]> oss.titaniummirror.com Git - msp430-gcc.git/blobdiff - gmp/mpz/lucnum_ui.c
Imported gcc-4.4.3
[msp430-gcc.git] / gmp / mpz / lucnum_ui.c
diff --git a/gmp/mpz/lucnum_ui.c b/gmp/mpz/lucnum_ui.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1215a04
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,198 @@
+/* mpz_lucnum_ui -- calculate Lucas number.
+
+Copyright 2001, 2003, 2005 Free Software Foundation, Inc.
+
+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 3 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.  If not, see http://www.gnu.org/licenses/.  */
+
+#include <stdio.h>
+#include "gmp.h"
+#include "gmp-impl.h"
+
+
+/* change this to "#define TRACE(x) x" for diagnostics */
+#define TRACE(x)
+
+
+/* Notes:
+
+   For the +4 in L[2k+1] when k is even, all L[4m+3] == 4, 5 or 7 mod 8, so
+   there can't be an overflow applying +4 to just the low limb (since that
+   would leave 0, 1, 2 or 3 mod 8).
+
+   For the -4 in L[2k+1] when k is even, it seems (no proof) that
+   L[3*2^(b-2)-3] == -4 mod 2^b, so for instance with a 32-bit limb
+   L[0xBFFFFFFD] == 0xFFFFFFFC mod 2^32, and this implies a borrow from the
+   low limb.  Obviously L[0xBFFFFFFD] is a huge number, but it's at least
+   conceivable to calculate it, so it probably should be handled.
+
+   For the -2 in L[2k] with k even, it seems (no proof) L[2^(b-1)] == -1 mod
+   2^b, so for instance in 32-bits L[0x80000000] has a low limb of
+   0xFFFFFFFF so there would have been a borrow.  Again L[0x80000000] is
+   obviously huge, but probably should be made to work.  */
+
+void
+mpz_lucnum_ui (mpz_ptr ln, unsigned long n)
+{
+  mp_size_t  lalloc, xalloc, lsize, xsize;
+  mp_ptr     lp, xp;
+  mp_limb_t  c;
+  int        zeros;
+  TMP_DECL;
+
+  TRACE (printf ("mpn_lucnum_ui n=%lu\n", n));
+
+  if (n <= FIB_TABLE_LUCNUM_LIMIT)
+    {
+      /* L[n] = F[n] + 2F[n-1] */
+      PTR(ln)[0] = FIB_TABLE(n) + 2 * FIB_TABLE ((int) n - 1);
+      SIZ(ln) = 1;
+      return;
+    }
+
+  /* +1 since L[n]=F[n]+2F[n-1] might be 1 limb bigger than F[n], further +1
+     since square or mul used below might need an extra limb over the true
+     size */
+  lalloc = MPN_FIB2_SIZE (n) + 2;
+  MPZ_REALLOC (ln, lalloc);
+  lp = PTR (ln);
+
+  TMP_MARK;
+  xalloc = lalloc;
+  xp = TMP_ALLOC_LIMBS (xalloc);
+
+  /* Strip trailing zeros from n, until either an odd number is reached
+     where the L[2k+1] formula can be used, or until n fits within the
+     FIB_TABLE data.  The table is preferred of course.  */
+  zeros = 0;
+  for (;;)
+    {
+      if (n & 1)
+        {
+          /* L[2k+1] = 5*F[k-1]*(2*F[k]+F[k-1]) - 4*(-1)^k */
+
+          mp_size_t  yalloc, ysize;
+          mp_ptr     yp;
+
+          TRACE (printf ("  initial odd n=%lu\n", n));
+
+          yalloc = MPN_FIB2_SIZE (n/2);
+          yp = TMP_ALLOC_LIMBS (yalloc);
+          ASSERT (xalloc >= yalloc);
+
+          xsize = mpn_fib2_ui (xp, yp, n/2);
+
+          /* possible high zero on F[k-1] */
+          ysize = xsize;
+          ysize -= (yp[ysize-1] == 0);
+          ASSERT (yp[ysize-1] != 0);
+
+          /* xp = 2*F[k] + F[k-1] */
+#if HAVE_NATIVE_mpn_addlsh1_n
+          c = mpn_addlsh1_n (xp, yp, xp, xsize);
+#else
+          c = mpn_lshift (xp, xp, xsize, 1);
+          c += mpn_add_n (xp, xp, yp, xsize);
+#endif
+          ASSERT (xalloc >= xsize+1);
+          xp[xsize] = c;
+          xsize += (c != 0);
+          ASSERT (xp[xsize-1] != 0);
+
+          ASSERT (lalloc >= xsize + ysize);
+          c = mpn_mul (lp, xp, xsize, yp, ysize);
+          lsize = xsize + ysize;
+          lsize -= (c == 0);
+
+          /* lp = 5*lp */
+#if HAVE_NATIVE_mpn_addlshift
+          c = mpn_addlshift (lp, lp, lsize, 2);
+#else
+          c = mpn_lshift (xp, lp, lsize, 2);
+          c += mpn_add_n (lp, lp, xp, lsize);
+#endif
+          ASSERT (lalloc >= lsize+1);
+          lp[lsize] = c;
+          lsize += (c != 0);
+
+          /* lp = lp - 4*(-1)^k */
+          if (n & 2)
+            {
+              /* no overflow, see comments above */
+              ASSERT (lp[0] <= MP_LIMB_T_MAX-4);
+              lp[0] += 4;
+            }
+          else
+            {
+              /* won't go negative */
+              MPN_DECR_U (lp, lsize, CNST_LIMB(4));
+            }
+
+          TRACE (mpn_trace ("  l",lp, lsize));
+          break;
+        }
+
+      MP_PTR_SWAP (xp, lp); /* balance the swaps wanted in the L[2k] below */
+      zeros++;
+      n /= 2;
+
+      if (n <= FIB_TABLE_LUCNUM_LIMIT)
+        {
+          /* L[n] = F[n] + 2F[n-1] */
+          lp[0] = FIB_TABLE (n) + 2 * FIB_TABLE ((int) n - 1);
+          lsize = 1;
+
+          TRACE (printf ("  initial small n=%lu\n", n);
+                 mpn_trace ("  l",lp, lsize));
+          break;
+        }
+    }
+
+  for ( ; zeros != 0; zeros--)
+    {
+      /* L[2k] = L[k]^2 + 2*(-1)^k */
+
+      TRACE (printf ("  zeros=%d\n", zeros));
+
+      ASSERT (xalloc >= 2*lsize);
+      mpn_sqr_n (xp, lp, lsize);
+      lsize *= 2;
+      lsize -= (xp[lsize-1] == 0);
+
+      /* First time around the loop k==n determines (-1)^k, after that k is
+         always even and we set n=0 to indicate that.  */
+      if (n & 1)
+        {
+          /* L[n]^2 == 0 or 1 mod 4, like all squares, so +2 gives no carry */
+          ASSERT (xp[0] <= MP_LIMB_T_MAX-2);
+          xp[0] += 2;
+          n = 0;
+        }
+      else
+        {
+          /* won't go negative */
+          MPN_DECR_U (xp, lsize, CNST_LIMB(2));
+        }
+
+      MP_PTR_SWAP (xp, lp);
+      ASSERT (lp[lsize-1] != 0);
+    }
+
+  /* should end up in the right spot after all the xp/lp swaps */
+  ASSERT (lp == PTR(ln));
+  SIZ(ln) = lsize;
+
+  TMP_FREE;
+}