implement tonelli shanks
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cb33ef3f34
commit
48492f0b87
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@ -1,4 +1,4 @@
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import { tonelliShanks, modinv, modpow, isprime } from "./math.js";
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import { modinv, modpow, modsqrt } from "./math.js";
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function binaryOpPop(stack) {
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const b = stack.pop();
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@ -53,12 +53,8 @@ function compute(queue, modulus) {
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const c = modpow(a, b, modulus);
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stack.push(c);
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} else if (token === "sqrt") {
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if (!isprime(modulus)) {
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throw new Error("modulus must be prime to compute square root");
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}
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const a = stack.pop();
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const s = tonelliShanks(a, modulus);
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const s = modsqrt(a, modulus);
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stack.push(s);
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}
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}
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@ -96,8 +96,76 @@ function isprime(n) {
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return true;
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}
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function tonelliShanks(n, p) {
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throw new Error("not implemented");
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function quadraticNonResidue(p) {
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// TODO: consider randomizing this
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for (let a = 2n; a < p; a++) {
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if (modpow(a, (p-1n)/2n, p) === p - 1n) {
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return a;
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}
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}
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}
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export { tonelliShanks, modinv, modpow, isprime };
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function tonelliShanks(n, p) {
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let q = p - 1n;
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let s = 0;
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while (q % 2n === 0n) {
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q /= 2n;
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s++;
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}
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const z = quadraticNonResidue(p);
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let m = s;
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let c = modpow(z, q, p);
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let t = modpow(n, q, p);
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let r = modpow(n, (q+1n)/2n, p);
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while (true) {
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if (t === 0n) {
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return 0n;
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} else if (t === 1n) {
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return r;
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}
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let k = t;
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let i = null;
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for (i = 1; i < m; i++) {
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k = modpow(k, 2n, p);
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if (k === 1n) {
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break;
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}
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}
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if (i === m) {
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throw new Error("radicand is not a quadratic residue of the modulus");
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}
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const e = BigInt(Math.pow(2, m - i - 1));
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const b = modpow(c, e, p);
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m = i;
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c = modpow(b, 2n, p);
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t = (t * c) % p;
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r = (r * b) % p;
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}
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}
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function modsqrt(n, modulus) {
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// TODO: add support for prime power modulus (Hensel's lemma)
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if (!isprime(modulus)) {
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throw new Error("modulus must be prime to compute square root");
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}
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// TODO: add special case for modulus = 3 (mod 4)
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if (n % modulus === 0n) {
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return 0n;
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} else if (modpow(n, (modulus-1n)/2n, modulus) !== 1n) {
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throw new Error("radicand is not a quadratic residue of the modulus");
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} else if (modulus === 2n) {
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return n % 2n;
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}
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return tonelliShanks(n, modulus);
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}
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export { modsqrt, modinv, modpow };
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