Вход Регистрация
Файл: vendor/brick/math/src/BigInteger.php
Строк: 2265
<?php

declare(strict_types=1);

namespace 
BrickMath;

use 
BrickMathExceptionDivisionByZeroException;
use 
BrickMathExceptionIntegerOverflowException;
use 
BrickMathExceptionInvalidArgumentException;
use 
BrickMathExceptionMathException;
use 
BrickMathExceptionNegativeNumberException;
use 
BrickMathExceptionNoInverseException;
use 
BrickMathExceptionNumberFormatException;
use 
BrickMathExceptionRandomSourceException;
use 
BrickMathExceptionRoundingNecessaryException;
use 
BrickMathInternalCalculator;
use 
BrickMathInternalCalculatorRegistry;
use 
BrickMathInternalSafe;
use 
LogicException;
use 
Override;
use 
Throwable;

use function 
array_map;
use function 
assert;
use function 
bin2hex;
use function 
chr;
use function 
count_chars;
use function 
filter_var;
use function 
hex2bin;
use function 
in_array;
use function 
intdiv;
use function 
is_string;
use function 
ltrim;
use function 
ord;
use function 
preg_match;
use function 
preg_quote;
use function 
random_bytes;
use function 
str_repeat;
use function 
strlen;
use function 
substr;

use const 
FILTER_VALIDATE_INT;

/**
 * An arbitrarily large integer number.
 *
 * This class is immutable.
 */
final readonly class BigInteger extends BigNumber
{
    
/**
     * The value, as a string of digits with optional leading minus sign.
     *
     * No leading zeros must be present.
     * No leading minus sign must be present if the number is zero.
     */
    
private string $value;

    
/**
     * Protected constructor. Use a factory method to obtain an instance.
     *
     * @param string $value A string of digits, with optional leading minus sign.
     *
     * @pure
     */
    
protected function __construct(string $value)
    {
        
$this->value $value;
    }

    
/**
     * Creates a number from a string in a given base.
     *
     * The string can optionally be prefixed with the `+` or `-` sign.
     *
     * Bases greater than 36 are not supported by this method, as there is no clear consensus on which of the lowercase
     * or uppercase characters should come first. Instead, this method accepts any base up to 36, and does not
     * differentiate lowercase and uppercase characters, which are considered equal.
     *
     * For bases greater than 36, and/or custom alphabets, use the fromArbitraryBase() method.
     *
     * @param non-empty-string $number The number to convert, in the given base.
     * @param int<2, 36>       $base   The base of the number, between 2 and 36.
     *
     * @throws NumberFormatException    If the number is empty, or contains invalid chars for the given base.
     * @throws InvalidArgumentException If the base is out of range.
     *
     * @pure
     */
    
public static function fromBase(string $numberint $base): BigInteger
    
{
        if (
$base || $base 36) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse, greater.alwaysFalse, booleanOr.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::baseOutOfRange($base);
        }

        if (
$number === '') { // @phpstan-ignore identical.alwaysFalse
            
throw NumberFormatException::emptyNumber();
        }

        
$originalNumber $number;

        if (
$number[0] === '-') {
            
$sign '-';
            
$number substr($number1);
        } elseif (
$number[0] === '+') {
            
$sign '';
            
$number substr($number1);
        } else {
            
$sign '';
        }

        if (
$number === '') {
            throw 
NumberFormatException::invalidFormat($originalNumber);
        }

        
$number ltrim($number'0');

        if (
$number === '') {
            
// The result will be the same in any base, avoid further calculation.
            
return BigInteger::zero();
        }

        if (
$number === '1') {
            
// The result will be the same in any base, avoid further calculation.
            
return new BigInteger($sign '1');
        }

        
$pattern '/[^' substr(Calculator::ALPHABET0$base) . ']/i';

        if (
preg_match($pattern$number$matches) === 1) {
            throw 
NumberFormatException::charNotValidInBase($matches[0], $base);
        }

        if (
$base === 10) {
            
// The number is usable as is, avoid further calculation.
            
return new BigInteger($sign $number);
        }

        
$result CalculatorRegistry::get()->fromBase($number$base);

        return new 
BigInteger($sign $result);
    }

    
/**
     * Parses a string containing an integer in an arbitrary base, using a custom alphabet.
     *
     * This method is byte-oriented: the alphabet is interpreted as a sequence of single-byte characters.
     * Multibyte UTF-8 characters are not supported.
     *
     * Because this method accepts any single-byte character, including dash, it does not handle negative numbers.
     *
     * @param non-empty-string $number   The number to parse.
     * @param non-empty-string $alphabet The alphabet, for example '01' for base 2, or '01234567' for base 8.
     *
     * @throws NumberFormatException    If the given number is empty or contains invalid chars for the given alphabet.
     * @throws InvalidArgumentException If the alphabet does not contain at least 2 chars, or contains duplicates.
     *
     * @pure
     */
    
public static function fromArbitraryBase(string $numberstring $alphabet): BigInteger
    
{
        
$base strlen($alphabet);

        if (
$base 2) {
            throw 
InvalidArgumentException::alphabetTooShort();
        }

        if (
strlen(count_chars($alphabet3)) !== $base) {
            throw 
InvalidArgumentException::duplicateCharsInAlphabet();
        }

        if (
$number === '') { // @phpstan-ignore identical.alwaysFalse
            
throw NumberFormatException::emptyNumber();
        }

        
$pattern '/[^' preg_quote($alphabet'/') . ']/';

        if (
preg_match($pattern$number$matches) === 1) {
            throw 
NumberFormatException::charNotInAlphabet($matches[0]);
        }

        
$number CalculatorRegistry::get()->fromArbitraryBase($number$alphabet$base);

        return new 
BigInteger($number);
    }

    
/**
     * Translates a string of bytes containing the binary representation of a BigInteger into a BigInteger.
     *
     * The input string is assumed to be in big-endian byte-order: the most significant byte is in the zeroth element.
     *
     * If `$signed` is true, the input is assumed to be in two's-complement representation, and the leading bit is
     * interpreted as a sign bit. If `$signed` is false, the input is interpreted as an unsigned number, and the
     * resulting BigInteger will always be positive or zero.
     *
     * This method can be used to retrieve a number exported by `toBytes()`, as long as the `$signed` flags match.
     *
     * @param non-empty-string $bytes  The byte string.
     * @param bool             $signed Whether to interpret as a signed number in two's-complement representation with a leading
     *                                 sign bit.
     *
     * @throws NumberFormatException If the string is empty.
     *
     * @pure
     */
    
public static function fromBytes(string $bytesbool $signed true): BigInteger
    
{
        if (
$bytes === '') { // @phpstan-ignore identical.alwaysFalse
            
throw NumberFormatException::emptyByteString();
        }

        
$twosComplement false;

        if (
$signed) {
            
$x ord($bytes[0]);

            if ((
$twosComplement = ($x >= 0x80))) {
                
$bytes = ~$bytes;
            }
        }

        
$number self::fromBase(bin2hex($bytes), 16);

        if (
$twosComplement) {
            return 
$number->plus(1)->negated();
        }

        return 
$number;
    }

    
/**
     * Generates a pseudo-random number in the range 0 to 2^bitCount - 1.
     *
     * Using the default random bytes generator, this method is suitable for cryptographic use.
     *
     * @param non-negative-int             $bitCount             The number of bits.
     * @param (callable(int): string)|null $randomBytesGenerator A function that accepts a number of bytes, and returns
     *                                                           a string of random bytes of the given length. Defaults
     *                                                           to the `random_bytes()` function.
     *
     * @throws InvalidArgumentException If $bitCount is negative.
     * @throws RandomSourceException    If random byte generation fails.
     */
    
public static function randomBits(int $bitCount, ?callable $randomBytesGenerator null): BigInteger
    
{
        if (
$bitCount 0) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::negativeBitCount();
        }

        if (
$bitCount === 0) {
            return 
BigInteger::zero();
        }

        
/** @var int<1, max> $byteLength */
        
$byteLength intdiv($bitCount 18) + 1;

        
$extraBits = ($byteLength $bitCount);
        
$bitmask chr(0xFF >> $extraBits);

        
$randomBytes self::randomBytes($byteLength$randomBytesGenerator);
        
$randomBytes[0] = $randomBytes[0] & $bitmask;

        return 
self::fromBytes($randomBytesfalse);
    }

    
/**
     * Generates a pseudo-random number between `$min` and `$max`, inclusive.
     *
     * Using the default random bytes generator, this method is suitable for cryptographic use.
     *
     * @param BigNumber|int|string         $min                  The lower bound. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param BigNumber|int|string         $max                  The upper bound. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param (callable(int): string)|null $randomBytesGenerator A function that accepts a number of bytes, and returns
     *                                                           a string of random bytes of the given length. Defaults
     *                                                           to the `random_bytes()` function.
     *
     * @throws MathException            If one of the parameters cannot be converted to a BigInteger.
     * @throws InvalidArgumentException If `$min` is greater than `$max`.
     * @throws RandomSourceException    If random byte generation fails.
     */
    
public static function randomRange(
        
BigNumber|int|string $min,
        
BigNumber|int|string $max,
        ?callable 
$randomBytesGenerator null,
    ): 
BigInteger {
        
$min BigInteger::of($min);
        
$max BigInteger::of($max);

        if (
$min->isGreaterThan($max)) {
            throw 
InvalidArgumentException::minGreaterThanMax();
        }

        if (
$min->isEqualTo($max)) {
            return 
$min;
        }

        
$diff $max->minus($min);
        
$bitLength $diff->getBitLength();

        
// try until the number is in range (50% to 100% chance of success)
        
do {
            
$randomNumber self::randomBits($bitLength$randomBytesGenerator);
        } while (
$randomNumber->isGreaterThan($diff));

        return 
$randomNumber->plus($min);
    }

    
/**
     * Returns a BigInteger representing zero.
     *
     * @pure
     */
    
public static function zero(): BigInteger
    
{
        
/** @var BigInteger|null $zero */
        
static $zero;

        if (
$zero === null) {
            
$zero = new BigInteger('0');
        }

        return 
$zero;
    }

    
/**
     * Returns a BigInteger representing one.
     *
     * @pure
     */
    
public static function one(): BigInteger
    
{
        
/** @var BigInteger|null $one */
        
static $one;

        if (
$one === null) {
            
$one = new BigInteger('1');
        }

        return 
$one;
    }

    
/**
     * Returns a BigInteger representing ten.
     *
     * @pure
     */
    
public static function ten(): BigInteger
    
{
        
/** @var BigInteger|null $ten */
        
static $ten;

        if (
$ten === null) {
            
$ten = new BigInteger('10');
        }

        return 
$ten;
    }

    
/**
     * Returns the greatest common divisor of the given numbers.
     *
     * The GCD is always positive, unless all numbers are zero, in which case it is zero.
     *
     * @param BigNumber|int|string $a    The first number. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param BigNumber|int|string ...$n The additional numbers. Each number must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If one of the parameters cannot be converted to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public static function gcdAll(BigNumber|int|string $aBigNumber|int|string ...$n): BigInteger
    
{
        
$result BigInteger::of($a)->abs();

        
$n array_map(BigInteger::of(...), $n); // @phpstan-ignore possiblyImpure.functionCall

        
foreach ($n as $next) {
            
$result $result->gcd($next);

            if (
$result->isEqualTo(1)) {
                return 
$result;
            }
        }

        return 
$result;
    }

    
/**
     * Returns the least common multiple of the given numbers.
     *
     * The LCM is always positive, unless one of the numbers is zero, in which case it is zero.
     *
     * @param BigNumber|int|string $a    The first number. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param BigNumber|int|string ...$n The additional numbers. Each number must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If one of the parameters cannot be converted to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public static function lcmAll(BigNumber|int|string $aBigNumber|int|string ...$n): BigInteger
    
{
        
$result BigInteger::of($a)->abs();

        
$n array_map(BigInteger::of(...), $n); // @phpstan-ignore possiblyImpure.functionCall

        
foreach ($n as $next) {
            
$result $result->lcm($next);

            if (
$result->isZero()) {
                return 
$result;
            }
        }

        return 
$result;
    }

    
/**
     * Returns the sum of this number and the given one.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The number to add. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the number is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function plus(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            return 
$this;
        }

        if (
$this->isZero()) {
            return 
$that;
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->add($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the difference of this number and the given one.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The number to subtract. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the number is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function minus(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            return 
$this;
        }

        if (
$this->isZero()) {
            return 
$that->negated();
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->sub($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the product of this number and the given one.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The multiplier. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the multiplier is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function multipliedBy(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isOne()) {
            return 
$this;
        }

        if (
$this->isOne()) {
            return 
$that;
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->mul($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the result of the division of this number by the given one.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that         The divisor. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param RoundingMode         $roundingMode An optional rounding mode, defaults to Unnecessary.
     *
     * @throws MathException              If the divisor is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws DivisionByZeroException    If the divisor is zero.
     * @throws RoundingNecessaryException If RoundingMode::Unnecessary is used and the remainder is not zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function dividedBy(BigNumber|int|string $thatRoundingMode $roundingMode RoundingMode::Unnecessary): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::divisionByZero();
        }

        if (
$that->isOne()) {
            return 
$this;
        }

        if (
$that->isMinusOne()) {
            return 
$this->negated();
        }

        
$result CalculatorRegistry::get()->divRound($this->value$that->value$roundingMode);

        if (
$result === null) {
            throw 
RoundingNecessaryException::integerDivisionNotExact();
        }

        return new 
BigInteger($result);
    }

    
/**
     * Returns this number exponentiated to the given value.
     *
     * @param non-negative-int $exponent
     *
     * @throws InvalidArgumentException If the exponent is negative.
     *
     * @pure
     */
    
public function power(int $exponent): BigInteger
    
{
        if (
$exponent === 0) {
            return 
BigInteger::one();
        }

        if (
$exponent === 1) {
            return 
$this;
        }

        if (
$exponent 0) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::negativeExponent();
        }

        return new 
BigInteger(CalculatorRegistry::get()->pow($this->value$exponent));
    }

    
/**
     * Returns the quotient of the division of this number by the given one.
     *
     * Examples:
     *
     * - `7` quotient `3` returns `2`
     * - `7` quotient `-3` returns `-2`
     * - `-7` quotient `3` returns `-2`
     * - `-7` quotient `-3` returns `2`
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The divisor. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException           If the divisor is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws DivisionByZeroException If the divisor is zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function quotient(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::divisionByZero();
        }

        if (
$that->isOne()) {
            return 
$this;
        }

        if (
$that->isMinusOne()) {
            return 
$this->negated();
        }

        
$quotient CalculatorRegistry::get()->divQ($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($quotient);
    }

    
/**
     * Returns the remainder of the division of this number by the given one.
     *
     * The remainder, when non-zero, has the same sign as the dividend.
     *
     * Examples:
     *
     * - `7` remainder `3` returns `1`
     * - `7` remainder `-3` returns `1`
     * - `-7` remainder `3` returns `-1`
     * - `-7` remainder `-3` returns `-1`
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The divisor. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException           If the divisor is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws DivisionByZeroException If the divisor is zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function remainder(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::divisionByZero();
        }

        if (
$that->isOne() || $that->isMinusOne()) {
            return 
BigInteger::zero();
        }

        
$remainder CalculatorRegistry::get()->divR($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($remainder);
    }

    
/**
     * Returns the quotient and remainder of the division of this number by the given one.
     *
     * Examples:
     *
     * - `7` quotientAndRemainder `3` returns [`2`, `1`]
     * - `7` quotientAndRemainder `-3` returns [`-2`, `1`]
     * - `-7` quotientAndRemainder `3` returns [`-2`, `-1`]
     * - `-7` quotientAndRemainder `-3` returns [`2`, `-1`]
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The divisor. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @return array{BigInteger, BigInteger} An array containing the quotient and the remainder.
     *
     * @throws MathException           If the divisor is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws DivisionByZeroException If the divisor is zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function quotientAndRemainder(BigNumber|int|string $that): array
    {
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::divisionByZero();
        }

        if (
$that->isOne()) {
            return [
$thisBigInteger::zero()];
        }

        if (
$that->isMinusOne()) {
            return [
$this->negated(), BigInteger::zero()];
        }

        [
$quotient$remainder] = CalculatorRegistry::get()->divQR($this->value$that->value);

        return [
            new 
BigInteger($quotient),
            new 
BigInteger($remainder),
        ];
    }

    
/**
     * Returns this number modulo the given one.
     *
     * The result is always non-negative, and is the unique value `r` such that `0 <= r < m`
     * and `this - r` is a multiple of `m`.
     *
     * This is also known as Euclidean modulo. Unlike `remainder()`, which can return negative values
     * when the dividend is negative, `mod()` always returns a non-negative result.
     *
     * Examples:
     *
     * - `7` mod `3` returns `1`
     * - `-7` mod `3` returns `2`
     *
     * @param BigNumber|int|string $modulus The modulus. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException            If the modulus is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws InvalidArgumentException If the modulus is negative.
     * @throws DivisionByZeroException  If the modulus is zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function mod(BigNumber|int|string $modulus): BigInteger
    
{
        
$modulus BigInteger::of($modulus);

        if (
$modulus->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::zeroModulus();
        }

        if (
$modulus->isNegative()) {
            throw 
InvalidArgumentException::negativeModulus();
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->mod($this->value$modulus->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the modular multiplicative inverse of this BigInteger modulo $modulus.
     *
     * @param BigNumber|int|string $modulus The modulus. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException            If the modulus is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws InvalidArgumentException If the modulus is negative.
     * @throws DivisionByZeroException  If the modulus is zero.
     * @throws NoInverseException       If this BigInteger has no multiplicative inverse mod m (that is, this BigInteger
     *                                  is not relatively prime to m).
     *
     * @pure
     */
    
public function modInverse(BigNumber|int|string $modulus): BigInteger
    
{
        
$modulus BigInteger::of($modulus);

        if (
$modulus->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::zeroModulus();
        }

        if (
$modulus->isNegative()) {
            throw 
InvalidArgumentException::negativeModulus();
        }

        if (
$modulus->isOne()) {
            return 
BigInteger::zero();
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->modInverse($this->value$modulus->value);

        if (
$value === null) {
            throw 
NoInverseException::noModularInverse();
        }

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns this number raised into power with modulo.
     *
     * This operation requires a non-negative exponent and a strictly positive modulus.
     *
     * @param BigNumber|int|string $exponent The exponent. Must be convertible to a BigInteger.
     * @param BigNumber|int|string $modulus  The modulus. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException            If the exponent or modulus is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     * @throws InvalidArgumentException If the exponent or modulus is negative.
     * @throws DivisionByZeroException  If the modulus is zero.
     *
     * @pure
     */
    
public function modPow(BigNumber|int|string $exponentBigNumber|int|string $modulus): BigInteger
    
{
        
$exponent BigInteger::of($exponent);
        
$modulus BigInteger::of($modulus);

        if (
$modulus->isZero()) {
            throw 
DivisionByZeroException::zeroModulus();
        }

        if (
$modulus->isNegative()) {
            throw 
InvalidArgumentException::negativeModulus();
        }

        if (
$exponent->isNegative()) {
            throw 
InvalidArgumentException::negativeExponent();
        }

        
$result CalculatorRegistry::get()->modPow($this->value$exponent->value$modulus->value);

        return new 
BigInteger($result);
    }

    
/**
     * Returns the greatest common divisor of this number and the given one.
     *
     * The GCD is always positive, unless both operands are zero, in which case it is zero.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The operand. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the operand is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function gcd(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$that->isZero()) {
            return 
$this->abs();
        }

        if (
$this->isZero()) {
            return 
$that->abs();
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->gcd($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the least common multiple of this number and the given one.
     *
     * The LCM is always positive, unless at least one operand is zero, in which case it is zero.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The operand. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the operand is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function lcm(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        if (
$this->isZero() || $that->isZero()) {
            return 
BigInteger::zero();
        }

        
$value CalculatorRegistry::get()->lcm($this->value$that->value);

        return new 
BigInteger($value);
    }

    
/**
     * Returns the integer square root of this number, rounded according to the given rounding mode.
     *
     * @param RoundingMode $roundingMode An optional rounding mode, defaults to Unnecessary.
     *
     * @throws NegativeNumberException    If this number is negative.
     * @throws RoundingNecessaryException If RoundingMode::Unnecessary is used, and the number is not a perfect square.
     *
     * @pure
     */
    
public function sqrt(RoundingMode $roundingMode RoundingMode::Unnecessary): BigInteger
    
{
        if (
$this->isNegative()) {
            throw 
NegativeNumberException::squareRootOfNegativeNumber();
        }

        
$calculator CalculatorRegistry::get();

        
$sqrt $calculator->sqrt($this->value);

        
// For Down and Floor (equivalent for non-negative numbers), return floor sqrt
        
if ($roundingMode === RoundingMode::Down || $roundingMode === RoundingMode::Floor) {
            return new 
BigInteger($sqrt);
        }

        
// Check if the sqrt is exact
        
$s2 $calculator->mul($sqrt$sqrt);
        
$remainder $calculator->sub($this->value$s2);

        if (
$remainder === '0') {
            
// sqrt is exact
            
return new BigInteger($sqrt);
        }

        
// sqrt is not exact
        
if ($roundingMode === RoundingMode::Unnecessary) {
            throw 
RoundingNecessaryException::integerSquareRootNotExact();
        }

        
// For Up and Ceiling (equivalent for non-negative numbers), round up
        
if ($roundingMode === RoundingMode::Up || $roundingMode === RoundingMode::Ceiling) {
            return new 
BigInteger($calculator->add($sqrt'1'));
        }

        
// For Half* modes, compare our number to the midpoint of the interval [s², (s+1)²[.
        // The midpoint is s² + s + 0.5. Comparing n >= s² + s + 0.5 with remainder = n − s²
        // is equivalent to comparing 2*remainder >= 2*s + 1.
        
$twoRemainder $calculator->mul($remainder'2');
        
$threshold $calculator->add($calculator->mul($sqrt'2'), '1');
        
$cmp $calculator->cmp($twoRemainder$threshold);

        
// We're supposed to increment (round up) when:
        //   - HalfUp, HalfCeiling => $cmp >= 0
        //   - HalfDown, HalfFloor => $cmp > 0
        //   - HalfEven => $cmp > 0 || ($cmp === 0 && $sqrt % 2 === 1)
        // But 2*remainder is always even and 2*s + 1 is always odd, so $cmp is never zero.
        // Therefore, all Half* modes simplify to:
        
if ($cmp 0) {
            
$sqrt $calculator->add($sqrt'1');
        }

        return new 
BigInteger($sqrt);
    }

    
/**
     * Returns the integer nth root of this number, rounded according to the given rounding mode.
     *
     * For odd $n, the operation is defined for negative inputs: the sign is preserved and the
     * magnitude of the root is |$this|^(1/$n).
     *
     * @param positive-int $n            The root degree. Must be a strictly positive integer.
     * @param RoundingMode $roundingMode An optional rounding mode, defaults to Unnecessary.
     *
     * @throws InvalidArgumentException   If $n is less than 1.
     * @throws NegativeNumberException    If this number is negative and $n is even.
     * @throws RoundingNecessaryException If RoundingMode::Unnecessary is used, and this number is not a perfect nth power.
     *
     * @pure
     */
    
public function nthRoot(int $nRoundingMode $roundingMode RoundingMode::Unnecessary): BigInteger
    
{
        if (
$n 1) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::nonPositiveNthRootDegree();
        }

        if (
$n === 1) {
            return 
$this;
        }

        
$isNegative $this->isNegative();

        if (
$isNegative && $n === 0) {
            throw 
NegativeNumberException::nthRootOfNegativeNumber();
        }

        
$calculator CalculatorRegistry::get();

        
// Truncation toward zero: for positive $this this is the floor root, for negative $this
        // with odd $n this is the ceiling of the true root (i.e., the root of smaller magnitude).
        
$truncatedRoot $calculator->nthRoot($this->value$n);
        
$rootPow $calculator->pow($truncatedRoot$n);

        if (
$rootPow === $this->value) {
            return new 
BigInteger($truncatedRoot);
        }

        if (
$roundingMode === RoundingMode::Unnecessary) {
            throw 
RoundingNecessaryException::integerNthRootNotExact();
        }

        
$isPositive = ! $isNegative;

        
// The next-step root is one unit further from zero than the truncated root.
        
$nextStep $isPositive
            
$calculator->add($truncatedRoot'1')
            : 
$calculator->sub($truncatedRoot'1');

        if (
$roundingMode === RoundingMode::Up) {
            
$increment true;
        } elseif (
$roundingMode === RoundingMode::Down) {
            
$increment false;
        } elseif (
$roundingMode === RoundingMode::Ceiling) {
            
$increment $isPositive;
        } elseif (
$roundingMode === RoundingMode::Floor) {
            
$increment = ! $isPositive;
        } else {
            
// Half* modes: increment iff |$this| > (|truncated| + 0.5)^n, equivalently
            // 2^n * |$this| > (2*|truncated| + 1)^n. The rhs is odd while the lhs is even
            // (n ≥ 2 here, so 2^n is even), so a midpoint tie is impossible and all five
            // Half* modes collapse to the same comparison.
            
$absValue $calculator->abs($this->value);
            
$absTruncated $calculator->abs($truncatedRoot);
            
$twoAbsRootPlus1 $calculator->add($calculator->mul($absTruncated'2'), '1');

            
$lhs $calculator->mul($calculator->pow('2'$n), $absValue);
            
$rhs $calculator->pow($twoAbsRootPlus1$n);

            
$increment $calculator->cmp($lhs$rhs) > 0;
        }

        return new 
BigInteger($increment $nextStep $truncatedRoot);
    }

    
#[Override]
    
public function negated(): static
    {
        return new 
BigInteger(CalculatorRegistry::get()->neg($this->value));
    }

    
/**
     * Returns the integer bitwise-and combined with another integer.
     *
     * This method returns a negative BigInteger if and only if both operands are negative.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The operand. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the operand is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function and(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        return new 
BigInteger(CalculatorRegistry::get()->and($this->value$that->value));
    }

    
/**
     * Returns the integer bitwise-or combined with another integer.
     *
     * This method returns a negative BigInteger if and only if either of the operands is negative.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The operand. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the operand is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function or(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        return new 
BigInteger(CalculatorRegistry::get()->or($this->value$that->value));
    }

    
/**
     * Returns the integer bitwise-xor combined with another integer.
     *
     * This method returns a negative BigInteger if and only if exactly one of the operands is negative.
     *
     * @param BigNumber|int|string $that The operand. Must be convertible to a BigInteger.
     *
     * @throws MathException If the operand is not valid, or is not convertible to a BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function xor(BigNumber|int|string $that): BigInteger
    
{
        
$that BigInteger::of($that);

        return new 
BigInteger(CalculatorRegistry::get()->xor($this->value$that->value));
    }

    
/**
     * Returns the bitwise-not of this BigInteger.
     *
     * @pure
     */
    
public function not(): BigInteger
    
{
        return 
$this->negated()->minus(1);
    }

    
/**
     * Returns the integer left shifted by a given number of bits.
     *
     * If $bits is negative, the integer is shifted right by the absolute value instead.
     *
     * @pure
     */
    
public function shiftedLeft(int $bits): BigInteger
    
{
        if (
$bits === 0) {
            return 
$this;
        }

        if (
$bits 0) {
            return 
$this->shiftedRight(Safe::neg($bits));
        }

        return 
$this->multipliedBy(BigInteger::of(2)->power($bits));
    }

    
/**
     * Returns the integer right shifted by a given number of bits.
     *
     * If $bits is negative, the integer is shifted left by the absolute value instead.
     *
     * @pure
     */
    
public function shiftedRight(int $bits): BigInteger
    
{
        if (
$bits === 0) {
            return 
$this;
        }

        if (
$bits 0) {
            return 
$this->shiftedLeft(Safe::neg($bits));
        }

        
$operand BigInteger::of(2)->power($bits);

        if (
$this->isPositiveOrZero()) {
            return 
$this->quotient($operand);
        }

        return 
$this->dividedBy($operandRoundingMode::Up);
    }

    
/**
     * Returns the number of bits in the minimal two's-complement representation of this BigInteger, excluding a sign bit.
     *
     * For positive BigIntegers, this is equivalent to the number of bits in the ordinary binary representation.
     * Computes (ceil(log2(this < 0 ? -this : this+1))).
     *
     * @return non-negative-int
     *
     * @pure
     */
    
public function getBitLength(): int
    
{
        if (
$this->isZero()) {
            return 
0;
        }

        if (
$this->isNegative()) {
            return 
$this->abs()->minus(1)->getBitLength();
        }

        return 
strlen($this->toBase(2));
    }

    
/**
     * Returns the index of the rightmost (lowest-order) one bit in this BigInteger.
     *
     * Returns null if this BigInteger is zero.
     *
     * @return non-negative-int|null
     *
     * @pure
     */
    
public function getLowestSetBit(): ?int
    
{
        
$n $this;
        
$bitLength $this->getBitLength();

        for (
$i 0$i <= $bitLength$i++) {
            if (
$n->isOdd()) {
                return 
$i;
            }

            
$n $n->shiftedRight(1);
        }

        return 
null;
    }

    
/**
     * Returns true if and only if the designated bit is set.
     *
     * Computes ((this & (1<<bitIndex)) != 0).
     *
     * @param non-negative-int $bitIndex The bit to test, 0-based.
     *
     * @throws InvalidArgumentException If the bit to test is negative.
     *
     * @pure
     */
    
public function isBitSet(int $bitIndex): bool
    
{
        if (
$bitIndex 0) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::negativeBitIndex();
        }

        return 
$this->shiftedRight($bitIndex)->isOdd();
    }

    
/**
     * Returns whether this number is even.
     *
     * @pure
     */
    
public function isEven(): bool
    
{
        return 
in_array($this->value[-1], ['0''2''4''6''8'], true);
    }

    
/**
     * Returns whether this number is odd.
     *
     * @pure
     */
    
public function isOdd(): bool
    
{
        return 
in_array($this->value[-1], ['1''3''5''7''9'], true);
    }

    
#[Override]
    
public function compareTo(BigNumber|int|string $that): int
    
{
        
$that BigNumber::of($that);

        if (
$that instanceof BigInteger) {
            return 
CalculatorRegistry::get()->cmp($this->value$that->value);
        }

        return -
$that->compareTo($this);
    }

    
#[Override]
    
public function getSign(): int
    
{
        return (
$this->value === '0') ? : (($this->value[0] === '-') ? -1);
    }

    
#[Override]
    
public function toBigInteger(): BigInteger
    
{
        return 
$this;
    }

    
#[Override]
    
public function toBigDecimal(): BigDecimal
    
{
        return 
self::newBigDecimal($this->value);
    }

    
#[Override]
    
public function toBigRational(): BigRational
    
{
        return 
self::newBigRational($thisBigInteger::one(), falsefalse);
    }

    
#[Override]
    
public function toScale(int $scaleRoundingMode $roundingMode RoundingMode::Unnecessary): BigDecimal
    
{
        return 
$this->toBigDecimal()->toScale($scale$roundingMode);
    }

    
#[Override]
    
public function toInt(): int
    
{
        
$intValue filter_var($this->valueFILTER_VALIDATE_INT);

        if (
$intValue === false) {
            throw 
IntegerOverflowException::integerOutOfRange($this);
        }

        return 
$intValue;
    }

    
#[Override]
    
public function toFloat(): float
    
{
        return (float) 
$this->value;
    }

    
/**
     * Returns a string representation of this number in the given base.
     *
     * The output will always be lowercase for bases greater than 10.
     *
     * @param int<2, 36> $base
     *
     * @return non-empty-string
     *
     * @throws InvalidArgumentException If the base is out of range.
     *
     * @pure
     */
    
public function toBase(int $base): string
    
{
        if (
$base === 10) {
            
/** @var non-empty-string */
            
return $this->value;
        }

        if (
$base || $base 36) { // @phpstan-ignore smaller.alwaysFalse, greater.alwaysFalse, booleanOr.alwaysFalse
            
throw InvalidArgumentException::baseOutOfRange($base);
        }

        
/** @var non-empty-string */
        
return CalculatorRegistry::get()->toBase($this->value$base);
    }

    
/**
     * Returns a string representation of this number in an arbitrary base with a custom alphabet.
     *
     * This method is byte-oriented: the alphabet is interpreted as a sequence of single-byte characters.
     * Multibyte UTF-8 characters are not supported.
     *
     * Because this method accepts any single-byte character, including dash, it does not handle negative numbers;
     * a NegativeNumberException will be thrown when attempting to call this method on a negative number.
     *
     * @param non-empty-string $alphabet The alphabet, for example '01' for base 2, or '01234567' for base 8.
     *
     * @return non-empty-string
     *
     * @throws InvalidArgumentException If the alphabet does not contain at least 2 chars, or contains duplicates.
     * @throws NegativeNumberException  If this number is negative.
     *
     * @pure
     */
    
public function toArbitraryBase(string $alphabet): string
    
{
        
$base strlen($alphabet);

        if (
$base 2) {
            throw 
InvalidArgumentException::alphabetTooShort();
        }

        if (
strlen(count_chars($alphabet3)) !== $base) {
            throw 
InvalidArgumentException::duplicateCharsInAlphabet();
        }

        if (
$this->isNegative()) {
            throw 
NegativeNumberException::toArbitraryBaseOfNegativeNumber();
        }

        
/** @var non-empty-string */
        
return CalculatorRegistry::get()->toArbitraryBase($this->value$alphabet$base);
    }

    
/**
     * Returns a string of bytes containing the binary representation of this BigInteger.
     *
     * The string is in big-endian byte-order: the most significant byte is in the zeroth element.
     *
     * If `$signed` is true, the output will be in two's-complement representation, and a sign bit will be prepended to
     * the output. If `$signed` is false, no sign bit will be prepended, and this method will throw an exception if the
     * number is negative.
     *
     * The string will contain the minimum number of bytes required to represent this BigInteger, including a sign bit
     * if `$signed` is true.
     *
     * This representation is compatible with the `fromBytes()` factory method, as long as the `$signed` flags match.
     *
     * @param bool $signed Whether to output a signed number in two's-complement representation with a leading sign bit.
     *
     * @return non-empty-string
     *
     * @throws NegativeNumberException If $signed is false, and the number is negative.
     *
     * @pure
     */
    
public function toBytes(bool $signed true): string
    
{
        if (! 
$signed && $this->isNegative()) {
            throw 
NegativeNumberException::unsignedBytesOfNegativeNumber();
        }

        
$hex $this->abs()->toBase(16);

        if (
strlen($hex) % !== 0) {
            
$hex '0' $hex;
        }

        
$baseHexLength strlen($hex);

        if (
$signed) {
            if (
$this->isNegative()) {
                
$bin hex2bin($hex);
                
assert($bin !== false);

                
/** @var non-empty-string $hex */
                
$hex bin2hex(~$bin);
                
$hex self::fromBase($hex16)->plus(1)->toBase(16);

                
$hexLength strlen($hex);

                if (
$hexLength $baseHexLength) {
                    
$hex str_repeat('0'$baseHexLength $hexLength) . $hex;
                }

                if (
$hex[0] < '8') {
                    
$hex 'FF' $hex;
                }
            } else {
                if (
$hex[0] >= '8') {
                    
$hex '00' $hex;
                }
            }
        }

        
$result hex2bin($hex);
        
assert($result !== false);

        
/** @var non-empty-string */
        
return $result;
    }

    
/**
     * @return numeric-string
     */
    #[Override]
    
public function toString(): string
    
{
        
/** @var numeric-string */
        
return $this->value;
    }

    
/**
     * This method is required for serializing the object and SHOULD NOT be accessed directly.
     *
     * @internal
     *
     * @return array{value: string}
     */
    
public function __serialize(): array
    {
        return [
'value' => $this->value];
    }

    
/**
     * This method is only here to allow unserializing the object and cannot be accessed directly.
     *
     * @internal
     *
     * @param array{value: string} $data
     *
     * @throws LogicException
     */
    
public function __unserialize(array $data): void
    
{
        
/** @phpstan-ignore isset.initializedProperty */
        
if (isset($this->value)) {
            throw new 
LogicException('__unserialize() is an internal function, it must not be called directly.');
        }

        
/** @phpstan-ignore deadCode.unreachable */
        
$this->value $data['value'];
    }

    
#[Override]
    
protected static function from(BigNumber $number): static
    {
        return 
$number->toBigInteger();
    }

    
/**
     * Returns random bytes from the provided generator or from random_bytes().
     *
     * @param int                          $byteLength           The number of requested bytes.
     * @param (callable(int): string)|null $randomBytesGenerator The random bytes generator, or null to use random_bytes().
     *
     * @throws RandomSourceException If random byte generation fails.
     */
    
private static function randomBytes(int $byteLength, ?callable $randomBytesGenerator): string
    
{
        if (
$randomBytesGenerator === null) {
            
$randomBytesGenerator random_bytes(...);
        }

        try {
            
$randomBytes $randomBytesGenerator($byteLength);
        } catch (
Throwable $e) {
            throw 
RandomSourceException::randomSourceFailure($e);
        }

        
/** @phpstan-ignore function.alreadyNarrowedType (Defensive runtime check for user-provided callbacks) */
        
if (! is_string($randomBytes)) {
            throw 
RandomSourceException::invalidRandomBytesType($randomBytes);
        }

        if (
strlen($randomBytes) !== $byteLength) {
            throw 
RandomSourceException::invalidRandomBytesLength($byteLengthstrlen($randomBytes));
        }

        return 
$randomBytes;
    }

    
/**
     * @pure
     */
    
private function isOne(): bool
    
{
        return 
$this->value === '1';
    }

    
/**
     * @pure
     */
    
private function isMinusOne(): bool
    
{
        return 
$this->value === '-1';
    }
}
Онлайн: 1
Реклама