[772] | 1 | // C.Magneville, R.Ansari 03/2000
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| 2 |
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| 3 | #include "machdefs.h"
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| 4 | #include <stdio.h>
|
---|
| 5 | #include <iostream.h>
|
---|
| 6 | #include <complex>
|
---|
| 7 | #include <math.h>
|
---|
| 8 | #include "sopemtx.h"
|
---|
| 9 | #include "smathconst.h"
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---|
| 10 |
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| 11 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 12 | // -------------------------------------------------------------
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| 13 | // La classe de gestion des lignes et colonnes d'une matrice
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| 14 | // -------------------------------------------------------------
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| 15 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 16 |
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---|
| 17 | template <class T> TMatrixRC<T>::TMatrixRC()
|
---|
| 18 | : matrix(NULL), data(NULL), index(0), step(0)
|
---|
| 19 | {}
|
---|
| 20 |
|
---|
| 21 | template <class T> TMatrixRC<T>::TMatrixRC(TMatrix<T>& m,TRCKind rckind,uint_4 ind)
|
---|
| 22 | : matrix(&m), data(Org(m,rckind,ind)),
|
---|
| 23 | index(ind), step(Step(m,rckind)), kind(rckind)
|
---|
| 24 | {
|
---|
| 25 | if (kind == TmatrixDiag && m.NCols() != m.NRows())
|
---|
| 26 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::TMatrixRC(...,TmatrixDiag,...) size mismatch\n"));
|
---|
| 27 | }
|
---|
| 28 |
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---|
| 29 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
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| 30 | // Acces aux rangees et colonnes de matrices
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| 31 |
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| 32 | template <class T>
|
---|
| 33 | TMatrixRC<T> TMatrixRC<T>::Row(TMatrix<T> & m, uint_4 r)
|
---|
| 34 | {
|
---|
| 35 | TMatrixRC<T> rc(m, TmatrixRow, r);
|
---|
| 36 | return rc;
|
---|
| 37 | }
|
---|
| 38 |
|
---|
| 39 | template <class T>
|
---|
| 40 | TMatrixRC<T> TMatrixRC<T>::Col(TMatrix<T> & m, uint_4 c)
|
---|
| 41 | {
|
---|
| 42 | TMatrixRC<T> rc(m, TmatrixCol, c);
|
---|
| 43 | return rc;
|
---|
| 44 | }
|
---|
| 45 |
|
---|
| 46 | template <class T>
|
---|
| 47 | TMatrixRC<T> TMatrixRC<T>::Diag(TMatrix<T> & m)
|
---|
| 48 | {
|
---|
| 49 | TMatrixRC<T> rc(m, TmatrixDiag);
|
---|
| 50 | return rc;
|
---|
| 51 | }
|
---|
| 52 |
|
---|
| 53 |
|
---|
| 54 | template <class T> int_4 TMatrixRC<T>::Next()
|
---|
| 55 | {
|
---|
| 56 | if (!matrix || kind==TmatrixDiag) return -1;
|
---|
| 57 | index++;
|
---|
| 58 | if(kind == TmatrixRow) {
|
---|
| 59 | if(index > (int_4)matrix->NRows()) {index = (int_4)matrix->NRows(); return -1;}
|
---|
| 60 | data += matrix->NCols();
|
---|
| 61 | } else {
|
---|
| 62 | if (index > (int_4)matrix->NCols()) {index = (int_4)matrix->NCols(); return -1;}
|
---|
| 63 | data++;
|
---|
| 64 | }
|
---|
| 65 | return index;
|
---|
| 66 | }
|
---|
| 67 |
|
---|
| 68 | template <class T> int_4 TMatrixRC<T>::Prev()
|
---|
| 69 | {
|
---|
| 70 | if (!matrix || kind == TmatrixDiag) return -1;
|
---|
| 71 | index--;
|
---|
| 72 | if(index < 0) {index = 0; return -1;}
|
---|
| 73 | if(kind == TmatrixRow) data -= matrix->NCols();
|
---|
| 74 | else data--;
|
---|
| 75 | return index;
|
---|
| 76 | }
|
---|
| 77 |
|
---|
| 78 | template <class T> int_4 TMatrixRC<T>::SetCol(int_4 c)
|
---|
| 79 | {
|
---|
| 80 | if(!matrix) return -1;
|
---|
| 81 | if(c<0 || c>(int_4)matrix->NCols()) return -1;
|
---|
| 82 | kind = TmatrixCol;
|
---|
| 83 | index = c;
|
---|
| 84 | step = Step(*matrix, TmatrixCol);
|
---|
| 85 | data = Org(*matrix, TmatrixCol, c);
|
---|
| 86 | return c;
|
---|
| 87 | }
|
---|
| 88 |
|
---|
| 89 | template <class T> int_4 TMatrixRC<T>::SetRow(int_4 r)
|
---|
| 90 | {
|
---|
| 91 | if(!matrix) return -1;
|
---|
| 92 | if(r<0 && r>(int_4)matrix->NRows()) return -1;
|
---|
| 93 | kind = TmatrixRow;
|
---|
| 94 | index = r;
|
---|
| 95 | step = Step(*matrix, TmatrixRow);
|
---|
| 96 | data = Org(*matrix, TmatrixRow, r);
|
---|
| 97 | return r;
|
---|
| 98 | }
|
---|
| 99 |
|
---|
| 100 | template <class T> int_4 TMatrixRC<T>::SetDiag()
|
---|
| 101 | {
|
---|
| 102 | if (!matrix) return -1;
|
---|
| 103 | if (matrix->NCols() != matrix->NRows())
|
---|
| 104 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::SetDiag size mismatch\n"));
|
---|
| 105 | kind = TmatrixDiag;
|
---|
| 106 | index = 0;
|
---|
| 107 | step = Step(*matrix, TmatrixDiag);
|
---|
| 108 | data = Org(*matrix, TmatrixDiag);
|
---|
| 109 | return 0;
|
---|
| 110 | }
|
---|
| 111 |
|
---|
| 112 |
|
---|
| 113 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator = (const TMatrixRC<T>& rc)
|
---|
| 114 | {
|
---|
| 115 | matrix = rc.matrix;
|
---|
| 116 | data = rc.data;
|
---|
| 117 | index = rc.index;
|
---|
| 118 | step = rc.step;
|
---|
| 119 | kind = rc.kind;
|
---|
| 120 | return *this;
|
---|
| 121 | }
|
---|
| 122 |
|
---|
| 123 | template <class T> TVector<T> TMatrixRC<T>::GetVect() const
|
---|
| 124 | {
|
---|
| 125 | TVector<T> v(NElts());
|
---|
| 126 | for (uint_4 i=0; i<NElts(); i++) v(i) = (*this)(i);
|
---|
| 127 | return v;
|
---|
| 128 | }
|
---|
| 129 |
|
---|
| 130 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator += (const TMatrixRC<T>& rc)
|
---|
| 131 | {
|
---|
| 132 | if ( NElts() != rc.NElts() )
|
---|
| 133 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::operator+= size mismatch\n"));
|
---|
| 134 | if ( kind != rc.kind )
|
---|
| 135 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::operator+= type mismatch\n"));
|
---|
| 136 | for (uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) += rc(i);
|
---|
| 137 | return *this;
|
---|
| 138 | }
|
---|
| 139 |
|
---|
| 140 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator -= (const TMatrixRC<T>& rc)
|
---|
| 141 | {
|
---|
| 142 | if( NElts() != rc.NElts() )
|
---|
| 143 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::operator-= size mismatch\n"));
|
---|
| 144 | if( kind != rc.kind )
|
---|
| 145 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::operator-= type mismatch\n"));
|
---|
| 146 | for(uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) -= rc(i);
|
---|
| 147 | return *this;
|
---|
| 148 | }
|
---|
| 149 |
|
---|
| 150 |
|
---|
| 151 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator *= (T x)
|
---|
| 152 | {
|
---|
| 153 | for(uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) *= x;
|
---|
| 154 | return *this;
|
---|
| 155 | }
|
---|
| 156 |
|
---|
| 157 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator /= (T x)
|
---|
| 158 | {
|
---|
| 159 | for(uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) /= x;
|
---|
| 160 | return *this;
|
---|
| 161 | }
|
---|
| 162 |
|
---|
| 163 |
|
---|
| 164 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator -= (T x)
|
---|
| 165 | {
|
---|
| 166 | for(uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) -= x;
|
---|
| 167 | return *this;
|
---|
| 168 | }
|
---|
| 169 |
|
---|
| 170 | template <class T> TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::operator += (T x)
|
---|
| 171 | {
|
---|
| 172 | for(uint_4 i=0; i<NElts(); i++) (*this)(i) += x;
|
---|
| 173 | return *this;
|
---|
| 174 | }
|
---|
| 175 |
|
---|
| 176 | template <class T>
|
---|
| 177 | TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::LinComb(T a, T b, const TMatrixRC<T>& rc, uint_4 first)
|
---|
| 178 | {
|
---|
| 179 | if ( NElts() != rc.NElts() )
|
---|
| 180 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::LinComb size mismatch\n"));
|
---|
| 181 | if ( kind != rc.kind )
|
---|
| 182 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::LinComb type mismatch\n"));
|
---|
| 183 | for(uint_4 i=first; i<NElts(); i++) (*this)(i) = (*this)(i)*a + rc(i)*b;
|
---|
| 184 | return *this;
|
---|
| 185 | }
|
---|
| 186 |
|
---|
| 187 | template <class T>
|
---|
| 188 | TMatrixRC<T>& TMatrixRC<T>::LinComb(T b, const TMatrixRC<T>& rc, uint_4 first)
|
---|
| 189 | {
|
---|
| 190 | if ( NElts() != rc.NElts() )
|
---|
| 191 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::LinComb size mismatch\n"));
|
---|
| 192 | if ( kind != rc.kind )
|
---|
| 193 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::LinComb type mismatch\n"));
|
---|
| 194 | for(uint_4 i=first; i<NElts(); i++) (*this)(i) += rc(i)*b;
|
---|
| 195 | return *this;
|
---|
| 196 | }
|
---|
| 197 |
|
---|
| 198 | template <class T> uint_4 TMatrixRC<T>::IMaxAbs(uint_4 first)
|
---|
| 199 | {
|
---|
| 200 | if (first>NElts())
|
---|
| 201 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::IMaxAbs size mismatch\n"));
|
---|
| 202 | uint_4 imax = first;
|
---|
| 203 | double vmax = Abs_Value((*this)(first));
|
---|
| 204 | for(uint_4 i=first+1; i<NElts(); i++) {
|
---|
| 205 | double v = Abs_Value((*this)(i));
|
---|
| 206 | if(v > vmax) {vmax = v; imax = i;}
|
---|
| 207 | }
|
---|
| 208 | return imax;
|
---|
| 209 | }
|
---|
| 210 |
|
---|
| 211 | template <class T>
|
---|
| 212 | void TMatrixRC<T>::Swap(TMatrixRC<T>& rc1, TMatrixRC<T>& rc2)
|
---|
| 213 | {
|
---|
| 214 | if(rc1.NElts() != rc2.NElts())
|
---|
| 215 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::Swap size mismatch\n"));
|
---|
| 216 | if(rc1.kind != rc2.kind)
|
---|
| 217 | throw(SzMismatchError("TMatrixRC::Swap type mismatch\n"));
|
---|
| 218 | if(rc1.data == rc2.data) return;
|
---|
| 219 | for(uint_4 i=0; i<rc1.NElts(); i++)
|
---|
| 220 | {T tmp = rc1(i); rc1(i) = rc2(i); rc2(i) = tmp;}
|
---|
| 221 | }
|
---|
| 222 |
|
---|
| 223 |
|
---|
| 224 |
|
---|
| 225 |
|
---|
| 226 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
| 227 | //**** Pour inversion
|
---|
| 228 | #ifndef M_LN2
|
---|
| 229 | #define M_LN2 0.69314718055994530942
|
---|
| 230 | #endif
|
---|
| 231 | #ifndef LN_MINDOUBLE
|
---|
| 232 | #define LN_MINDOUBLE (M_LN2 * (DMINEXP - 1))
|
---|
| 233 | #endif
|
---|
| 234 | #ifndef LN_MAXDOUBLE
|
---|
| 235 | #define LN_MAXDOUBLE (M_LN2 * DMAXEXP)
|
---|
| 236 | #endif
|
---|
| 237 |
|
---|
| 238 | template <class T>
|
---|
| 239 | T SimpleMatrixOperation<T>::GausPiv(TMatrix<T>& a, TMatrix<T>& b)
|
---|
| 240 | // Pivot de Gauss
|
---|
| 241 | // * Attention: egcs impose que cette fonction soit mise dans le .cc
|
---|
| 242 | // avant ::Inverse() (car Inverse() l'utilise)
|
---|
| 243 | // {TMatrix A(a); TMatrix B(b); return (T) TMatrix::GausPiv(A,B);}
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---|
| 244 | {
|
---|
| 245 | uint_4 n = a.NRows();
|
---|
| 246 | if(n!=b.NRows())
|
---|
| 247 | throw(SzMismatchError("TMatrix::GausPiv size mismatch\n"));
|
---|
| 248 | // On fait une normalisation un peu brutale...
|
---|
| 249 | double vmin=MAXDOUBLE;
|
---|
| 250 | double vmax=0;
|
---|
| 251 | for(uint_4 iii=0; iii<a.NRows(); iii++)
|
---|
| 252 | for(uint_4 jjj=0; jjj<a.NCols(); jjj++) {
|
---|
| 253 | double v = TMatrixRC<T>::Abs_Value(a(iii,jjj));
|
---|
| 254 | if(v>vmax) vmax = v;
|
---|
| 255 | if(v<vmin && v>0) vmin = v;
|
---|
| 256 | }
|
---|
| 257 | double nrm = sqrt(vmin*vmax);
|
---|
| 258 | if(nrm > 1.e5 || nrm < 1.e-5) {
|
---|
| 259 | a /= nrm;
|
---|
| 260 | b /= nrm;
|
---|
| 261 | //cout << "normalisation matrice " << nrm << endl;
|
---|
| 262 | } else nrm=1;
|
---|
| 263 |
|
---|
| 264 | double det = 1.0;
|
---|
| 265 | if(nrm != 1) {
|
---|
| 266 | double ld = a.NRows() * log(nrm);
|
---|
| 267 | if (ld <= LN_MINDOUBLE || ld >= LN_MAXDOUBLE) {
|
---|
| 268 | // cerr << "TMatrix warning, overflow for det" << endl;
|
---|
| 269 | } else {
|
---|
| 270 | det = exp(ld);
|
---|
| 271 | }
|
---|
| 272 | }
|
---|
| 273 |
|
---|
| 274 | TMatrixRC<T> pivRowa(a,TmatrixRow);
|
---|
| 275 | TMatrixRC<T> pivRowb(b,TmatrixRow);
|
---|
| 276 |
|
---|
| 277 | for(uint_4 k=0; k<n-1; k++) {
|
---|
| 278 | uint_4 iPiv = TMatrixRC<T>::Col(a, k).IMaxAbs(k);
|
---|
| 279 | if(iPiv != k) {
|
---|
| 280 | TMatrixRC<T> aIPiv(TMatrixRC<T>::Row(a,iPiv));
|
---|
| 281 | TMatrixRC<T> aK(TMatrixRC<T>::Row(a, k));
|
---|
| 282 | TMatrixRC<T>::Swap(aIPiv,aK);
|
---|
| 283 | TMatrixRC<T> bIPiv(TMatrixRC<T>::Row(b, iPiv));
|
---|
| 284 | TMatrixRC<T> bK(TMatrixRC<T>::Row(b, k));
|
---|
| 285 | TMatrixRC<T>::Swap(bIPiv,bK);
|
---|
| 286 | }
|
---|
| 287 | double pivot = a(k,k);
|
---|
| 288 | if (fabs(pivot) < 1.e-50) return 0.0;
|
---|
| 289 | //det *= pivot;
|
---|
| 290 | pivRowa.SetRow(k); // to avoid constructors
|
---|
| 291 | pivRowb.SetRow(k);
|
---|
| 292 | for (uint_4 i=k+1; i<n; i++) {
|
---|
| 293 | double r = -a(i,k)/pivot;
|
---|
| 294 | TMatrixRC<T>::Row(a, i).LinComb(r, pivRowa); // + rapide que -= r * pivRowa
|
---|
| 295 | TMatrixRC<T>::Row(b, i).LinComb(r, pivRowb);
|
---|
| 296 | }
|
---|
| 297 | }
|
---|
| 298 | det *= a(n-1, n-1);
|
---|
| 299 |
|
---|
| 300 | // on remonte
|
---|
| 301 | for(uint_4 kk=n-1; kk>0; kk--) {
|
---|
| 302 | double pivot = a(kk,kk);
|
---|
| 303 | if (fabs(pivot) <= 1.e-50) return 0.0;
|
---|
| 304 | pivRowa.SetRow(kk); // to avoid constructors
|
---|
| 305 | pivRowb.SetRow(kk);
|
---|
| 306 | for(uint_4 jj=0; jj<kk; jj++) {
|
---|
| 307 | double r = -a(jj,kk)/pivot;
|
---|
| 308 | TMatrixRC<T>::Row(a, jj).LinComb(r, pivRowa);
|
---|
| 309 | TMatrixRC<T>::Row(b, jj).LinComb(r, pivRowb);
|
---|
| 310 | }
|
---|
| 311 | }
|
---|
| 312 |
|
---|
| 313 | for(uint_4 l=0; l<n; l++) {
|
---|
| 314 | if (fabs(a(l,l)) <= 1.e-50) return 0.0;
|
---|
| 315 | TMatrixRC<T>::Row(b, l) /= a(l,l);
|
---|
| 316 | }
|
---|
| 317 |
|
---|
| 318 | return det;
|
---|
| 319 | }
|
---|
| 320 |
|
---|
| 321 | template <class T>
|
---|
| 322 | TMatrix<T> SimpleMatrixOperation<T>::Inverse(TMatrix<T> const & A)
|
---|
| 323 | // Inversion
|
---|
| 324 | {
|
---|
| 325 | TMatrix<T> a(A);
|
---|
| 326 | TMatrix<T> b(a.NCols(),a.NRows()); b = 1.;
|
---|
| 327 | if(fabs(GausPiv(a,b)) < 1.e-50)
|
---|
| 328 | throw(MathExc("TMatrix Inverse() Singular OMatrix"));
|
---|
| 329 | return b;
|
---|
| 330 | }
|
---|
| 331 |
|
---|
| 332 |
|
---|
| 333 |
|
---|
| 334 | ///////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
| 335 | #ifdef __CXX_PRAGMA_TEMPLATES__
|
---|
| 336 | // Instances gestion lignes/colonnes
|
---|
| 337 | #pragma define_template TMatrixRC<uint_1>
|
---|
| 338 | #pragma define_template TMatrixRC<uint_2>
|
---|
| 339 | #pragma define_template TMatrixRC<int_2>
|
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| 340 | #pragma define_template TMatrixRC<int_4>
|
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| 341 | #pragma define_template TMatrixRC<int_8>
|
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| 342 | #pragma define_template TMatrixRC<uint_4>
|
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| 343 | #pragma define_template TMatrixRC<uint_8>
|
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| 344 | #pragma define_template TMatrixRC<r_4>
|
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| 345 | #pragma define_template TMatrixRC<r_8>
|
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| 346 | #pragma define_template TMatrixRC< complex<r_4> >
|
---|
| 347 | #pragma define_template TMatrixRC< complex<r_8> >
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| 348 | // #pragma define_template SimpleMatrixOperation<r_4>
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| 349 | #pragma define_template SimpleMatrixOperation<r_8>
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| 350 | #endif
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| 351 |
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| 352 | #if defined(ANSI_TEMPLATES) || defined(GNU_TEMPLATES)
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| 353 | // Instances gestion lignes/colonnes
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| 354 | template class TMatrixRC<uint_1>;
|
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| 355 | template class TMatrixRC<uint_2>;
|
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| 356 | template class TMatrixRC<int_2>;
|
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| 357 | template class TMatrixRC<int_4>;
|
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| 358 | template class TMatrixRC<int_8>;
|
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| 359 | template class TMatrixRC<uint_4>;
|
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| 360 | template class TMatrixRC<uint_8>;
|
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| 361 | template class TMatrixRC<r_4>;
|
---|
| 362 | template class TMatrixRC<r_8>;
|
---|
| 363 | template class TMatrixRC< complex<r_4> >;
|
---|
| 364 | template class TMatrixRC< complex<r_8> >;
|
---|
| 365 | template class SimpleMatrixOperation<r_4>;
|
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| 366 | template class SimpleMatrixOperation<r_8>;
|
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| 367 | #endif
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