本文介绍了Quin Selector这一设计模式,它允许使用信号作为信号数组的索引。文章通过代码示例,展示了如何在Circom中实现Quin Selector,并讨论了优化方法。同时,文章还提到了Circomlib库中的multiplexer组件,它可以实现类似的功能,并提供了一个使用示例。最后,文章提到了该算法的历史渊源。
Quin Selector 是一种设计模式,允许我们使用一个信号作为信号数组的索引。
作为前提,我们假设读者已经阅读了 Circom 中的条件语句章节。
以下代码无法编译,但它说明了我们想要完成的目标:
template ArraySelect(n) {
signal input in[n];
signal input index;
signal output out;
// won't compile -- non-quadratic constraints
// 无法编译 -- 非二次约束
out <== in[index];
}
为了在 Circom 中表达条件,我们将期望的分支乘以 1,其他的乘以 0,然后将所有分支相加。归零的分支不会对总和产生任何影响。Quin selector 遵循相同的逻辑:我们将期望的索引乘以 1,其余的乘以 0,然后对结果求和。
例如,假设我们的输入数组是 in = [5,9,14,20]
。选择索引 2 处的项目意味着我们计算:
$$ 5\cdot0+9\cdot0+\boxed{14\cdot1}+20\cdot0=14 $$
换句话说,我们计算 [5,9,14,20]
和 [0,0,1,0]
之间的内积,结果为 14。
如果 index
等于期望的索引,则每个“switch”变为 0 或 1。
include "./node_modules/circomlib/comparators.circom";
template ArraySelect(n) {
signal input in[n];
signal input index;
signal output out;
component eqs[n];
// prod keeps a running product
// prod 保持运行乘积
signal prod[n];
// prod = 1 * in[i] if i == index else 0
// 如果 i == index 则 prod = 1 * in[i] 否则为 0
for (var i = 0; i < n; i++) {
eqs[i] = IsEqual();
eqs[i].in[0] <== i;
eqs[i].in[1] <== index;
prod[i] <== eqs[i].out * in[i];
}
// sum the result
// 对结果求和
var sum;
for (var i = 0; i < n; i++) {
sum += prod[i];
}
out <== sum;
}
上面的代码没有约束索引小于数组的大小。如果索引超出范围,则代码将返回 0 作为结果。DarkForest 中的 Quin Selector 实现 包括对 index
的范围检查,因此我们将读者引用到该模板,以上示例基于该模板:
// out is the sum of in
// out 是 in 的总和
template CalculateTotal(n) {
signal input in[n];
signal output out;
signal sums[n];
sums[0] <== in[0];
for (var i = 1; i < n; i++) {
sums[i] <== sums[i-1] + in[i];
}
out <== sums[n-...
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