Solving polynomial systems whose solution set is finite is usually done in two main steps: compute a Gr\"obner basis for the degree reverse lexicographic order, and perform a change of order to find the lexicographic Gr\"obner basis. The second step is generally considered as better understood, in terms of algorithms and complexity. Yet, after two decades of progress on the first step, it turns out that the change of order now takes a large part of the solving time for many instances, including those that are generic or reached after applying a random change of variables. Like the fastest known change of order algorithms, this work focuses on the latter situation, where the ideal defined by the system satisfies structural properties. First, the ideal has a shape lexicographic Gr\"obner basis. Second, the set of leading terms with respect to the degree reverse lexicographic order has a stability property; in particular, the multiplication matrix of the smallest variable is computed for free from the input Gr\"obner basis. The current fastest algorithms rely on the sparsity of this multiplication matrix to find its minimal polynomial efficiently using Wiedemann's approach. This paper starts from the observation that this sparsity is a consequence of an algebraic structure, which can be exploited to represent the matrix concisely as a univariate polynomial matrix. We show that the Hermite normal form of that matrix yields the sought lexicographic Gr\"obner basis, under assumptions which cover the shape position case. This leads to an improved complexity bound for the second step. The practical benefit is also confirmed via implementations based on the state-of-the-art software libraries msolve and PML.


翻译:解决方案设置为限定的解析多多边系统通常以两个主要步骤完成: 计算反向测序顺序的 Gr\\"obner 基数, 并进行改变秩序以找到“ obner 基数 ” 基数。 第二步一般被认为在算法和复杂性方面得到更好的理解。 然而, 在第一步上取得了20年的进步之后, 发现秩序的改变现在在许多情况下需要大部分解答时间, 包括那些在应用随机变异变异之后通用的或达到的变异变。 和已知的顺序变异算法变化最快的一样, 这项工作侧重于后一种情况, 系统定义的理想会满足结构属性 。 首先, 理想具有一个形状的缩略图 Gr\\ “ obner 基数 ” 基础。 第二, 有关反向测序的一组条件具有稳定性属性; 特别是, 最小变量的倍增矩阵从输入 Gr\\“ obner obner 基数” 基数计算出来。 目前最快的算法也依赖于此倍变增缩矩阵的缩矩阵位置定位, 以找到其最起码的缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩图, 。

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