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A recreational programming exercise:
Multiplication of a Hilbert matrix with its inverse using Bignum.Rationals as a test case for rational arithmetic. R=r OCL=18706 CL=18706
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ce164403da
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@ -0,0 +1,167 @@
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// $G $D/$F.go && $L $F.$A && ./$A.out
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// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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// license that can be found in the LICENSE file.
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// A little test program for rational arithmetics.
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// Computes a Hilbert matrix, its inverse, multiplies them
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// and verifies that the product is the identity matrix.
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package main
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import Big "bignum"
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import Fmt "fmt"
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func assert(p bool) {
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if !p {
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panic("assert failed");
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}
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}
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var (
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Zero = Big.Rat(0, 1);
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One = Big.Rat(1, 1);
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)
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type Matrix struct {
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n, m int;
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a *[]*Big.Rational;
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}
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func (a *Matrix) at(i, j int) *Big.Rational {
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assert(0 <= i && i < a.n && 0 <= j && j < a.m);
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return a.a[i*a.m + j];
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}
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func (a *Matrix) set(i, j int, x *Big.Rational) {
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assert(0 <= i && i < a.n && 0 <= j && j < a.m);
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a.a[i*a.m + j] = x;
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}
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func NewMatrix(n, m int) *Matrix {
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assert(0 <= n && 0 <= m);
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a := new(Matrix);
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a.n = n;
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a.m = m;
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a.a = new([]*Big.Rational, n*m);
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return a;
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}
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func NewUnit(n int) *Matrix {
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a := NewMatrix(n, n);
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for i := 0; i < n; i++ {
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for j := 0; j < n; j++ {
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x := Zero;
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if i == j {
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x = One;
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}
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a.set(i, j, x);
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}
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}
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return a;
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}
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func NewHilbert(n int) *Matrix {
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a := NewMatrix(n, n);
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for i := 0; i < n; i++ {
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for j := 0; j < n; j++ {
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x := Big.Rat(1, i + j + 1);
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a.set(i, j, x);
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}
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}
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return a;
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}
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func MakeRat(x *Big.Natural) *Big.Rational {
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return Big.MakeRat(Big.MakeInt(false, x), Big.Nat(1));
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}
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func NewInverseHilbert(n int) *Matrix {
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a := NewMatrix(n, n);
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for i := 0; i < n; i++ {
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for j := 0; j < n; j++ {
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x0 := One;
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if (i+j)&1 != 0 {
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x0 = x0.Neg();
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}
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x1 := Big.Rat(i + j + 1, 1);
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x2 := MakeRat(Big.Binomial(uint(n+i), uint(n-j-1)));
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x3 := MakeRat(Big.Binomial(uint(n+j), uint(n-i-1)));
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x4 := MakeRat(Big.Binomial(uint(i+j), uint(i)));
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x4 = x4.Mul(x4);
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a.set(i, j, x0.Mul(x1).Mul(x2).Mul(x3).Mul(x4));
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}
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}
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return a;
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}
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func (a *Matrix) Mul(b *Matrix) *Matrix {
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assert(a.m == b.n);
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c := NewMatrix(a.n, b.m);
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for i := 0; i < c.n; i++ {
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for j := 0; j < c.m; j++ {
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x := Zero;
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for k := 0; k < a.m; k++ {
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x = x.Add(a.at(i, k).Mul(b.at(k, j)));
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}
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c.set(i, j, x);
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}
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}
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return c;
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}
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func (a *Matrix) Eql(b *Matrix) bool {
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if a.n != b.n || a.m != b.m {
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return false;
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}
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for i := 0; i < a.n; i++ {
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for j := 0; j < a.m; j++ {
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if a.at(i, j).Cmp(b.at(i,j)) != 0 {
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return false;
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}
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}
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}
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return true;
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}
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func (a *Matrix) String() string {
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s := "";
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for i := 0; i < a.n; i++ {
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for j := 0; j < a.m; j++ {
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x := a.at(i, j); // BUG 6g bug
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s += Fmt.sprintf("\t%s", x);
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}
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s += "\n";
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}
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return s;
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}
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func main() {
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n := 10;
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a := NewHilbert(n);
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b := NewInverseHilbert(n);
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I := NewUnit(n);
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ab := a.Mul(b);
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if !ab.Eql(I) {
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Fmt.println("a =", a);
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Fmt.println("b =", b);
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Fmt.println("a*b =", ab);
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Fmt.println("I =", I);
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panic("FAILED");
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}
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}
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