abacus: bignum: add sqrt
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f4f620436c
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@ -179,6 +179,23 @@ digits_type do_pow(digits_type lhs, digits_type rhs) {
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return lhs;
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}
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digits_type do_sqrt(digits_type const& num) {
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digits_type one;
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one.push_back(1);
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digits_type max = num;
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digits_type min = do_addition(max, one);
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min = do_halve(min);
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while (do_less_than(min, max)) {
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max = min;
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std::tie(min, std::ignore) = do_div_mod(num, max);
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min = do_addition(min, max);
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min = do_halve(min);
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}
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return max;
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}
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} // namespace
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BigNum::BigNum(std::int64_t number) {
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@ -431,4 +448,24 @@ BigNum pow(BigNum const& lhs, BigNum const& rhs) {
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return res;
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}
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BigNum sqrt(BigNum const& num) {
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assert(num.is_canonicalized());
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if (num.is_zero()) {
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return BigNum();
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} else if (num.is_negative()) {
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throw std::invalid_argument(
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"attempt to take the square root of a negative number");
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}
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BigNum res;
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res.digits_ = do_sqrt(num.digits_);
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res.sign_ = 1;
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assert(res.is_canonicalized());
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return res;
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}
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} // namespace abacus::bignum
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@ -89,6 +89,8 @@ public:
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friend BigNum pow(BigNum const& lhs, BigNum const& rhs);
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friend BigNum sqrt(BigNum const& num);
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friend bool operator==(BigNum const& lhs, BigNum const& rhs) {
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return lhs.equal(rhs);
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}
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@ -338,3 +338,41 @@ TEST(BigNum, pow_negative) {
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EXPECT_EQ(pow(minus_three, three), minus_twenty_seven);
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EXPECT_EQ(pow(three, four), eighty_one);
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}
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TEST(BigNum, sqrt_zero) {
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auto const zero = BigNum(0);
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EXPECT_EQ(sqrt(zero), zero);
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}
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TEST(BigNum, sqrt_one) {
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auto const one = BigNum(1);
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EXPECT_EQ(sqrt(one), one);
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}
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TEST(BigNum, sqrt_truncation) {
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auto const one = BigNum(1);
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auto const two = BigNum(2);
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auto const three = BigNum(3);
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EXPECT_EQ(sqrt(two), one);
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EXPECT_EQ(sqrt(three), one);
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}
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TEST(BigNum, sqrt) {
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auto const two = BigNum(2);
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auto const three = BigNum(3);
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auto const four = BigNum(4);
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auto const nine = BigNum(9);
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auto const ten = BigNum(10);
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auto const eighty_one = BigNum(81);
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auto const ninety_nine = BigNum(99);
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auto const hundred = BigNum(100);
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EXPECT_EQ(sqrt(four), two);
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EXPECT_EQ(sqrt(nine), three);
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EXPECT_EQ(sqrt(eighty_one), nine);
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EXPECT_EQ(sqrt(ninety_nine), nine);
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EXPECT_EQ(sqrt(hundred), ten);
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}
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