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First implementation of the Todd-Coxeter algorithm for Coxeter groups. Based on github.com/allemangD/toddcox-fast
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231
solver.cpp
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231
solver.cpp
Normal file
@@ -0,0 +1,231 @@
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#include <vector>
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#include <utility>
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#include <algorithm>
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#include <functional>
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#include <iostream>
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struct Cosets {
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int ngens;
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std::vector<int> data;
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int len;
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Cosets(int ngens, std::vector<int> data): ngens(ngens), data(data) {
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len = data.size() / ngens;
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}
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void add_row() {
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len++;
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data.resize(data.size()+ngens, -1);
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}
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void put(int coset, int gen, int target) {
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data[coset * ngens + gen] = target;
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data[target * ngens + gen] = coset;
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}
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void put(int idx, int target) {
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int coset = idx / ngens;
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int gen = idx % ngens;
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data[idx] = target;
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data[target * ngens + gen] = coset;
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}
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int get(int coset, int gen) {
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return data[coset * ngens + gen];
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}
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int get(int idx) {
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return data[idx];
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}
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};
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struct Mult {
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int gen0, gen1, mult;
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};
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struct RelTable {
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int gens[2];
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int mult;
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std::vector<int> fam, gen, lst;
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RelTable(Mult m): mult(m.mult) {
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gens[0] = m.gen0;
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gens[1] = m.gen1;
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}
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int add_row() {
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int idx = fam.size();
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fam.push_back(-1);
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gen.push_back(-1);
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lst.push_back(-1);
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return idx;
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}
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};
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struct {
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bool operator()(std::pair<int,int> p1, std::pair<int,int> p2) {
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return p1.first == p2.first ? p1.second > p2.second : p1.first > p2.first;
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}
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} intpair_greater;
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struct Group {
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int ngens;
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std::vector<std::vector<int>> _mults;
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Group(int ngens, std::vector<Mult> rels = {}): ngens(ngens) {
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_mults.resize(ngens);
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for (int i = 0; i < ngens; i++) {
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_mults[i].resize(ngens, 2);
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}
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for (Mult m : rels) {
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if (m.gen0 < m.gen1)
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_mults[m.gen0][m.gen1] = m.mult;
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else
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_mults[m.gen1][m.gen0] = m.mult;
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}
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}
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void setmult(Mult m) {
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if (m.gen0 < m.gen1)
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||||
_mults[m.gen0][m.gen1] = m.mult;
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||||
else
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||||
_mults[m.gen1][m.gen0] = m.mult;
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||||
}
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std::vector<Mult> get_mults() const {
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std::vector<Mult> mults;
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for (int i = 0; i < ngens - 1; i++) {
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for (int j = i+1; j < ngens; j++) {
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mults.push_back({i,j,_mults[i][j]});
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}
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}
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return mults;
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}
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Group operator*(const Group &other) {
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int off = ngens;
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Group g(ngens + other.ngens, get_mults());
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for (Mult m : other.get_mults()) {
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g.setmult({off + m.gen0, off + m.gen1, m.mult});
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}
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return g;
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}
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Group operator^(int p) {
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Group g(ngens * p);
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for (Mult m : get_mults()) {
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||||
for (int off = 0; off < g.ngens; off += ngens) {
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g.setmult({off + m.gen0, off + m.gen1, m.mult});
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}
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}
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return g;
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}
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static Group schlafli(std::vector<int> mults) {
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int ngens = mults.size() + 1;
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Group g(ngens);
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for (int i = 0; i < mults.size(); i++) {
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g.setmult({i, i+1, mults[i]});
|
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}
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return g;
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}
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Cosets solve(std::vector<int> sub_gens = {}) {
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std::vector<int> init_row(ngens, -1);
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for (int i : sub_gens) {
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||||
init_row[i] = 0;
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}
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Cosets cosets(ngens, init_row);
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std::vector<RelTable> rel_tables;
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for (Mult m : get_mults()) {
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rel_tables.emplace_back(m);
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}
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for (RelTable &rel : rel_tables) {
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int idx = rel.add_row();
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rel.fam[idx] = 0;
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rel.gen[idx] = 0;
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rel.lst[idx] = 0;
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if ( (cosets.get(rel.gens[0]) == 0) xor (cosets.get(rel.gens[1]) == 0) ) {
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rel.gen[idx] = -1;
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}
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}
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int idx = 0;
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while (true) {
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while (idx < cosets.data.size() and cosets.get(idx) >= 0)
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idx++;
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if (idx == cosets.data.size())
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break;
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int coset = idx / ngens;
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int gen = idx % ngens;
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int target = cosets.len;
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cosets.add_row();
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for (RelTable &rel : rel_tables) {
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rel.add_row();
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}
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std::vector<std::pair<int,int>> facts;
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facts.push_back(std::make_pair(coset, gen));
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while (!facts.empty()) {
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auto top = facts.back();
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coset = top.first;
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gen = top.second;
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facts.pop_back();
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cosets.put(coset, gen, target);
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for (RelTable &rel : rel_tables) {
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if ( (gen == rel.gens[0] or gen == rel.gens[1]) and (rel.fam[target] == -1) ) {
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rel.fam[target] = rel.fam[coset];
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rel.gen[target] = rel.gen[coset] + 1;
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if (rel.gen[coset] < 0)
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rel.gen[target] -= 2;
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if (rel.gen[target] == rel.mult) {
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int lst = rel.lst[rel.fam[target]];
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||||
int gen_ = rel.gens[(int)(rel.gens[0] == gen)];
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||||
facts.push_back(std::make_pair(lst, gen_));
|
||||
}
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||||
else if (rel.gen[target] == -rel.mult) {
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int gen_ = rel.gens[rel.gens[0] == gen];
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||||
facts.push_back(std::make_pair(target, gen_));
|
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}
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||||
else if (rel.gen[target] == rel.mult - 1) {
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rel.lst[rel.fam[target]] = target;
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}
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}
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}
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std::sort(facts.begin(), facts.end(), intpair_greater);
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}
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for (RelTable &rel : rel_tables) {
|
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if (rel.fam[target] == -1) {
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rel.fam[target] = target;
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rel.gen[target] = 0;
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if ( (cosets.get(target, rel.gens[0]) == target) xor (cosets.get(target, rel.gens[1]) == target) )
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rel.gen[target] = -1;
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}
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}
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}
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return cosets;
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}
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};
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