RustPython / RustPython/pymath

Add fractions module: Rational number arithmetic

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Lingua principale
Rust
Stelle
12
Fork
1
Merge medio
8m
PR unite (30g)
1

Descrizione

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

Guida per i contributori

Nessuna guida per i contributori indicizzata per questo repository

Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

Direzione di ricerca

Inizia leggendo Lib/fractions.py di CPython e il pattern della feature _bigint esistente nel progetto, incluso cmath dietro la feature complex. Esamina il pattern di proptest di pyo3 prima di definire l’API e il comportamento per fasi. Il lavoro è completo quando la feature fractions supporta i test elencati di costruzione, aritmetica, conversione, formattazione e casi limite rispetto a fractions.Fraction.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Valutazione

Stack tecnologico
python, rust
Ambito
backend
Tipo di issue
Funzionalità
Difficoltà
5/5
Tempo stimato
Più di una settimana
Stato di attività
Ferma
Chiarezza
Abbastanza chiara
Idoneità per principianti
25/100

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