1 | // polynomial.h |
---|
2 | |
---|
3 | #pragma once |
---|
4 | |
---|
5 | #include <cstdio> |
---|
6 | #include <utility> |
---|
7 | #include <vector> |
---|
8 | #include <map> |
---|
9 | #include <list> |
---|
10 | #include <random> |
---|
11 | #include <ctime> |
---|
12 | #include "hash.h" |
---|
13 | |
---|
14 | namespace pol { |
---|
15 | |
---|
16 | typedef unsigned long long u64_t; |
---|
17 | typedef unsigned u32_t; |
---|
18 | typedef unsigned char u8_t; |
---|
19 | |
---|
20 | const u32_t POL1V_MAXLENGTH = 4096; |
---|
21 | const u32_t M32 = 0xffffffff; |
---|
22 | const u32_t KEY_DEG = 3; |
---|
23 | const u32_t MODSIZE = 61; |
---|
24 | const u32_t BUFSIZE = 8; |
---|
25 | const u64_t MOD = 2305843009213693951; // 2147483647; // // 2^61 - 1 |
---|
26 | |
---|
27 | class u61_t { |
---|
28 | private: |
---|
29 | u64_t data; |
---|
30 | public: |
---|
31 | u61_t(u64_t x = 0); |
---|
32 | operator u64_t() const; |
---|
33 | u61_t operator+(const u61_t &) const; |
---|
34 | u61_t operator-(const u61_t &) const; |
---|
35 | u61_t operator*(const u61_t &) const; |
---|
36 | u61_t operator/(const u61_t &) const; |
---|
37 | u61_t& operator+=(const u61_t &); |
---|
38 | u61_t& operator-=(const u61_t &); |
---|
39 | u61_t& operator*=(const u61_t &); |
---|
40 | u61_t& operator/=(const u61_t &); |
---|
41 | u61_t inverse() const; |
---|
42 | u61_t pow(u32_t) const; |
---|
43 | inline u64_t* get_addr(); |
---|
44 | inline const u64_t* get_addr() const; |
---|
45 | inline u64_t& get_buf(); |
---|
46 | inline const u64_t& get_buf() const; |
---|
47 | void print(FILE *, u32_t) const; |
---|
48 | }; |
---|
49 | |
---|
50 | enum pol_format_t { |
---|
51 | BINPR, |
---|
52 | TEXTPR, |
---|
53 | HTMLPR |
---|
54 | }; |
---|
55 | |
---|
56 | class pol_t { |
---|
57 | private: |
---|
58 | std::vector<u61_t> data; |
---|
59 | u32_t degree; |
---|
60 | public: |
---|
61 | typedef std::vector<pol_t> vector_t; |
---|
62 | pol_t(); |
---|
63 | pol_t& operator=(const pol_t&); |
---|
64 | void change_degree(u32_t); |
---|
65 | pol_t& operator+=(const pol_t&); |
---|
66 | pol_t& operator-=(const pol_t&); |
---|
67 | pol_t& operator*=(const pol_t&); |
---|
68 | pol_t& operator%=(const pol_t&); |
---|
69 | pol_t& operator/=(const pol_t&); |
---|
70 | pol_t operator+(const pol_t&) const; |
---|
71 | pol_t operator-(const pol_t&) const; |
---|
72 | pol_t operator*(const pol_t&) const; |
---|
73 | pol_t operator%(const pol_t&) const; |
---|
74 | pol_t operator/(const pol_t&) const; |
---|
75 | operator bool() const; |
---|
76 | bool operator==(const pol_t &) const; |
---|
77 | pol_t pow(u32_t) const; |
---|
78 | pol_t mpow(u64_t, const pol_t &) const; |
---|
79 | pol_t mpow(u64_t, u64_t, const pol_t &) const; |
---|
80 | pol_t normalize() const; |
---|
81 | pol_t deriv() const; |
---|
82 | void read(FILE * fin, pol_format_t format = TEXTPR); |
---|
83 | void write(FILE * fout, pol_format_t format = HTMLPR, bool endofline = true) const; |
---|
84 | u61_t& operator[](u32_t); |
---|
85 | const u61_t& operator[](u32_t) const; |
---|
86 | u64_t& operator()(u32_t); |
---|
87 | const u64_t& operator()(u32_t) const; |
---|
88 | u32_t get_deg() const; |
---|
89 | void fact(u32_t, vector_t &) const; |
---|
90 | void ddf(u32_t, vector_t &) const; |
---|
91 | void split(u32_t, vector_t &) const; |
---|
92 | }; |
---|
93 | |
---|
94 | union deg_t { |
---|
95 | u64_t key; |
---|
96 | struct { |
---|
97 | u32_t x, y; |
---|
98 | }; |
---|
99 | deg_t(); |
---|
100 | deg_t(u32_t, u32_t); |
---|
101 | bool operator<(const deg_t &) const; |
---|
102 | bool operator==(const deg_t &) const; |
---|
103 | deg_t operator+(const deg_t&) const; |
---|
104 | }; |
---|
105 | |
---|
106 | typedef std::pair<deg_t, pol_t> pol3v1_t; |
---|
107 | typedef std::list<pol3v1_t> list_t; |
---|
108 | typedef std::map<deg_t, pol_t> polmap_t; |
---|
109 | typedef pol_t::vector_t vector_t; |
---|
110 | |
---|
111 | class pol3v_t { |
---|
112 | private: |
---|
113 | list_t data; |
---|
114 | u32_t dx; |
---|
115 | u32_t dy; |
---|
116 | u32_t dt; |
---|
117 | public: |
---|
118 | pol3v_t(); |
---|
119 | pol3v_t(const polmap_t &); |
---|
120 | pol3v_t& operator=(const pol3v_t &); |
---|
121 | pol3v_t operator+(const pol3v_t&) const; |
---|
122 | pol3v_t operator-(const pol3v_t&) const; |
---|
123 | pol3v_t operator*(const pol3v_t&) const; |
---|
124 | pol3v_t& operator+=(const pol3v_t &); |
---|
125 | pol3v_t& operator-=(const pol3v_t &); |
---|
126 | pol3v_t& operator*=(const pol3v_t &); |
---|
127 | pol_t subst(const pol_t &, const pol_t &) const; |
---|
128 | pol3v_t get_same_rand_pol() const; |
---|
129 | void read(FILE *, pol_format_t); |
---|
130 | void write(FILE * fout, pol_format_t format = HTMLPR, bool endofline = 1) const; |
---|
131 | }; |
---|
132 | |
---|
133 | enum file_mode_t { |
---|
134 | READ, WRITE |
---|
135 | }; |
---|
136 | |
---|
137 | class File { |
---|
138 | private: |
---|
139 | FILE *file; |
---|
140 | bool opened; |
---|
141 | file_mode_t mode; |
---|
142 | u64_t buf; |
---|
143 | size_t pos, count, read_size; |
---|
144 | public: |
---|
145 | File(); |
---|
146 | File(FILE *, file_mode_t); |
---|
147 | File(const char *, file_mode_t); |
---|
148 | ~File(); |
---|
149 | bool open(const char *, file_mode_t); |
---|
150 | void close(); |
---|
151 | void flush(); |
---|
152 | size_t read(u61_t &); |
---|
153 | size_t write(const u61_t &, size_t = MODSIZE - 1); |
---|
154 | }; |
---|
155 | |
---|
156 | class random_t { |
---|
157 | private: |
---|
158 | std::mt19937_64 generator; |
---|
159 | public: |
---|
160 | random_t(); |
---|
161 | u61_t operator()(); |
---|
162 | }; |
---|
163 | |
---|
164 | pol_t gcd(const pol_t &, const pol_t &); |
---|
165 | pol_t get_x(); |
---|
166 | pol_t get_rand_pol(u32_t deg, bool f = true); |
---|
167 | template <unsigned CLOSE_KEY_DEG = KEY_DEG, unsigned OPEN_KEY_DEG = KEY_DEG> |
---|
168 | pol3v_t get_open_key(const pol_t &, const pol_t &); |
---|
169 | template <unsigned Key_Deg = 2 * KEY_DEG> |
---|
170 | void encrypt(File &, FILE *, const pol3v_t &); |
---|
171 | template <unsigned CLOSE_KEY_DEG = KEY_DEG, unsigned OPEN_KEY_DEG = KEY_DEG> |
---|
172 | void decrypt(FILE *, File &, const pol_t &, const pol_t &); |
---|
173 | |
---|
174 | pol3v_t XXX_get_f(const u64_t max_deg, const u32_t Key_Deg); |
---|
175 | pol3v_t XXX_get_mes(const u64_t max_deg, const u32_t Key_Deg, const u64_t size, const std::vector<u61_t> &); |
---|
176 | void XXX_get_fact(const vector_t &fact, u64_t deg, vector_t &res); |
---|
177 | |
---|
178 | #include "polinomial.hpp" |
---|
179 | }; |
---|