RustPython / RustPython/pymath

Add fractions module: Rational number arithmetic

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Lenguaje dominante
Rust
Estrellas
12
Forks
1
Merge medio
8 min
PR fusionados (30 d)
1

Descripción

Summary

Port Python's fractions.Fraction to Rust — arbitrary-precision rational number arithmetic.

In CPython, this is a pure Python implementation (Lib/fractions.py) that internally stores a (numerator: int, denominator: int) pair, GCD-normalized with a positive denominator.

Design

Type representation
pub struct Fraction<I> {
    numerator: I,
    denominator: I,  // always positive, coprime with numerator
}

Follow the existing _bigint feature pattern to support both num-bigint and malachite-bigint. Implement as generic over integer type or via trait bounds.

Feature flag
[features]
fractions = ["_bigint"]  # requires BigInt

Same pattern as cmath behind the complex feature.

Implementation plan

Phase 1: Core struct & construction
  • Fraction struct (numerator, denominator)
  • GCD normalization (sign normalization included: denominator always positive)
  • new(numerator, denominator) — primary constructor
  • from_integer(n) — construct from integer
  • from_float(f64) — using f64::integer_decode() or as_integer_ratio logic
  • from_coprime_ints(n, d) — direct construction from pre-normalized values (internal use)
  • String parsing: "3/4", "1.5", "1e-2", etc.
Phase 2: Arithmetic operations
  • Add, Sub, Mul, Div (Rust traits)
  • Neg, Abs
  • Floor division, modulo, divmod
  • Pow — integer exponent returns Fraction / non-integer returns f64

Arithmetic optimization: Knuth TAOCP 4.5.1 approach (pre-compute GCD in multiplication to avoid unnecessary blowup)

Phase 3: Comparison & conversion
  • Eq, Ord (cross-multiply comparison)
  • as_f64() — float conversion
  • trunc(), floor(), ceil(), round() — integer conversions
  • is_integer() — checks denominator == 1
  • as_integer_ratio() — returns (numerator, denominator) tuple
Phase 4: Special methods
  • limit_denominator(max_denominator) — best rational approximation via continued fraction algorithm
  • Hash: compatible with Python's _hash_algorithm (modular inverse based)
  • Display: "{numerator}/{denominator}" or "{numerator}" when integer
  • Format: float-style formatting (.2f, e, g, etc.)
Phase 5: Testing
  • Use the existing pyo3 proptest pattern from the project
  • Verify bit-identical results against fractions.Fraction
  • Edge cases: zero, negatives, very large numbers, float precision boundary values

Out of scope

  • Python numbers.Rational ABC (replaced by Rust traits)
  • Direct conversion with Decimal type (separate module scope)
  • Pickle/copy (Python runtime dependent)

References

Guía de contribución

No hay ninguna guía de contribución indexada para este repositorio

Primeros pasos

  1. Lee el issue completo y luego la guía de contribución del proyecto.
  2. Comenta en el issue que vas a ocuparte — evita que dos personas hagan lo mismo.
  3. Haz un fork del repositorio y trabaja en una rama.
  4. Abre un pull request que haga referencia al número del issue.

Línea de trabajo

Comienza leyendo Lib/fractions.py de CPython y el patrón de feature _bigint existente en el proyecto, incluido cmath detrás del feature complex. Revisa el patrón de proptest de pyo3 antes de definir la API y el comportamiento por etapas. Se considera terminado cuando el feature fractions admite las pruebas enumeradas de construcción, aritmética, conversión, formateo y casos límite frente a fractions.Fraction.

Escrito por el modelo de indexación a partir del texto del issue.

Evaluación

Stack tecnológico
python, rust
Área
backend
Tipo de issue
Nueva funcionalidad
Dificultad
5/5
Tiempo estimado
Más de una semana
Estado de actividad
Estancado
Claridad
Bastante claro
Aptitud para principiantes
25/100

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