| 1 | /// \ingroup newmat | 
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| 2 | ///@{ | 
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| 3 |  | 
|---|
| 4 | /// \file newmatap.h | 
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| 5 | /// Definition file for advanced matrix functions. | 
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| 6 |  | 
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| 7 | // Copyright (C) 1991,2,3,4,8: R B Davies | 
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| 8 |  | 
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| 9 | #ifndef NEWMATAP_LIB | 
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| 10 | #define NEWMATAP_LIB 0 | 
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| 11 |  | 
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| 12 | #include "newmat.h" | 
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| 13 |  | 
|---|
| 14 | #ifdef use_namespace | 
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| 15 | namespace NEWMAT { | 
|---|
| 16 | #endif | 
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| 17 |  | 
|---|
| 18 |  | 
|---|
| 19 | // ************************** applications *****************************/ | 
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| 20 |  | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 | void QRZT(Matrix&, LowerTriangularMatrix&); | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | void QRZT(const Matrix&, Matrix&, Matrix&); | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | void QRZ(Matrix&, UpperTriangularMatrix&); | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 | void QRZ(const Matrix&, Matrix&, Matrix&); | 
|---|
| 29 |  | 
|---|
| 30 | inline void HHDecompose(Matrix& X, LowerTriangularMatrix& L) | 
|---|
| 31 | { QRZT(X,L); } | 
|---|
| 32 |  | 
|---|
| 33 | inline void HHDecompose(const Matrix& X, Matrix& Y, Matrix& M) | 
|---|
| 34 | { QRZT(X, Y, M); } | 
|---|
| 35 |  | 
|---|
| 36 | void updateQRZT(Matrix& X, LowerTriangularMatrix& L); | 
|---|
| 37 |  | 
|---|
| 38 | void updateQRZ(Matrix& X, UpperTriangularMatrix& U); | 
|---|
| 39 |  | 
|---|
| 40 | inline void UpdateQRZT(Matrix& X, LowerTriangularMatrix& L) | 
|---|
| 41 | { updateQRZT(X, L); } | 
|---|
| 42 |  | 
|---|
| 43 | inline void UpdateQRZ(Matrix& X, UpperTriangularMatrix& U) | 
|---|
| 44 | { updateQRZ(X, U); } | 
|---|
| 45 |  | 
|---|
| 46 | // Matrix A's first n columns are orthonormal | 
|---|
| 47 | // so A.Columns(1,n).t() * A.Columns(1,n) is the identity matrix. | 
|---|
| 48 | // Fill out the remaining columns of A to make them orthonormal | 
|---|
| 49 | // so A.t() * A is the identity matrix | 
|---|
| 50 | void extend_orthonormal(Matrix& A, int n); | 
|---|
| 51 |  | 
|---|
| 52 |  | 
|---|
| 53 | ReturnMatrix Cholesky(const SymmetricMatrix&); | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 | ReturnMatrix Cholesky(const SymmetricBandMatrix&); | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 |  | 
|---|
| 58 | // produces the Cholesky decomposition of A + x.t() * x where A = chol.t() * chol | 
|---|
| 59 | // and x is a RowVector | 
|---|
| 60 | void update_Cholesky(UpperTriangularMatrix& chol, RowVector x); | 
|---|
| 61 | inline void UpdateCholesky(UpperTriangularMatrix& chol, const RowVector& x) | 
|---|
| 62 | { update_Cholesky(chol, x); } | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 | // produces the Cholesky decomposition of A - x.t() * x where A = chol.t() * chol | 
|---|
| 65 | // and x is a RowVector | 
|---|
| 66 | void downdate_Cholesky(UpperTriangularMatrix &chol, RowVector x); | 
|---|
| 67 | inline void DowndateCholesky(UpperTriangularMatrix &chol, const RowVector& x) | 
|---|
| 68 | { downdate_Cholesky(chol, x); } | 
|---|
| 69 |  | 
|---|
| 70 | // a RIGHT circular shift of the rows and columns from | 
|---|
| 71 | // 1,...,k-1,k,k+1,...l,l+1,...,p to | 
|---|
| 72 | // 1,...,k-1,l,k,k+1,...l-1,l+1,...p | 
|---|
| 73 | void right_circular_update_Cholesky(UpperTriangularMatrix &chol, int k, int l); | 
|---|
| 74 | inline void RightCircularUpdateCholesky(UpperTriangularMatrix &chol, | 
|---|
| 75 | int k, int l) { right_circular_update_Cholesky(chol, k, l); } | 
|---|
| 76 |  | 
|---|
| 77 | // a LEFT circular shift of the rows and columns from | 
|---|
| 78 | // 1,...,k-1,k,k+1,...l,l+1,...,p to | 
|---|
| 79 | // 1,...,k-1,k+1,...l,k,l+1,...,p to | 
|---|
| 80 | void left_circular_update_Cholesky(UpperTriangularMatrix &chol, int k, int l); | 
|---|
| 81 | inline void LeftCircularUpdateCholesky(UpperTriangularMatrix &chol, | 
|---|
| 82 | int k, int l) { left_circular_update_Cholesky(chol, k, l); } | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 |  | 
|---|
| 85 | void SVD(const Matrix&, DiagonalMatrix&, Matrix&, Matrix&, | 
|---|
| 86 | bool=true, bool=true); | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 | void SVD(const Matrix&, DiagonalMatrix&); | 
|---|
| 89 |  | 
|---|
| 90 | inline void SVD(const Matrix& A, DiagonalMatrix& D, Matrix& U, | 
|---|
| 91 | bool withU = true) { SVD(A, D, U, U, withU, false); } | 
|---|
| 92 |  | 
|---|
| 93 | void SortSV(DiagonalMatrix& D, Matrix& U, bool ascending = false); | 
|---|
| 94 |  | 
|---|
| 95 | void SortSV(DiagonalMatrix& D, Matrix& U, Matrix& V, bool ascending = false); | 
|---|
| 96 |  | 
|---|
| 97 | void Jacobi(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&); | 
|---|
| 98 |  | 
|---|
| 99 | void Jacobi(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&, SymmetricMatrix&); | 
|---|
| 100 |  | 
|---|
| 101 | void Jacobi(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&, Matrix&); | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 | void Jacobi(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&, SymmetricMatrix&, | 
|---|
| 104 | Matrix&, bool=true); | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 | void eigenvalues(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&); | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 | void eigenvalues(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&, SymmetricMatrix&); | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 | void eigenvalues(const SymmetricMatrix&, DiagonalMatrix&, Matrix&); | 
|---|
| 111 |  | 
|---|
| 112 | inline void EigenValues(const SymmetricMatrix& A, DiagonalMatrix& D) | 
|---|
| 113 | { eigenvalues(A, D); } | 
|---|
| 114 |  | 
|---|
| 115 | inline void EigenValues(const SymmetricMatrix& A, DiagonalMatrix& D, | 
|---|
| 116 | SymmetricMatrix& S) { eigenvalues(A, D, S); } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | inline void EigenValues(const SymmetricMatrix& A, DiagonalMatrix& D, Matrix& V) | 
|---|
| 119 | { eigenvalues(A, D, V); } | 
|---|
| 120 |  | 
|---|
| 121 | class SymmetricEigenAnalysis | 
|---|
| 122 | // not implemented yet | 
|---|
| 123 | { | 
|---|
| 124 | public: | 
|---|
| 125 | SymmetricEigenAnalysis(const SymmetricMatrix&); | 
|---|
| 126 | private: | 
|---|
| 127 | DiagonalMatrix diag; | 
|---|
| 128 | DiagonalMatrix offdiag; | 
|---|
| 129 | SymmetricMatrix backtransform; | 
|---|
| 130 | FREE_CHECK(SymmetricEigenAnalysis) | 
|---|
| 131 | }; | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | void sort_ascending(GeneralMatrix&); | 
|---|
| 134 |  | 
|---|
| 135 | void sort_descending(GeneralMatrix&); | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 | inline void SortAscending(GeneralMatrix& gm) { sort_ascending(gm); } | 
|---|
| 138 |  | 
|---|
| 139 | inline void SortDescending(GeneralMatrix& gm) { sort_descending(gm); } | 
|---|
| 140 |  | 
|---|
| 141 | /// Decide which fft method to use and carry out new fft function | 
|---|
| 142 | class FFT_Controller | 
|---|
| 143 | { | 
|---|
| 144 | public: | 
|---|
| 145 | static bool OnlyOldFFT; | 
|---|
| 146 | static bool ar_1d_ft (int PTS, Real* X, Real *Y); | 
|---|
| 147 | static bool CanFactor(int PTS); | 
|---|
| 148 | }; | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 | void FFT(const ColumnVector&, const ColumnVector&, | 
|---|
| 151 | ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 | void FFTI(const ColumnVector&, const ColumnVector&, | 
|---|
| 154 | ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 155 |  | 
|---|
| 156 | void RealFFT(const ColumnVector&, ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 157 |  | 
|---|
| 158 | void RealFFTI(const ColumnVector&, const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 159 |  | 
|---|
| 160 | void DCT_II(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 | void DCT_II_inverse(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 | void DST_II(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 | void DST_II_inverse(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 167 |  | 
|---|
| 168 | void DCT(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 169 |  | 
|---|
| 170 | void DCT_inverse(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 | void DST(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 173 |  | 
|---|
| 174 | void DST_inverse(const ColumnVector&, ColumnVector&); | 
|---|
| 175 |  | 
|---|
| 176 | void FFT2(const Matrix& U, const Matrix& V, Matrix& X, Matrix& Y); | 
|---|
| 177 |  | 
|---|
| 178 | void FFT2I(const Matrix& U, const Matrix& V, Matrix& X, Matrix& Y); | 
|---|
| 179 |  | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 | // This class is used by the new FFT program | 
|---|
| 182 |  | 
|---|
| 183 | // Suppose an integer is expressed as a sequence of digits with each | 
|---|
| 184 | // digit having a different radix. | 
|---|
| 185 | // This class supposes we are counting with this multi-radix number | 
|---|
| 186 | // but also keeps track of the number with the digits (and radices) | 
|---|
| 187 | // reversed. | 
|---|
| 188 | // The integer starts at zero | 
|---|
| 189 | // operator++() increases it by 1 | 
|---|
| 190 | // Counter gives the number of increments | 
|---|
| 191 | // Reverse() gives the value with the digits in reverse order | 
|---|
| 192 | // Swap is true if reverse is less than counter | 
|---|
| 193 | // Finish is true when we have done a complete cycle and are back at zero | 
|---|
| 194 |  | 
|---|
| 195 | class MultiRadixCounter | 
|---|
| 196 | { | 
|---|
| 197 | const SimpleIntArray& Radix; | 
|---|
| 198 | // radix of each digit | 
|---|
| 199 | // n-1 highest order, 0 lowest order | 
|---|
| 200 | SimpleIntArray& Value;     // value of each digit | 
|---|
| 201 | const int n;               // number of digits | 
|---|
| 202 | int reverse;               // value when order of digits is reversed | 
|---|
| 203 | int product;               // product of radices | 
|---|
| 204 | int counter;               // counter | 
|---|
| 205 | bool finish;               // true when we have gone over whole range | 
|---|
| 206 | public: | 
|---|
| 207 | MultiRadixCounter(int nx, const SimpleIntArray& rx, | 
|---|
| 208 | SimpleIntArray& vx); | 
|---|
| 209 | void operator++();         // increment the multi-radix counter | 
|---|
| 210 | bool Swap() const { return reverse < counter; } | 
|---|
| 211 | bool Finish() const { return finish; } | 
|---|
| 212 | int Reverse() const { return reverse; } | 
|---|
| 213 | int Counter() const { return counter; } | 
|---|
| 214 | }; | 
|---|
| 215 |  | 
|---|
| 216 | // multiplication by Helmert matrix | 
|---|
| 217 | ReturnMatrix Helmert(int n, bool full=false); | 
|---|
| 218 | ReturnMatrix Helmert(const ColumnVector& X, bool full=false); | 
|---|
| 219 | ReturnMatrix Helmert(int n, int j, bool full=false); | 
|---|
| 220 | ReturnMatrix Helmert_transpose(const ColumnVector& Y, bool full=false); | 
|---|
| 221 | Real Helmert_transpose(const ColumnVector& Y, int j, bool full=false); | 
|---|
| 222 | ReturnMatrix Helmert(const Matrix& X, bool full=false); | 
|---|
| 223 | ReturnMatrix Helmert_transpose(const Matrix& Y, bool full=false); | 
|---|
| 224 |  | 
|---|
| 225 |  | 
|---|
| 226 |  | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 | #ifdef use_namespace | 
|---|
| 229 | } | 
|---|
| 230 | #endif | 
|---|
| 231 |  | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 | #endif | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 | // body file: cholesky.cpp | 
|---|
| 237 | // body file: evalue.cpp | 
|---|
| 238 | // body file: fft.cpp | 
|---|
| 239 | // body file: hholder.cpp | 
|---|
| 240 | // body file: jacobi.cpp | 
|---|
| 241 | // body file: newfft.cpp | 
|---|
| 242 | // body file: sort.cpp | 
|---|
| 243 | // body file: svd.cpp | 
|---|
| 244 | // body file: nm_misc.cpp | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 |  | 
|---|
| 247 |  | 
|---|
| 248 | ///@} | 
|---|
| 249 |  | 
|---|
| 250 |  | 
|---|