 * l.div(&lm_g);
|
||||||
|
|
||||||
|
let d = gcd(lc_f, lc_g);
|
||||||
|
let left = (lc_g / d) * (t_f * self.clone());
|
||||||
|
let right = (lc_f / d) * (t_g * other.clone());
|
||||||
|
left - right
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl<V: Var> Poly<V> {
|
impl<V: Var> Poly<V> {
|
||||||
/// Pseudo-division with remainder.
|
/// Pseudo-division with remainder.
|
||||||
///
|
///
|
||||||
@@ -136,9 +168,7 @@ impl<V: Var> Poly<V> {
|
|||||||
///
|
///
|
||||||
/// Panics if `divisor` is zero.
|
/// Panics if `divisor` is zero.
|
||||||
pub fn div_rem(self, divisor: &Poly<V>) -> (u32, Poly<V>, Poly<V>) {
|
pub fn div_rem(self, divisor: &Poly<V>) -> (u32, Poly<V>, Poly<V>) {
|
||||||
let (lt_g_mono, lt_g_coeff) = divisor
|
let (lt_g_mono, lt_g_coeff) = divisor.leading_term_lex().expect("divisor must be nonzero");
|
||||||
.leading_term_lex()
|
|
||||||
.expect("divisor must be nonzero");
|
|
||||||
|
|
||||||
let mut p = self;
|
let mut p = self;
|
||||||
let mut q = Poly::default();
|
let mut q = Poly::default();
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,4 +1,6 @@
|
|||||||
use super::flat::{lex_cmp, Mono, Poly};
|
use super::buchberger::{groebner_basis, is_groebner_basis};
|
||||||
|
use super::flat::{Mono, Poly, lex_cmp};
|
||||||
|
use super::ideal::{Generators, GroebnerBasis, Ideal};
|
||||||
use super::var::StaticVar;
|
use super::var::StaticVar;
|
||||||
|
|
||||||
#[test]
|
#[test]
|
||||||
@@ -145,11 +147,80 @@ fn test_mono_div() {
|
|||||||
assert_eq!(a.div(&b), Mono { term: vec![] });
|
assert_eq!(a.div(&b), Mono { term: vec![] });
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn make_const_poly(c: i32) -> Poly<StaticVar> {
|
#[test]
|
||||||
Poly { mono: [(Mono { term: vec![] }, c)].into_iter().collect() }
|
fn test_mono_lcm() {
|
||||||
|
// lcm(x², xy) = x²y
|
||||||
|
let a: Mono<StaticVar> = [("x", 2)].into();
|
||||||
|
let b: Mono<StaticVar> = [("x", 1), ("y", 1)].into();
|
||||||
|
assert_eq!(a.lcm(&b), Mono::from([("x", 2), ("y", 1)]));
|
||||||
|
|
||||||
|
// lcm(x, y) = xy (disjoint)
|
||||||
|
let a: Mono<StaticVar> = [("x", 1)].into();
|
||||||
|
let b: Mono<StaticVar> = [("y", 1)].into();
|
||||||
|
assert_eq!(a.lcm(&b), Mono::from([("x", 1), ("y", 1)]));
|
||||||
|
|
||||||
|
// lcm(x², x²) = x² (identical)
|
||||||
|
let a: Mono<StaticVar> = [("x", 2)].into();
|
||||||
|
assert_eq!(a.lcm(&a.clone()), a);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn verify_div_rem(f: Poly<StaticVar>, g: &Poly<StaticVar>, d: u32, q: Poly<StaticVar>, r: Poly<StaticVar>) {
|
#[test]
|
||||||
|
fn test_s_poly() {
|
||||||
|
// S(x², xy) = 0: S-poly of two monomials always vanishes
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1), ("y", 1)])].into();
|
||||||
|
assert!(f.s_poly(&g).is_zero());
|
||||||
|
|
||||||
|
// f = x² + y, g = xy + z (lex: LM(f)=x², LM(g)=xy)
|
||||||
|
// L = x²y, t_f = y, t_g = x, d = gcd(1,1) = 1
|
||||||
|
// S = y*(x²+y) - x*(xy+z) = x²y + y² - x²y - xz = y² - xz
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("z", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let expected: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("y", 2u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("z", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
assert_eq!(f.s_poly(&g), expected);
|
||||||
|
|
||||||
|
// f = 2x + y, g = 3x + z (same LM=x, d=gcd(2,3)=1)
|
||||||
|
// S = (3/1)*f - (2/1)*g = 3(2x+y) - 2(3x+z) = 3y - 2z
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(2, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [(3, [("x", 1)]), (1, [("z", 1)])].into();
|
||||||
|
let expected: Poly<StaticVar> = [(3, [("y", 1)]), (-2, [("z", 1)])].into();
|
||||||
|
assert_eq!(f.s_poly(&g), expected);
|
||||||
|
|
||||||
|
// f = 4x, g = 6x (d = gcd(4,6) = 2)
|
||||||
|
// S = (6/2)*x*4x - (4/2)*x*6x = 3*4x - 2*6x = 12x - 12x = 0
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(4, [("x", 1)])].into();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [(6, [("x", 1)])].into();
|
||||||
|
assert!(f.s_poly(&g).is_zero());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn make_const_poly(c: i32) -> Poly<StaticVar> {
|
||||||
|
Poly {
|
||||||
|
mono: [(Mono { term: vec![] }, c)].into_iter().collect(),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn verify_div_rem(
|
||||||
|
f: Poly<StaticVar>,
|
||||||
|
g: &Poly<StaticVar>,
|
||||||
|
d: u32,
|
||||||
|
q: Poly<StaticVar>,
|
||||||
|
r: Poly<StaticVar>,
|
||||||
|
) {
|
||||||
// lc(g)^d * f == q * g + r
|
// lc(g)^d * f == q * g + r
|
||||||
let (_, lc_g) = g.leading_term_lex().unwrap();
|
let (_, lc_g) = g.leading_term_lex().unwrap();
|
||||||
let lhs = lc_g.pow(d) * f;
|
let lhs = lc_g.pow(d) * f;
|
||||||
@@ -173,7 +244,9 @@ fn test_div_rem() {
|
|||||||
let f: Poly<StaticVar> = [
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
|
(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
|
||||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
].into_iter().collect();
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
|
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
|
||||||
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
|
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
|
||||||
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
|
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
|
||||||
@@ -218,7 +291,9 @@ fn test_div_rem() {
|
|||||||
let f: Poly<StaticVar> = [
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
|
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
].into_iter().collect();
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
|
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)]), (1, [("y", 1)])].into();
|
||||||
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
|
let expected_q: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
|
||||||
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
|
let (d, q, r) = f.clone().div_rem(&g);
|
||||||
@@ -226,3 +301,164 @@ fn test_div_rem() {
|
|||||||
assert!(r.is_zero());
|
assert!(r.is_zero());
|
||||||
verify_div_rem(f, &g, d, q, r);
|
verify_div_rem(f, &g, d, q, r);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn test_groebner() {
|
||||||
|
// Ideal (x²) — already a Gröbner basis
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
|
||||||
|
let _basis = groebner_basis(vec![f]);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Ideal (x³ - x², x² - x): gcd is x² - x
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let basis = groebner_basis(vec![f, g]);
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(&basis));
|
||||||
|
|
||||||
|
// Classic example: I = (x²y - x, xy² - y)
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 2u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let basis = groebner_basis(vec![f, g]);
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(&basis));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn test_is_groebner_basis() {
|
||||||
|
// {x} is a GB: only one element, no pairs to check.
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(&[f]));
|
||||||
|
|
||||||
|
// {x, y} is a GB: S(x, y) = y*x - x*y = 0.
|
||||||
|
let x: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 1)])].into();
|
||||||
|
let y: Poly<StaticVar> = [(1, [("y", 1)])].into();
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(&[x, y]));
|
||||||
|
|
||||||
|
// {x² + y, xy} is NOT a GB:
|
||||||
|
// S(x²+y, xy) = y*(x²+y) - x*(xy) = y² ≠ 0 mod the set.
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)]))]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
assert!(!is_groebner_basis(&[f, g]));
|
||||||
|
|
||||||
|
// After running groebner_basis, the result must always pass.
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32)])),
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.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));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn test_ideal() {
|
||||||
|
// Construction from Vec and iterator
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [(1, [("x", 2)])].into();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [(1, [("y", 1)])].into();
|
||||||
|
let ideal = Ideal::new(vec![f.clone(), g.clone()]);
|
||||||
|
assert_eq!(ideal.generators().len(), 2);
|
||||||
|
let ideal: Ideal<StaticVar, Generators> = [f.clone(), g.clone()].into_iter().collect();
|
||||||
|
assert_eq!(ideal.generators().len(), 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Construction via From / .into()
|
||||||
|
let ideal: Ideal<StaticVar, Generators> = vec![f.clone(), g.clone()].into();
|
||||||
|
assert_eq!(ideal.generators().len(), 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Display: <x², y>
|
||||||
|
let ideal = Ideal::new(vec![f, g]);
|
||||||
|
assert_eq!(ideal.to_string(), "<x\u{00B2}, y>");
|
||||||
|
|
||||||
|
// groebner_basis transitions state and result satisfies the criterion
|
||||||
|
let f: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let g: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 2u32)])),
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
let ideal: Ideal<StaticVar, Generators> = [f, g].into_iter().collect();
|
||||||
|
let gb: Ideal<StaticVar, GroebnerBasis> = ideal.groebner_basis();
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(gb.generators()));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn test_groebner_sagemath() {
|
||||||
|
// I = (x³ - 2xy, x²y - 2y² + x) ⊆ k[x, y]
|
||||||
|
// grobner basis: {4y³, x - 2y²}
|
||||||
|
|
||||||
|
// f1 = x³ - 2xy
|
||||||
|
let f1: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 3u32)])),
|
||||||
|
(-2i32, Mono::from([("x", 1u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
|
||||||
|
// f2 = x²y - 2y² + x
|
||||||
|
let f2: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 2u32), ("y", 1u32)])),
|
||||||
|
(-2i32, Mono::from([("y", 2u32)])),
|
||||||
|
(1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
|
||||||
|
let gb = Ideal::new(vec![f1.clone(), f2.clone()]).groebner_basis();
|
||||||
|
|
||||||
|
assert!(is_groebner_basis(gb.generators()));
|
||||||
|
assert_eq!(gb.generators().len(), 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
// -x + 2y²
|
||||||
|
let neg_x_plus_2y2: Poly<StaticVar> = [
|
||||||
|
(-1i32, Mono::from([("x", 1u32)])),
|
||||||
|
(2i32, Mono::from([("y", 2u32)])),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
.into_iter()
|
||||||
|
.collect();
|
||||||
|
|
||||||
|
// -4y³
|
||||||
|
let neg_4y3: Poly<StaticVar> = [(-4i32, Mono::from([("y", 3u32)]))].into_iter().collect();
|
||||||
|
|
||||||
|
let expected = [neg_x_plus_2y2, neg_4y3];
|
||||||
|
for e in &expected {
|
||||||
|
assert!(
|
||||||
|
gb.generators()
|
||||||
|
.iter()
|
||||||
|
.any(|a| *a == *e || *a == -1i32 * e.clone())
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
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