Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / rts / gmp / mpz / pprime_p.c
diff --git a/rts/gmp/mpz/pprime_p.c b/rts/gmp/mpz/pprime_p.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..82eb678
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,242 @@
+/* mpz_probab_prime_p --
+   An implementation of the probabilistic primality test found in Knuth's
+   Seminumerical Algorithms book.  If the function mpz_probab_prime_p()
+   returns 0 then n is not prime.  If it returns 1, then n is 'probably'
+   prime.  If it returns 2, n is surely prime.  The probability of a false
+   positive is (1/4)**reps, where reps is the number of internal passes of the
+   probabilistic algorithm.  Knuth indicates that 25 passes are reasonable.
+
+Copyright (C) 1991, 1993, 1994, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000 Free Software
+Foundation, Inc.  Miller-Rabin code contributed by John Amanatides.
+
+This file is part of the GNU MP Library.
+
+The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
+it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
+the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your
+option) any later version.
+
+The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
+WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
+or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public
+License for more details.
+
+You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
+along with the GNU MP Library; see the file COPYING.LIB.  If not, write to
+the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
+MA 02111-1307, USA. */
+
+#include "gmp.h"
+#include "gmp-impl.h"
+#include "longlong.h"
+
+static int isprime _PROTO ((unsigned long int t));
+static int mpz_millerrabin _PROTO ((mpz_srcptr n, int reps));
+
+int
+#if __STDC__
+mpz_probab_prime_p (mpz_srcptr n, int reps)
+#else
+mpz_probab_prime_p (n, reps)
+     mpz_srcptr n;
+     int reps;
+#endif
+{
+  mp_limb_t r;
+
+  /* Handle small and negative n.  */
+  if (mpz_cmp_ui (n, 1000000L) <= 0)
+    {
+      int is_prime;
+      if (mpz_sgn (n) < 0)
+       {
+         /* Negative number.  Negate and call ourselves.  */
+         mpz_t n2;
+         mpz_init (n2);
+         mpz_neg (n2, n);
+         is_prime = mpz_probab_prime_p (n2, reps);
+         mpz_clear (n2);
+         return is_prime;
+       }
+      is_prime = isprime (mpz_get_ui (n));
+      return is_prime ? 2 : 0;
+    }
+
+  /* If n is now even, it is not a prime.  */
+  if ((mpz_get_ui (n) & 1) == 0)
+    return 0;
+
+  /* Check if n has small factors.  */
+  if (UDIV_TIME > (2 * UMUL_TIME + 6))
+    r = mpn_preinv_mod_1 (PTR(n), SIZ(n), (mp_limb_t) PP, (mp_limb_t) PP_INVERTED);
+  else
+    r = mpn_mod_1 (PTR(n), SIZ(n), (mp_limb_t) PP);
+  if (r % 3 == 0 || r % 5 == 0 || r % 7 == 0 || r % 11 == 0 || r % 13 == 0
+      || r % 17 == 0 || r % 19 == 0 || r % 23 == 0 || r % 29 == 0
+#if BITS_PER_MP_LIMB == 64
+      || r % 31 == 0 || r % 37 == 0 || r % 41 == 0 || r % 43 == 0
+      || r % 47 == 0 || r % 53 == 0
+#endif
+      )
+    {
+      return 0;
+    }
+
+  /* Do more dividing.  We collect small primes, using umul_ppmm, until we
+     overflow a single limb.  We divide our number by the small primes product,
+     and look for factors in the remainder.  */
+  {
+    unsigned long int ln2;
+    unsigned long int q;
+    mp_limb_t p1, p0, p;
+    unsigned int primes[15];
+    int nprimes;
+
+    nprimes = 0;
+    p = 1;
+    ln2 = mpz_sizeinbase (n, 2) / 30; ln2 = ln2 * ln2;
+    for (q = BITS_PER_MP_LIMB == 64 ? 59 : 31; q < ln2; q += 2)
+      {
+       if (isprime (q))
+         {
+           umul_ppmm (p1, p0, p, q);
+           if (p1 != 0)
+             {
+               r = mpn_mod_1 (PTR(n), SIZ(n), p);
+               while (--nprimes >= 0)
+                 if (r % primes[nprimes] == 0)
+                   {
+                     if (mpn_mod_1 (PTR(n), SIZ(n), (mp_limb_t) primes[nprimes]) != 0)
+                       abort ();
+                     return 0;
+                   }
+               p = q;
+               nprimes = 0;
+             }
+           else
+             {
+               p = p0;
+             }
+           primes[nprimes++] = q;
+         }
+      }
+  }
+
+  /* Perform a number of Miller-Rabin tests.  */
+  return mpz_millerrabin (n, reps);
+}
+
+static int
+#if __STDC__
+isprime (unsigned long int t)
+#else
+isprime (t)
+     unsigned long int t;
+#endif
+{
+  unsigned long int q, r, d;
+
+  if (t < 3 || (t & 1) == 0)
+    return t == 2;
+
+  for (d = 3, r = 1; r != 0; d += 2)
+    {
+      q = t / d;
+      r = t - q * d;
+      if (q < d)
+       return 1;
+    }
+  return 0;
+}
+
+static int millerrabin _PROTO ((mpz_srcptr n, mpz_srcptr nm1,
+                                mpz_ptr x, mpz_ptr y,
+                                mpz_srcptr q, unsigned long int k));
+
+static int
+#if __STDC__
+mpz_millerrabin (mpz_srcptr n, int reps)
+#else
+mpz_millerrabin (n, reps)
+     mpz_srcptr n;
+     int reps;
+#endif
+{
+  int r;
+  mpz_t nm1, x, y, q;
+  unsigned long int k;
+  gmp_randstate_t rstate;
+  int is_prime;
+  TMP_DECL (marker);
+  TMP_MARK (marker);
+
+  MPZ_TMP_INIT (nm1, SIZ (n) + 1);
+  mpz_sub_ui (nm1, n, 1L);
+
+  MPZ_TMP_INIT (x, SIZ (n));
+  MPZ_TMP_INIT (y, 2 * SIZ (n)); /* mpz_powm_ui needs excessive memory!!! */
+
+  /* Perform a Fermat test.  */
+  mpz_set_ui (x, 210L);
+  mpz_powm (y, x, nm1, n);
+  if (mpz_cmp_ui (y, 1L) != 0)
+    {
+      TMP_FREE (marker);
+      return 0;
+    }
+
+  MPZ_TMP_INIT (q, SIZ (n));
+
+  /* Find q and k, where q is odd and n = 1 + 2**k * q.  */
+  k = mpz_scan1 (nm1, 0L);
+  mpz_tdiv_q_2exp (q, nm1, k);
+
+  gmp_randinit (rstate, GMP_RAND_ALG_DEFAULT, 32L);
+
+  is_prime = 1;
+  for (r = 0; r < reps && is_prime; r++)
+    {
+      do
+       mpz_urandomb (x, rstate, mpz_sizeinbase (n, 2) - 1);
+      while (mpz_cmp_ui (x, 1L) <= 0);
+
+      is_prime = millerrabin (n, nm1, x, y, q, k);
+    }
+
+  gmp_randclear (rstate);
+
+  TMP_FREE (marker);
+  return is_prime;
+}
+
+static int
+#if __STDC__
+millerrabin (mpz_srcptr n, mpz_srcptr nm1, mpz_ptr x, mpz_ptr y,
+             mpz_srcptr q, unsigned long int k)
+#else
+millerrabin (n, nm1, x, y, q, k)
+     mpz_srcptr n;
+     mpz_srcptr nm1;
+     mpz_ptr x;
+     mpz_ptr y;
+     mpz_srcptr q;
+     unsigned long int k;
+#endif
+{
+  unsigned long int i;
+
+  mpz_powm (y, x, q, n);
+
+  if (mpz_cmp_ui (y, 1L) == 0 || mpz_cmp (y, nm1) == 0)
+    return 1;
+
+  for (i = 1; i < k; i++)
+    {
+      mpz_powm_ui (y, y, 2L, n);
+      if (mpz_cmp (y, nm1) == 0)
+       return 1;
+      if (mpz_cmp_ui (y, 1L) == 0)
+       return 0;
+    }
+  return 0;
+}