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use xxx::fp::FP;
use xxx::ecp::ECP;
use xxx::fp2::FP2;
use xxx::ecp8::ECP8;
use xxx::fp8::FP8;
use xxx::fp16::FP16;
use xxx::fp48::FP48;
use xxx::big::BIG;
use xxx::ecp;
use xxx::rom;

#[allow(non_snake_case)]
fn linedbl(A: &mut ECP8,qx: &FP,qy: &FP) -> FP48 {
	let mut a=FP16::new();
	let mut b=FP16::new();
	let mut c=FP16::new();	

	let mut xx=FP8::new_copy(&A.getpx());  //X
	let mut yy=FP8::new_copy(&A.getpy());  //Y
	let mut zz=FP8::new_copy(&A.getpz());  //Z
	let mut yz=FP8::new_copy(&yy);        //Y 
	yz.mul(&zz);                //YZ
	xx.sqr();	               //X^2
	yy.sqr();	               //Y^2
	zz.sqr();			       //Z^2
			
	yz.imul(4);
	yz.neg(); yz.norm();       //-2YZ
	yz.tmul(qy);               //-2YZ.Ys

	xx.imul(6);                //3X^2
	xx.tmul(qx);               //3X^2.Xs

	let sb=3*rom::CURVE_B_I;
	zz.imul(sb); 	
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::D_TYPE {				
		zz.div_2i();  
	}
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::M_TYPE {	
		zz.times_i();
		zz.dbl();
		yz.times_i();
		//yz.norm();
	}	

	zz.norm(); // 3b.Z^2 

	yy.dbl();
	zz.sub(&yy); zz.norm();     // 3b.Z^2-Y^2

	a.copy(&FP16::new_fp8s(&yz,&zz)); // -2YZ.Ys | 3b.Z^2-Y^2 | 3X^2.Xs 
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::D_TYPE {		
		b.copy(&FP16::new_fp8(&xx));       // L(0,1) | L(0,0) | L(1,0)
	}
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::M_TYPE {
		c.copy(&FP16::new_fp8(&xx));
		c.times_i();  
	}		
	A.dbl();
	return FP48::new_fp16s(&a,&b,&c);	
}

#[allow(non_snake_case)]
fn lineadd(A: &mut ECP8,B: &ECP8,qx: &FP,qy: &FP) -> FP48 {

	let mut a=FP16::new();
	let mut b=FP16::new();
	let mut c=FP16::new();	

	let mut x1=FP8::new_copy(&A.getpx());    // X1
	let mut y1=FP8::new_copy(&A.getpy());    // Y1
	let mut t1=FP8::new_copy(&A.getpz());    // Z1
	let mut t2=FP8::new_copy(&A.getpz());    // Z1
			
	t1.mul(&B.getpy());    // T1=Z1.Y2 
	t2.mul(&B.getpx());    // T2=Z1.X2

	x1.sub(&t2); x1.norm();  // X1=X1-Z1.X2
	y1.sub(&t1); y1.norm();  // Y1=Y1-Z1.Y2

	t1.copy(&x1);            // T1=X1-Z1.X2
	x1.tmul(qy);            // X1=(X1-Z1.X2).Ys
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::M_TYPE {
		x1.times_i();
		//x1.norm();
	}

	t1.mul(&B.getpy());       // T1=(X1-Z1.X2).Y2

	t2.copy(&y1);            // T2=Y1-Z1.Y2
	t2.mul(&B.getpx());       // T2=(Y1-Z1.Y2).X2
	t2.sub(&t1); t2.norm();          // T2=(Y1-Z1.Y2).X2 - (X1-Z1.X2).Y2
	y1.tmul(qx); y1.neg(); y1.norm(); // Y1=-(Y1-Z1.Y2).Xs

	a.copy(&FP16::new_fp8s(&x1,&t2)); // (X1-Z1.X2).Ys  |  (Y1-Z1.Y2).X2 - (X1-Z1.X2).Y2  | - (Y1-Z1.Y2).Xs
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::D_TYPE {	
		b.copy(&FP16::new_fp8(&y1));
	}
	if ecp::SEXTIC_TWIST==ecp::M_TYPE {
		c.copy(&FP16::new_fp8(&y1));
		c.times_i();
	}	

	A.add(B);
	return FP48::new_fp16s(&a,&b,&c);
}

#[allow(non_snake_case)]
/* Optimal R-ate pairing */
pub fn ate(P1: &ECP8,Q1: &ECP) -> FP48 {
	let x = BIG::new_ints(&rom::CURVE_BNX);
	let n = BIG::new_copy(&x);

	let mut n3 = BIG::new_copy(&n);
	n3.pmul(3);
	n3.norm();

	let mut P=ECP8::new(); P.copy(P1); P.affine();
	let mut Q=ECP::new(); Q.copy(Q1); Q.affine();

	let qx=FP::new_copy(&Q.getpx());
	let qy=FP::new_copy(&Q.getpy());

	let mut A=ECP8::new();
	let mut r=FP48::new_int(1);

	A.copy(&P);
	let mut NP=ECP8::new();
	NP.copy(&P);
	NP.neg();

	let nb=n3.nbits();

	for i in (1..nb-1).rev() {
		r.sqr();		
		let mut lv=linedbl(&mut A,&qx,&qy);
		r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
		let bt=n3.bit(i)-n.bit(i);
		if bt==1 {
			lv=lineadd(&mut A,&P,&qx,&qy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
		}		
		if bt == -1 {

			lv=lineadd(&mut A,&NP,&qx,&qy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);	

		}
	}

	if ecp::SIGN_OF_X == ecp::NEGATIVEX {
		r.conj();			
	}

	return r;
}

#[allow(non_snake_case)]
/* Optimal R-ate double pairing e(P,Q).e(R,S) */
pub fn ate2(P1: &ECP8,Q1: &ECP,R1: &ECP8,S1: &ECP) -> FP48 {
	let x = BIG::new_ints(&rom::CURVE_BNX);
	let n = BIG::new_copy(&x);
	
	let mut n3 = BIG::new_copy(&n);
	n3.pmul(3);
	n3.norm();

	let mut P=ECP8::new(); P.copy(P1); P.affine();
	let mut Q=ECP::new(); Q.copy(Q1); Q.affine();
	let mut R=ECP8::new(); R.copy(R1); R.affine();
	let mut S=ECP::new(); S.copy(S1); S.affine();

	let qx=FP::new_copy(&Q.getpx());
	let qy=FP::new_copy(&Q.getpy());

	let sx=FP::new_copy(&S.getpx());
	let sy=FP::new_copy(&S.getpy());

	let mut A=ECP8::new();
	let mut B=ECP8::new();
	let mut r=FP48::new_int(1);

	A.copy(&P);
	B.copy(&R);

	let mut NP=ECP8::new();
	NP.copy(&P);
	NP.neg();
	let mut NR=ECP8::new();
	NR.copy(&R);
	NR.neg();

	let nb=n3.nbits();

	for i in (1..nb-1).rev() {
		r.sqr();		
		let mut lv=linedbl(&mut A,&qx,&qy);
		r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
		lv=linedbl(&mut B,&sx,&sy);
		r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
		let bt=n3.bit(i)-n.bit(i);		
		if bt == 1 {
			lv=lineadd(&mut A,&P,&qx,&qy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
			lv=lineadd(&mut B,&R,&sx,&sy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
		}
		if bt == -1 {

			lv=lineadd(&mut A,&NP,&qx,&qy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);
			lv=lineadd(&mut B,&NR,&sx,&sy);
			r.smul(&lv,ecp::SEXTIC_TWIST);

		}
	}

	if ecp::SIGN_OF_X == ecp::NEGATIVEX {
		r.conj();			
	}

	return r;
}

/* final exponentiation - keep separate for multi-pairings and to avoid thrashing stack */
pub fn fexp(m: &FP48) -> FP48 {
	let f = FP2::new_bigs(&BIG::new_ints(&rom::FRA),&BIG::new_ints(&rom::FRB));
	let mut x = BIG::new_ints(&rom::CURVE_BNX);
	let mut r=FP48::new_copy(m);
		
/* Easy part of final exp */
	let mut lv=FP48::new_copy(&r);
	lv.inverse();
	r.conj();

	r.mul(&lv);
	lv.copy(&r);
	r.frob(&f,8);
	r.mul(&lv);

/* Hard part of final exp */
// Ghamman & Fouotsa Method


	let mut t7=FP48::new_copy(&r); t7.usqr();
	let mut t1=t7.pow(&mut x);

	x.fshr(1);
	let mut t2=t1.pow(&mut x);
	x.fshl(1);

	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	let mut t3=FP48::new_copy(&t1); t3.conj();
	t2.mul(&t3);
	t2.mul(&r);

	r.mul(&t7);

	t1.copy(&t2.pow(& mut x));

	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}
	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,14);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,13);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,12);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,11);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,10);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,9);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,8);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t2); t3.conj();
	t1.mul(&t3);
	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,7);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,6);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,5);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,4);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,3);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,2);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}

	t3.copy(&t1);
	t3.frob(&f,1);
	r.mul(&t3);
	lv.copy(&t1.pow(&mut x)); t1.copy(&lv);
	if ecp::SIGN_OF_X==ecp::NEGATIVEX {
		t1.conj();
	}
	
	r.mul(&t1);
	t2.frob(&f,15);
	r.mul(&t2);

	r.reduce();
	return r;
}

#[allow(non_snake_case)]
/* GLV method */
fn glv(e: &BIG) -> [BIG;2] {
	let mut u:[BIG;2]=[BIG::new(),BIG::new()];
	let q=BIG::new_ints(&rom::CURVE_ORDER);
	let mut x=BIG::new_ints(&rom::CURVE_BNX);
	let mut x2=BIG::smul(&x,&x);
	x.copy(&BIG::smul(&x2,&x2));
	x2.copy(&BIG::smul(&x,&x));	
	u[0].copy(&e);  
	u[0].rmod(&x2);
	u[1].copy(&e); 
	u[1].div(&x2);
	u[1].rsub(&q);
	
	return u;
}

#[allow(non_snake_case)]
/* Galbraith & Scott Method */
pub fn gs(e: &BIG) -> [BIG;16] {
	let mut u:[BIG;16]=[BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new(),BIG::new()];
	let q=BIG::new_ints(&rom::CURVE_ORDER);	
	let x=BIG::new_ints(&rom::CURVE_BNX);
	let mut w=BIG::new_copy(&e);
	for i in 0..15 {
		u[i].copy(&w);
		u[i].rmod(&x);
		w.div(&x);
	}
	u[15].copy(&w);
	if ecp::SIGN_OF_X == ecp::NEGATIVEX {
		let mut t=BIG::new();	
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[1],&q));
		u[1].copy(&t);
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[3],&q));	
		u[3].copy(&t);	
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[5],&q));
		u[5].copy(&t);
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[7],&q));	
		u[7].copy(&t);			
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[9],&q));
		u[9].copy(&t);
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[11],&q));	
		u[11].copy(&t);	
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[13],&q));
		u[13].copy(&t);
		t.copy(&BIG::modneg(&mut u[15],&q));	
		u[15].copy(&t);				
	}
	return u;
}	

#[allow(non_snake_case)]
/* Multiply P by e in group G1 */
pub fn g1mul(P: &ECP,e: &mut BIG) -> ECP {
	let mut R=ECP::new();
	if rom::USE_GLV {
	//	P.affine();
		R.copy(P);
		let mut Q=ECP::new();
		Q.copy(P); Q.affine();
		let q=BIG::new_ints(&rom::CURVE_ORDER);
		let mut cru=FP::new_big(&BIG::new_ints(&rom::CURVE_CRU));
		let mut u=glv(e);
		Q.mulx(&mut cru);

		let mut np=u[0].nbits();
		let mut t:BIG=BIG::modneg(&mut u[0],&q);
		let mut nn=t.nbits();
		if nn<np {
			u[0].copy(&t);
			R.neg();
		}

		np=u[1].nbits();
		t=BIG::modneg(&mut u[1],&q);
		nn=t.nbits();
		if nn<np {
			u[1].copy(&t);
			Q.neg();
		}
		u[0].norm();
		u[1].norm();
		R=R.mul2(&u[0],&mut Q,&u[1]);
			
	} else {
		R=P.mul(e);
	}
	return R;
}

#[allow(non_snake_case)]
/* Multiply P by e in group G2 */
pub fn g2mul(P: &ECP8,e: &BIG) -> ECP8 {
	let mut R=ECP8::new();
	if rom::USE_GS_G2 {
		let mut Q:[ECP8;16]=[ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new(),ECP8::new()];
		let q=BIG::new_ints(&rom::CURVE_ORDER);
		let mut u=gs(e);
		let mut T=ECP8::new();

		let f=ECP8::frob_constants();

		let mut t=BIG::new();
		//P.affine();
		Q[0].copy(&P);
		for i in 1..16 {
			T.copy(&Q[i-1]);
			Q[i].copy(&T);
			Q[i].frob(&f,1);
		}
		for i in 0..16 {
			let np=u[i].nbits();
			t.copy(&BIG::modneg(&mut u[i],&q));
			let nn=t.nbits();
			if nn<np {
				u[i].copy(&t);
				Q[i].neg();
			}
			u[i].norm();
		}

		R.copy(&ECP8::mul16(&mut Q,&u));

	} else {
		R.copy(&P.mul(e));
	}
	return R;
}

/* f=f^e */
/* Note that this method requires a lot of RAM! Better to use compressed XTR method, see FP4.java */
pub fn gtpow(d: &FP48,e: &BIG) -> FP48 {
	let mut r=FP48::new();
	if rom::USE_GS_GT {
		let mut g:[FP48;16]=[FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new(),FP48::new()];
		let f = FP2::new_bigs(&BIG::new_ints(&rom::FRA),&BIG::new_ints(&rom::FRB));
		let q=BIG::new_ints(&rom::CURVE_ORDER);
		let mut t=BIG::new();
		let mut u=gs(e);
		let mut w=FP48::new();

		g[0].copy(&d);
		for i in 1..16 {
			w.copy(&g[i-1]);
			g[i].copy(&w);
			g[i].frob(&f,1);
		}
		for i in 0..16 {
			let np=u[i].nbits();
			t.copy(&BIG::modneg(&mut u[i],&q));
			let nn=t.nbits();
			if nn<np {
				u[i].copy(&t);
				g[i].conj();
			}
			u[i].norm();			
		}
		r.copy(&FP48::pow16(&mut g,&u));
	} else {
		r.copy(&d.pow(e));
	}
	return r;
}