c++ - Biblioteca exacta de álgebra lineal de campo finito grande(por ejemplo, GF(2 ^ 128)/GF(2 ^ 256))

math linear-algebra

Question

General

Estoy buscando una biblioteca que sea capaz de hacer cálculos exactos en campos finitos grandes como GF (2 ¹²⁸ ) / 𝔽 _{2 ¹²⁸} y GF (2 ²⁵⁶ ) / 𝔽 _{2 ²⁵⁶} . Enumeré las características que necesito y las características que serían geniales a continuación. Obviamente, la biblioteca debería ser lo más rápida posible :-). Ah, ya que no soy un maestro de C ++ (y probablemente la mayoría de las bibliotecas son C ++), el código de ejemplo de, por ejemplo, genera un elemento aleatorio / una constante y lo multiplica a su inverso multiplicativo

Características imprescindibles

• Adición de elementos de campo
• Multiplicación de elemento de campo.
• Encuentra el inverso multiplicativo de un elemento de campo

Es bueno tener características

• Soporte de matrices / vectores
• Soporte de elementos aleatorios

Bibliotecas que ya he visto que probablemente no funcionen

• FFLAS/FFPACK , parece no funcionar con campos finitos tan grandes
• Givaro , parece no trabajar en campos finitos tan grandes

Bibliotecas que ya vi que podrían funcionar (pero no pude usar)

• NTL , no pude invertir un elemento, pero realmente debería funcionar ya que SAGE parece usar esta biblioteca cuando define GF (2 ^ 256) y allí se puede invertir un elemento utilizando x^(-1)
• PARI/GP , no pude encontrar todo lo que necesito en la documentación, pero la documentación de SAGE dice que debería funcionar

Otras notas

• Estoy escribiendo un programa de Haskell e interactuaré con esa biblioteca más adelante, así que una interfaz de Haskell más fácil es mejor :-)

Answer 1

La biblioteca NTL parece funcionar, usando este código (lo siento, no puedo programar en C ++)

#include <NTL/GF2E.h>
#include <NTL/GF2EX.h>
#include <NTL/GF2X.h>
#include <NTL/GF2XFactoring.h>

NTL_CLIENT

int main()
{
    GF2X P = BuildIrred_GF2X(256);
    GF2E::init(P);

    GF2E zero = GF2E::zero();
    GF2E one;
    GF2E r = random_GF2E();
    GF2E r2 = random_GF2E();
    conv(one, 1L);
    cout << "Cardinality: " << GF2E::cardinality() << endl;
    cout << "ZERO: " << zero << " --> " << IsZero(zero) << endl;
    cout << "ONE:  " << one  << " --> " << IsOne(one)   << endl;
    cout << "1/r:  " << 1/r  << ", r * (1/r): " << (r * (1/r)) << endl;
    cout << "1/r2:  " << 1/r2  << ", r2 * (1/r2): " << (r2 * (1/r2)) << endl;
}

Parece funcionar, prueba (salida de este programa):

Cardinality: 115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936
ZERO: [] --> 1
ONE:  [1] --> 1
1/r:  [0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1], r * (1/r): [1]
1/r2:  [1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1], r2 * (1/r2): [1]

Incluso la inversión parece funcionar (desplácese tan correctamente como sea posible en el ejemplo de salida anterior) :-)