Modulare Arithmetik und NTT-Optimierungen (Finite Field DFT)
Problem: Ich wollte verwenden NTT für schnelles Quadrieren (siehe Schnelle Bignum-Quadratberechnung), aber das Ergebnis ist selbst für wirklich große Zahlen langsam. mehr als 12000 Bits.
Meine Frage lautet also:
Dies ist mein (bereits optimierter) Quellcode in C für NTT (er ist vollständig und funktioniert zu 100 % in C). ohne dass Bibliotheken von Drittanbietern erforderlich sind, und sollte außerdem threadsicher sein. Beachten Sie, dass das Quellarray nur als temporäres Array verwendet wird!!! Außerdem kann es das Array nicht in sich selbst umwandeln.
//--------------------------------------------------------------------------- class fourier_NTT // Number theoretic transform { public: DWORD r,L,p,N; DWORD W,iW,rN; fourier_NTT(){ r=0; L=0; p=0; W=0; iW=0; rN=0; } // main interface void NTT(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n=0); // DWORD dst[n] = fast NTT(DWORD src[n]) void INTT(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n=0); // DWORD dst[n] = fast INTT(DWORD src[n]) // Helper functions bool init(DWORD n); // init r,L,p,W,iW,rN void NTT_fast(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w); // DWORD dst[n] = fast NTT(DWORD src[n]) // Only for testing void NTT_slow(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w); // DWORD dst[n] = slow NTT(DWORD src[n]) void INTT_slow(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w); // DWORD dst[n] = slow INTT(DWORD src[n]) // DWORD arithmetics DWORD shl(DWORD a); DWORD shr(DWORD a); // Modular arithmetics DWORD mod(DWORD a); DWORD modadd(DWORD a,DWORD b); DWORD modsub(DWORD a,DWORD b); DWORD modmul(DWORD a,DWORD b); DWORD modpow(DWORD a,DWORD b); }; //--------------------------------------------------------------------------- void fourier_NTT:: NTT(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n) { if (n>0) init(n); NTT_fast(dst,src,N,W); // NTT_slow(dst,src,N,W); } //--------------------------------------------------------------------------- void fourier_NTT::INTT(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n) { if (n>0) init(n); NTT_fast(dst,src,N,iW); for (DWORD i=0;i<N;i++) dst[i]=modmul(dst[i],rN); // INTT_slow(dst,src,N,W); } //--------------------------------------------------------------------------- bool fourier_NTT::init(DWORD n) { // (max(src[])^2)*n < p else NTT overflow can ocur !!! r=2; p=0xC0000001; if ((n<2)||(n>0x10000000)) { r=0; L=0; p=0; W=0; iW=0; rN=0; N=0; return false; } L=0x30000000/n; // 32:30 bit best for unsigned 32 bit // r=2; p=0x78000001; if ((n<2)||(n>0x04000000)) { r=0; L=0; p=0; W=0; iW=0; rN=0; N=0; return false; } L=0x3c000000/n; // 31:27 bit best for signed 32 bit // r=2; p=0x00010001; if ((n<2)||(n>0x00000020)) { r=0; L=0; p=0; W=0; iW=0; rN=0; N=0; return false; } L=0x00000020/n; // 17:16 bit best for 16 bit // r=2; p=0x0a000001; if ((n<2)||(n>0x01000000)) { r=0; L=0; p=0; W=0; iW=0; rN=0; N=0; return false; } L=0x01000000/n; // 28:25 bit N=n; // size of vectors [DWORDs] W=modpow(r, L); // Wn for NTT iW=modpow(r,p-1-L); // Wn for INTT rN=modpow(n,p-2 ); // scale for INTT return true; } //--------------------------------------------------------------------------- void fourier_NTT:: NTT_fast(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w) { if (n<=1) { if (n==1) dst[0]=src[0]; return; } DWORD i,j,a0,a1,n2=n>>1,w2=modmul(w,w); // reorder even,odd for (i=0,j=0;i<n2;i++,j+=2) dst[i]=src[j]; for ( j=1;i<n ;i++,j+=2) dst[i]=src[j]; // recursion NTT_fast(src ,dst ,n2,w2); // even NTT_fast(src+n2,dst+n2,n2,w2); // odd // restore results for (w2=1,i=0,j=n2;i<n2;i++,j++,w2=modmul(w2,w)) { a0=src[i]; a1=modmul(src[j],w2); dst[i]=modadd(a0,a1); dst[j]=modsub(a0,a1); } } //--------------------------------------------------------------------------- void fourier_NTT:: NTT_slow(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w) { DWORD i,j,wj,wi,a,n2=n>>1; for (wj=1,j=0;j<n;j++) { a=0; for (wi=1,i=0;i<n;i++) { a=modadd(a,modmul(wi,src[i])); wi=modmul(wi,wj); } dst[j]=a; wj=modmul(wj,w); } } //--------------------------------------------------------------------------- void fourier_NTT::INTT_slow(DWORD *dst,DWORD *src,DWORD n,DWORD w) { DWORD i,j,wi=1,wj=1,a,n2=n>>1; for (wj=1,j=0;j<n;j++) { a=0; for (wi=1,i=0;i<n;i++) { a=modadd(a,modmul(wi,src[i])); wi=modmul(wi,wj); } dst[j]=modmul(a,rN); wj=modmul(wj,iW); } } //---------------------------------------------------------------------------
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie kann ich meine zahlentheoretische Transformation (NTT) und meine modulare Arithmetik für die schnelle Quadrierung sehr großer Zahlen optimieren?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!