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0.4.2 | 2024年5月26日 |
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#1388 在 加密学
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ark-poly
这个crate实现了多项式、域(称为“域”)的FFT友好子集和这些域的FFT的特性和实现。
多项式
polynomial
模块提供了以下特性和定义多项式的系数形式
Polynomial
:要求实现者支持多项式的常见操作,如Add
、Sub
、Zero
、在一点上的评估、次数等,并定义了将多项式序列化为系数表示和从系数表示反序列化的方法。DenseUVPolynomial
:指定Polynomial
实际上是一个单变量多项式。DenseMVPolynomial
:指定Polynomial
实际上是一个多变量多项式。
此crate还提供了以下实现这些特性的数据结构
univariate/DensePolynomial
:通过一组d + 1
系数表示次数为d
的单变量多项式。此结构实现了DenseUVPolynomial
特性。univariate/SparsePolynomial
:通过包含所有非零单项式的列表表示次数为d
的单变量多项式。这应该只在多项式的大多数系数为零时使用。此结构实现了Polynomial
特性(但 不是DenseUVPolynomial
特性)。multivariate/SparsePolynomial
:通过包含所有非零单项式的列表表示多变量多项式。
此包还提供了univariate/DenseOrSparsePolynomial
枚举,允许用户对底层数一元多项式(密集或稀疏)的类型进行抽象。
示例
use ark_poly::{
polynomial::multivariate::{SparsePolynomial, SparseTerm, Term},
DenseMVPolynomial, Polynomial,
};
use ark_test_curves::bls12_381::Fq;
// Create a multivariate polynomial in 3 variables, with 4 terms:
// f(x_0, x_1, x_2) = 2*x_0^3 + x_0*x_2 + x_1*x_2 + 5
let poly = SparsePolynomial::from_coefficients_vec(
3,
vec![
(Fq::from(2), SparseTerm::new(vec![(0, 3)])),
(Fq::from(1), SparseTerm::new(vec![(0, 1), (2, 1)])),
(Fq::from(1), SparseTerm::new(vec![(1, 1), (2, 1)])),
(Fq::from(5), SparseTerm::new(vec![])),
],
);
assert_eq!(poly.evaluate(&vec![Fq::from(2), Fq::from(3), Fq::from(6)]), Fq::from(51));
评估
evaluations
模块提供了表示拉格朗日形式一元多项式的数据结构。
univariate/Evaluations
表示评估形式的一元多项式,可用于FFT。
evaluations
模块还提供了以下特性来定义拉格朗日形式的多项式
multivariate/multilinear/MultilinearExtension
指定在布尔超立方体上评估的多线性多项式。
此包提供了一些数据结构来实现这些特性。
-
multivariate/multilinear/DenseMultilinearExtension
通过布尔超立方体上的一组评估表示多线性扩展。 -
multivariate/multilinear/SparseMultilinearExtension
通过布尔超立方体上的一组非零评估表示多线性扩展。
示例
use ark_test_curves::bls12_381::Fq;
use ark_poly::{DenseMultilinearExtension, MultilinearExtension, SparseMultilinearExtension};
use ark_poly::{
polynomial::multivariate::{SparsePolynomial, SparseTerm, Term},
DenseMVPolynomial, Polynomial,
};
use ark_std::One;
// Create a multivariate polynomial in 3 variables:
// f(x_0, x_1, x_2) = 2*x_0^3 + x_0*x_2 + x_1*x_2
let f = SparsePolynomial::from_coefficients_vec(
3,
vec![
(Fq::from(2), SparseTerm::new(vec![(0, 3)])),
(Fq::from(1), SparseTerm::new(vec![(0, 1), (2, 1)])),
(Fq::from(1), SparseTerm::new(vec![(1, 1), (2, 1)])),
(Fq::from(0), SparseTerm::new(vec![])),
],
);
// g is the multilinear extension of f, defined by the evaluations of f on the Boolean hypercube:
// f(0, 0, 0) = 2*0^3 + 0*0 + 0*0 = 0
// f(1, 0, 0) = 2*1^3 + 0*0 + 0*0 = 2
// ...
// f(1, 1, 1) = 2*1^3 + 1*1 + 1*1 = 4
let g: DenseMultilinearExtension<Fq> = DenseMultilinearExtension::from_evaluations_vec(
3,
vec![
Fq::from(0),
Fq::from(2),
Fq::from(0),
Fq::from(2),
Fq::from(0),
Fq::from(3),
Fq::from(1),
Fq::from(4),
]
);
// when evaluated at any point within the Boolean hypercube, f and g should be equal
let point_within_hypercube = &vec![Fq::from(0), Fq::from(1), Fq::from(1)];
assert_eq!(f.evaluate(&point_within_hypercube), g.evaluate(&point_within_hypercube));
// We can also define a MLE g'(x_0, x_1, x_2) by providing the list of non-zero evaluations:
let g_prime: SparseMultilinearExtension<Fq> = SparseMultilinearExtension::from_evaluations(
3,
&vec![
(1, Fq::from(2)),
(3, Fq::from(2)),
(5, Fq::from(3)),
(6, Fq::from(1)),
(7, Fq::from(4)),
]
);
// at any random point (X0, X1, X2), g == g' with negligible probability, unless they are the same function
let random_point = &vec![Fq::from(123), Fq::from(456), Fq::from(789)];
assert_eq!(g_prime.evaluate(&random_point), g.evaluate(&random_point));
域
待办事项
依赖关系
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~105K SLoC