| 1 | // $Id: tmatrix.cc,v 1.38 2009-10-23 19:48:27 cmv Exp $
 | 
|---|
| 2 | //                         C.Magneville          04/99
 | 
|---|
| 3 | #include "sopnamsp.h"
 | 
|---|
| 4 | #include "machdefs.h"
 | 
|---|
| 5 | #include <iostream>
 | 
|---|
| 6 | #include <iomanip>
 | 
|---|
| 7 | #include <stdio.h>
 | 
|---|
| 8 | #include <stdlib.h>
 | 
|---|
| 9 | #include "pexceptions.h"
 | 
|---|
| 10 | #include "tmatrix.h"
 | 
|---|
| 11 | 
 | 
|---|
| 12 | /*!
 | 
|---|
| 13 |   \class SOPHYA::TMatrix
 | 
|---|
| 14 |   \ingroup TArray
 | 
|---|
| 15 |   
 | 
|---|
| 16 |   The TMatrix class specializes the TArray class for representing
 | 
|---|
| 17 |   two dimensional arrays as matrices. Matrix and vector operations,
 | 
|---|
| 18 |   such as matrix multiplication or transposition is implemented.
 | 
|---|
| 19 | 
 | 
|---|
| 20 |   Sub-matrices, in particular matrix rows and columns can easily and 
 | 
|---|
| 21 |   efficiently be extracted and manipulated.
 | 
|---|
| 22 |   It should be noted that a significant memory overhead is associated with
 | 
|---|
| 23 |   small matrices (typically less than 10x10=100 elements).However, 
 | 
|---|
| 24 |   higher dimension arrays (3D for examples) can be used to represent large 
 | 
|---|
| 25 |   number of small matrices or vectors.
 | 
|---|
| 26 | 
 | 
|---|
| 27 |   \warning Matrix row, column indices (r,c) correspond to array indices
 | 
|---|
| 28 |   (r=jy, c=ix) for CMemoryMapping and to (r=ix, c=jy) for FortranMemoryMapping.
 | 
|---|
| 29 | 
 | 
|---|
| 30 |   \b Matrix is a typedef for double precision floating point matrix ( TMatrix<r_8> ).
 | 
|---|
| 31 | 
 | 
|---|
| 32 |   \sa SOPHYA::TArray  SOPHYA::TVector
 | 
|---|
| 33 |   \sa SOPHYA::Range   SOPHYA::Sequence
 | 
|---|
| 34 |   \sa SOPHYA::MathArray  SOPHYA::SimpleMatrixOperation
 | 
|---|
| 35 | 
 | 
|---|
| 36 |   The following sample code illustrates vector-matrix multiplication 
 | 
|---|
| 37 |   and matrix inversion, using simple gauss inversion.
 | 
|---|
| 38 |   \code
 | 
|---|
| 39 |   #include "array.h"
 | 
|---|
| 40 |   // ....
 | 
|---|
| 41 |   int n = 5;      // Size of matrix and vectors here
 | 
|---|
| 42 |   Matrix a(n,n);  
 | 
|---|
| 43 |   a = RandomSequence(RandomSequence::Gaussian, 0., 2.5);
 | 
|---|
| 44 |   Vector x(n);
 | 
|---|
| 45 |   x = RegularSequence(1.,3.);
 | 
|---|
| 46 |   Vector b = a*x;
 | 
|---|
| 47 |   cout << " ----- Vector x = \n " << x << endl;
 | 
|---|
| 48 |   cout << " ----- Vector b = a*x = \n " << b << endl;
 | 
|---|
| 49 |   SimpleMatrixOperation<r_8> smo;
 | 
|---|
| 50 |   Matrix inva = smo.Inverse(a);
 | 
|---|
| 51 |   cout << " ----- Matrix Inverse(a) = \n " << inva << endl;
 | 
|---|
| 52 |   cout << " ----- Matrix a*Inverse(a) = \n " << inva*a << endl;
 | 
|---|
| 53 |   cout << " ----- Matrix Inverse(a)*b (=Inv(a)*a*x) = \n " << inva*b << endl;
 | 
|---|
| 54 |   cout << " ----- Matrix x-Inverse(a)*b = (=0 ?)\n " << x-inva*b << endl;  
 | 
|---|
| 55 |   \endcode
 | 
|---|
| 56 |   
 | 
|---|
| 57 |  */
 | 
|---|
| 58 | 
 | 
|---|
| 59 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 60 | //**** Createur, Destructeur
 | 
|---|
| 61 | //! Default constructor
 | 
|---|
| 62 | template <class T>
 | 
|---|
| 63 | TMatrix<T>::TMatrix()
 | 
|---|
| 64 | // Constructeur par defaut.
 | 
|---|
| 65 |   : TArray<T>()
 | 
|---|
| 66 | {
 | 
|---|
| 67 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 68 | }
 | 
|---|
| 69 | 
 | 
|---|
| 70 | //! constructor of a matrix with  r lines et c columns.
 | 
|---|
| 71 | /*!
 | 
|---|
| 72 |   \param r : number of rows
 | 
|---|
| 73 |   \param c : number of columns
 | 
|---|
| 74 |   \param mm : define the memory mapping type
 | 
|---|
| 75 |   \param fzero : if \b true , set matrix elements to zero 
 | 
|---|
| 76 |   \sa ReSize
 | 
|---|
| 77 |  */
 | 
|---|
| 78 | template <class T>
 | 
|---|
| 79 | TMatrix<T>::TMatrix(sa_size_t r,sa_size_t c, short mm, bool fzero)
 | 
|---|
| 80 | // Construit une matrice de r lignes et c colonnes.
 | 
|---|
| 81 |   :  TArray<T>() 
 | 
|---|
| 82 | {
 | 
|---|
| 83 |   if ( (r == 0) || (c == 0) )
 | 
|---|
| 84 |     throw ParmError("TMatrix<T>::TMatrix(sa_size_t r,sa_size_t c) NRows or NCols = 0");
 | 
|---|
| 85 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 86 |   ReSize(r, c, mm, fzero);
 | 
|---|
| 87 | }
 | 
|---|
| 88 | 
 | 
|---|
| 89 | //! Constructor by copy
 | 
|---|
| 90 | /*!
 | 
|---|
| 91 |   \warning datas are \b SHARED with \b a.
 | 
|---|
| 92 |   \sa NDataBlock::NDataBlock(const NDataBlock<T>&)
 | 
|---|
| 93 | */
 | 
|---|
| 94 | template <class T>
 | 
|---|
| 95 | TMatrix<T>::TMatrix(const TMatrix<T>& a)
 | 
|---|
| 96 | // Constructeur par copie
 | 
|---|
| 97 |   : TArray<T>(a)
 | 
|---|
| 98 | {
 | 
|---|
| 99 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 100 |   UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 101 | }
 | 
|---|
| 102 | 
 | 
|---|
| 103 | //! Constructor by copy
 | 
|---|
| 104 | /*!
 | 
|---|
| 105 |   \param share : if true, share data. If false copy data
 | 
|---|
| 106 |  */
 | 
|---|
| 107 | template <class T>
 | 
|---|
| 108 | TMatrix<T>::TMatrix(const TMatrix<T>& a, bool share)
 | 
|---|
| 109 | // Constructeur par copie avec possibilite de forcer le partage ou non.
 | 
|---|
| 110 | : TArray<T>(a, share)
 | 
|---|
| 111 | {
 | 
|---|
| 112 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 113 |   UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 114 | }
 | 
|---|
| 115 | 
 | 
|---|
| 116 | //! Constructor of a matrix from a TArray \b a
 | 
|---|
| 117 | /*!
 | 
|---|
| 118 |   \param a : TArray to be copied or shared
 | 
|---|
| 119 |   \param share : if true, share data. If false copy data
 | 
|---|
| 120 |  */
 | 
|---|
| 121 | template <class T>
 | 
|---|
| 122 | TMatrix<T>::TMatrix(const TArray<T>& a, bool share)
 | 
|---|
| 123 | : TArray<T>(a, share)
 | 
|---|
| 124 | {
 | 
|---|
| 125 |   if (a.NbDimensions() > 2) 
 | 
|---|
| 126 |     throw SzMismatchError("TMatrix<T>::TMatrix(const TArray<T>& a, ...) a.NbDimensions()>2");
 | 
|---|
| 127 |   if (a.NbDimensions() == 1) {
 | 
|---|
| 128 |     size_[1] = 1;
 | 
|---|
| 129 |     step_[1] = size_[0]*step_[0];
 | 
|---|
| 130 |     ndim_ = 2;
 | 
|---|
| 131 |   }
 | 
|---|
| 132 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 133 |   UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 134 | }
 | 
|---|
| 135 | 
 | 
|---|
| 136 | //! Constructor of a matrix from a TArray \b a , with a different data type
 | 
|---|
| 137 | template <class T>
 | 
|---|
| 138 | TMatrix<T>::TMatrix(const BaseArray& a)
 | 
|---|
| 139 | : TArray<T>()
 | 
|---|
| 140 | {
 | 
|---|
| 141 |   arrtype_ = 1;   // Type = Matrix
 | 
|---|
| 142 |   UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 143 |   SetBA(a);
 | 
|---|
| 144 | }
 | 
|---|
| 145 | 
 | 
|---|
| 146 | 
 | 
|---|
| 147 | 
 | 
|---|
| 148 | //! Destructor
 | 
|---|
| 149 | template <class T>
 | 
|---|
| 150 | TMatrix<T>::~TMatrix()
 | 
|---|
| 151 | {
 | 
|---|
| 152 | }
 | 
|---|
| 153 | 
 | 
|---|
| 154 | //! Set matrix equal to \b a and return *this
 | 
|---|
| 155 | /*!
 | 
|---|
| 156 |   \warning Datas are copied (cloned) from \b a.
 | 
|---|
| 157 |   \sa NDataBlock::operator=(const NDataBlock<T>&)
 | 
|---|
| 158 | */
 | 
|---|
| 159 | template <class T>
 | 
|---|
| 160 | TArray<T>& TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a)
 | 
|---|
| 161 | {
 | 
|---|
| 162 |   if (a.NbDimensions() > 2) 
 | 
|---|
| 163 |     throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) a.NbDimensions() > 2");
 | 
|---|
| 164 |   if ((arrtype_ == 2) && (a.NbDimensions() > 1) && (a.Size(0) > 1) && (a.Size(1) > 1) )
 | 
|---|
| 165 |     throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) Size(0,1)>1 for Vector");
 | 
|---|
| 166 |   TArray<T>::Set(a);
 | 
|---|
| 167 |   if (NbDimensions() == 1) {
 | 
|---|
| 168 |     size_[1] = 1;
 | 
|---|
| 169 |     step_[1] = size_[0]*step_[0];
 | 
|---|
| 170 |     ndim_ = 2;
 | 
|---|
| 171 |   }
 | 
|---|
| 172 |   UpdateMemoryMapping(*this, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 173 |   return(*this);
 | 
|---|
| 174 | }
 | 
|---|
| 175 | 
 | 
|---|
| 176 | template <class T>
 | 
|---|
| 177 | TArray<T>& TMatrix<T>::SetBA(const BaseArray& a)
 | 
|---|
| 178 | {
 | 
|---|
| 179 |   if (a.NbDimensions() > 2) 
 | 
|---|
| 180 |     throw SzMismatchError("TMatrix<T>::SetBA(const BaseArray& a) a.NbDimensions() > 2");
 | 
|---|
| 181 |   if ((arrtype_ == 2) && (a.NbDimensions() > 1) && (a.Size(0) > 1) && (a.Size(1) > 1) )
 | 
|---|
| 182 |     throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) Size(0,1)>1 for Vector");
 | 
|---|
| 183 |   TArray<T>::SetBA(a);
 | 
|---|
| 184 |   if (NbDimensions() == 1) {
 | 
|---|
| 185 |     size_[1] = 1;
 | 
|---|
| 186 |     step_[1] = size_[0]*step_[0];
 | 
|---|
| 187 |     ndim_ = 2;
 | 
|---|
| 188 |   }
 | 
|---|
| 189 |   UpdateMemoryMapping(*this, SameMemoryMapping);
 | 
|---|
| 190 |   return(*this);
 | 
|---|
| 191 | }
 | 
|---|
| 192 | 
 | 
|---|
| 193 | 
 | 
|---|
| 194 | 
 | 
|---|
| 195 | //! Resize the matrix
 | 
|---|
| 196 | /*!
 | 
|---|
| 197 |   \param r : number of rows
 | 
|---|
| 198 |   \param c : number of columns
 | 
|---|
| 199 |   \param mm : define the memory mapping type
 | 
|---|
| 200 |          (SameMemoryMapping,CMemoryMapping
 | 
|---|
| 201 |          ,FortranMemoryMapping,DefaultMemoryMapping)
 | 
|---|
| 202 |   \param fzero : if \b true , set matrix elements to zero 
 | 
|---|
| 203 |  */
 | 
|---|
| 204 | template <class T>
 | 
|---|
| 205 | void TMatrix<T>::ReSize(sa_size_t r, sa_size_t c, short mm, bool fzero)
 | 
|---|
| 206 | {
 | 
|---|
| 207 |   if(r==0||c==0) 
 | 
|---|
| 208 |     throw(SzMismatchError("TMatrix::ReSize r or c==0 "));
 | 
|---|
| 209 |   if ((arrtype_ == 2) && (r > 1) && (c > 1))
 | 
|---|
| 210 |     throw(SzMismatchError("TMatrix::ReSize r>1&&c>1 for Vector "));
 | 
|---|
| 211 |   sa_size_t size[BASEARRAY_MAXNDIMS];
 | 
|---|
| 212 |   for(int_4 kk=0; kk<BASEARRAY_MAXNDIMS; kk++)  size[kk] = 0;
 | 
|---|
| 213 |   if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();  
 | 
|---|
| 214 |   else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) ) 
 | 
|---|
| 215 |     mm = GetDefaultMemoryMapping();
 | 
|---|
| 216 |   if (mm == CMemoryMapping) {
 | 
|---|
| 217 |     size[0] = c;  size[1] = r;
 | 
|---|
| 218 |   }
 | 
|---|
| 219 |   else {
 | 
|---|
| 220 |     size[0] = r;  size[1] = c;
 | 
|---|
| 221 |   }
 | 
|---|
| 222 |   TArray<T>::ReSize(2, size, 1, fzero);
 | 
|---|
| 223 |   UpdateMemoryMapping(mm);
 | 
|---|
| 224 | }
 | 
|---|
| 225 | 
 | 
|---|
| 226 | //! Re-allocate space for the matrix
 | 
|---|
| 227 | /*!
 | 
|---|
| 228 |   \param r : number of rows
 | 
|---|
| 229 |   \param c : number of columns
 | 
|---|
| 230 |   \param mm : define the memory mapping type
 | 
|---|
| 231 |   \param force : if true re-allocation is forced, if not it occurs
 | 
|---|
| 232 |           only if the required space is greater than the old one.
 | 
|---|
| 233 |   \sa ReSize
 | 
|---|
| 234 |  */
 | 
|---|
| 235 | template <class T>
 | 
|---|
| 236 | void TMatrix<T>::Realloc(sa_size_t r,sa_size_t c, short mm, bool force)
 | 
|---|
| 237 | {
 | 
|---|
| 238 |   if(r==0||c==0) 
 | 
|---|
| 239 |     throw(SzMismatchError("TMatrix::Realloc r or c==0 "));
 | 
|---|
| 240 |   if ((arrtype_ == 2) && (r > 1) && (c > 1))
 | 
|---|
| 241 |     throw(SzMismatchError("TMatrix::Realloc r>1&&c>1 for Vector "));
 | 
|---|
| 242 |   sa_size_t size[BASEARRAY_MAXNDIMS];
 | 
|---|
| 243 |   for(int_4 kk=0; kk<BASEARRAY_MAXNDIMS; kk++)  size[kk] = 0;
 | 
|---|
| 244 |   if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();  
 | 
|---|
| 245 |   else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) ) 
 | 
|---|
| 246 |     mm = GetDefaultMemoryMapping();
 | 
|---|
| 247 |   if (mm == CMemoryMapping) {
 | 
|---|
| 248 |     size[0] = c;  size[1] = r;
 | 
|---|
| 249 |   }
 | 
|---|
| 250 |   else {
 | 
|---|
| 251 |     size[0] = r;  size[1] = c;
 | 
|---|
| 252 |   }
 | 
|---|
| 253 |   TArray<T>::Realloc(2, size, 1, force);
 | 
|---|
| 254 |   UpdateMemoryMapping(mm);
 | 
|---|
| 255 | }
 | 
|---|
| 256 | 
 | 
|---|
| 257 | // $CHECK$ Reza 03/2000  Doit-on declarer cette methode const ?
 | 
|---|
| 258 | //! Return a submatrix define by \b Range \b rline and \b rcol
 | 
|---|
| 259 | template <class T>
 | 
|---|
| 260 | TMatrix<T> TMatrix<T>::SubMatrix(Range rline, Range rcol) const
 | 
|---|
| 261 | {
 | 
|---|
| 262 |   Range rx=Range::first();
 | 
|---|
| 263 |   Range ry=Range::first();
 | 
|---|
| 264 |   short mm = GetMemoryMapping();
 | 
|---|
| 265 |   if (mm == CMemoryMapping)  { rx = rcol;  ry = rline; }
 | 
|---|
| 266 |   else { ry = rcol;  rx = rline; }
 | 
|---|
| 267 |   TMatrix sm(SubArray(rx, ry, Range::first(), Range::first(), Range::first(), false), true);
 | 
|---|
| 268 |   sm.UpdateMemoryMapping(mm);
 | 
|---|
| 269 |   return(sm);
 | 
|---|
| 270 | }
 | 
|---|
| 271 | 
 | 
|---|
| 272 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 273 | // Transposition
 | 
|---|
| 274 | //! Transpose matrix in place, by changing the memory mapping
 | 
|---|
| 275 | template <class T>
 | 
|---|
| 276 | TMatrix<T>& TMatrix<T>::TransposeSelf() 
 | 
|---|
| 277 | {
 | 
|---|
| 278 |   short vt = (marowi_ == veceli_) ? ColumnVector : RowVector;
 | 
|---|
| 279 |   int_4 rci = macoli_;
 | 
|---|
| 280 |   macoli_ = marowi_;
 | 
|---|
| 281 |   marowi_ = rci;
 | 
|---|
| 282 |   veceli_ = (vt ==  ColumnVector ) ?  marowi_ : macoli_;
 | 
|---|
| 283 |   return(*this);
 | 
|---|
| 284 | }
 | 
|---|
| 285 | 
 | 
|---|
| 286 | 
 | 
|---|
| 287 | //! Returns the transpose of the original matrix. 
 | 
|---|
| 288 | /*!
 | 
|---|
| 289 |   The data is shared between the two matrices
 | 
|---|
| 290 |   \return return a new matrix
 | 
|---|
| 291 |  */
 | 
|---|
| 292 | template <class T>
 | 
|---|
| 293 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Transpose() const
 | 
|---|
| 294 | {
 | 
|---|
| 295 |   TMatrix<T> tm(*this);
 | 
|---|
| 296 |   tm.TransposeSelf();
 | 
|---|
| 297 |   return tm;
 | 
|---|
| 298 | }
 | 
|---|
| 299 | 
 | 
|---|
| 300 | //! Returns a new matrix, corresponding to the transpose of the original matrix
 | 
|---|
| 301 | /*!
 | 
|---|
| 302 |   \param mm : define the memory mapping type
 | 
|---|
| 303 |     (SameMemoryMapping,CMemoryMapping,FortranMemoryMapping)
 | 
|---|
| 304 |   \return return a new matrix
 | 
|---|
| 305 |  */
 | 
|---|
| 306 | template <class T>
 | 
|---|
| 307 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Transpose(short mm) const
 | 
|---|
| 308 | {
 | 
|---|
| 309 |   if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();  
 | 
|---|
| 310 |   TMatrix<T> tm(NCols(), NRows(), mm);
 | 
|---|
| 311 |   for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++)
 | 
|---|
| 312 |     for(sa_size_t j=0; j<NCols(); j++) 
 | 
|---|
| 313 |       tm(j,i) = (*this)(i,j);
 | 
|---|
| 314 |   return tm;
 | 
|---|
| 315 | }
 | 
|---|
| 316 | 
 | 
|---|
| 317 | //! Rearrange data in memory according to \b mm
 | 
|---|
| 318 | /*!
 | 
|---|
| 319 |   \param mm : define the memory mapping type
 | 
|---|
| 320 |     (SameMemoryMapping,CMemoryMapping,FortranMemoryMapping)
 | 
|---|
| 321 |   \warning If identical, return a matrix that share the datas
 | 
|---|
| 322 |  */
 | 
|---|
| 323 | template <class T>
 | 
|---|
| 324 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Rearrange(short mm) const 
 | 
|---|
| 325 | {
 | 
|---|
| 326 |   if ( mm == SameMemoryMapping)  mm = GetMemoryMapping();
 | 
|---|
| 327 |   else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) ) 
 | 
|---|
| 328 |     mm = GetDefaultMemoryMapping();
 | 
|---|
| 329 |   
 | 
|---|
| 330 |   if  (mm == GetMemoryMapping())
 | 
|---|
| 331 |     return (TMatrix<T>(*this, true));
 | 
|---|
| 332 |   
 | 
|---|
| 333 |   TMatrix<T> tm(NRows(), NCols(), mm);
 | 
|---|
| 334 |   for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++)
 | 
|---|
| 335 |     for(sa_size_t j=0; j<NCols(); j++) 
 | 
|---|
| 336 |       tm(i,j) = (*this)(i,j);
 | 
|---|
| 337 |   return tm;
 | 
|---|
| 338 | }
 | 
|---|
| 339 | 
 | 
|---|
| 340 | //! Set the matrix to the identity matrix \b imx
 | 
|---|
| 341 | template <class T>
 | 
|---|
| 342 | TMatrix<T>& TMatrix<T>::SetIdentity(IdentityMatrix imx)
 | 
|---|
| 343 | {
 | 
|---|
| 344 |   if (ndim_ == 0) {
 | 
|---|
| 345 |     sa_size_t sz = imx.Size();
 | 
|---|
| 346 |     if (sz < 1) sz = 1;
 | 
|---|
| 347 |     ReSize(sz, sz);
 | 
|---|
| 348 |   }
 | 
|---|
| 349 |   T diag = (T)imx.Diag();
 | 
|---|
| 350 |   if (NRows() != NCols()) 
 | 
|---|
| 351 |     throw SzMismatchError("TMatrix::operator= (IdentityMatrix) NRows() != NCols()") ;
 | 
|---|
| 352 |   *this = (T) 0;
 | 
|---|
| 353 |   for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++) (*this)(i,i) = diag;
 | 
|---|
| 354 | 
 | 
|---|
| 355 |   return (*this);
 | 
|---|
| 356 | }
 | 
|---|
| 357 | 
 | 
|---|
| 358 | 
 | 
|---|
| 359 | 
 | 
|---|
| 360 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 361 | //**** Impression
 | 
|---|
| 362 | //! Return info on number of rows, column and type \b T
 | 
|---|
| 363 | template <class T>
 | 
|---|
| 364 | string TMatrix<T>::InfoString() const
 | 
|---|
| 365 | {
 | 
|---|
| 366 |   string rs = "TMatrix<";
 | 
|---|
| 367 |   rs += typeid(T).name();
 | 
|---|
| 368 |   char buff[64];
 | 
|---|
| 369 |   sprintf(buff, ">(NRows=%ld, NCols=%ld)", (long)NRows(), (long)NCols());
 | 
|---|
| 370 |   rs += buff;
 | 
|---|
| 371 |   return(rs);  
 | 
|---|
| 372 | }
 | 
|---|
| 373 | 
 | 
|---|
| 374 | //! Print matrix
 | 
|---|
| 375 | /*!
 | 
|---|
| 376 |   \param os : output stream
 | 
|---|
| 377 |   \param maxprt : maximum numer of print
 | 
|---|
| 378 |   \param si : if true,  display attached DvList
 | 
|---|
| 379 |   \param ascd : if true, suppresses the display of line numbers,
 | 
|---|
| 380 |   suitable for ascii dump format.
 | 
|---|
| 381 |   \sa SetMaxPrint
 | 
|---|
| 382 |  */
 | 
|---|
| 383 | template <class T>
 | 
|---|
| 384 | void TMatrix<T>::Print(ostream& os, sa_size_t maxprt, bool si, bool ascd) const
 | 
|---|
| 385 | {
 | 
|---|
| 386 |   if (maxprt < 0)  maxprt = max_nprt_;
 | 
|---|
| 387 |   sa_size_t npr = 0;
 | 
|---|
| 388 | 
 | 
|---|
| 389 |   // keep stream's io flags 
 | 
|---|
| 390 |   // ios_base::fmtflags ioflg = os.flags(); compil pas sur OSF-cxx
 | 
|---|
| 391 |   // os << right ;   compile pas sur OSF-cxx
 | 
|---|
| 392 | 
 | 
|---|
| 393 |   Show(os, si);
 | 
|---|
| 394 |   if (ndim_ < 1)  return;
 | 
|---|
| 395 |   // Calcul de la largeur d'impression pour chaque element
 | 
|---|
| 396 |   int fprtw = os.precision()+7;
 | 
|---|
| 397 |   int prtw = 5;
 | 
|---|
| 398 | 
 | 
|---|
| 399 |   if ( (typeid(T) == typeid( int_4 )) || (typeid(T) == typeid( uint_4 )) ) prtw = 8;
 | 
|---|
| 400 |   else if ( (typeid(T) == typeid( int_8 )) || (typeid(T) == typeid( uint_8 )) ) prtw = 11;
 | 
|---|
| 401 |   else if ( typeid(T) == typeid( r_4 ) ) prtw = fprtw;
 | 
|---|
| 402 |   else if ( typeid(T) == typeid( r_8 ) ) prtw = fprtw;
 | 
|---|
| 403 |   else if ( typeid(T) == typeid(complex<r_4>) ) prtw = fprtw;
 | 
|---|
| 404 |   else if ( typeid(T) == typeid(complex<r_8>) ) prtw = fprtw;
 | 
|---|
| 405 | 
 | 
|---|
| 406 |   sa_size_t kc,kr;  
 | 
|---|
| 407 |   for(kr=0; kr<size_[marowi_]; kr++) {
 | 
|---|
| 408 |     if ( (size_[marowi_] > 1) && (size_[macoli_] > 10) && !ascd) 
 | 
|---|
| 409 |       os << "----- Line= " << kr << endl;
 | 
|---|
| 410 |     for(kc=0; kc<size_[macoli_]; kc++) {
 | 
|---|
| 411 |       if(kc > 0) os << " ";  
 | 
|---|
| 412 |       os << setw(prtw) << (*this)(kr, kc);   npr++; 
 | 
|---|
| 413 |       if (npr >= (sa_size_t) maxprt) {
 | 
|---|
| 414 |         if (npr < totsize_)  os << "\n     .... " << endl; return;
 | 
|---|
| 415 |       }
 | 
|---|
| 416 |     }
 | 
|---|
| 417 |     os << endl;
 | 
|---|
| 418 |   }
 | 
|---|
| 419 |   os << endl;
 | 
|---|
| 420 |   //compile pas sur OSF-cxx os.flags(ioflg);  // reset stream io flags
 | 
|---|
| 421 | }
 | 
|---|
| 422 | 
 | 
|---|
| 423 | //////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 424 | /////////////// Multiplication matricielle ///////////////
 | 
|---|
| 425 | //////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 426 | 
 | 
|---|
| 427 | //! Return the matrix product C = (*this)*B
 | 
|---|
| 428 | /*!
 | 
|---|
| 429 |   \param mm : define the memory mapping type for the return matrix
 | 
|---|
| 430 |  */
 | 
|---|
| 431 | ////////////// Routine de base sans optimisation //////////////
 | 
|---|
| 432 | /*
 | 
|---|
| 433 | template <class T>
 | 
|---|
| 434 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Multiply(const TMatrix<T>& b, short mm) const
 | 
|---|
| 435 | {
 | 
|---|
| 436 |   if (NCols() != b.NRows()) 
 | 
|---|
| 437 |     throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) NCols() != b.NRows() ") );
 | 
|---|
| 438 |   if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();  
 | 
|---|
| 439 |   TMatrix<T> rm(NRows(), b.NCols(), mm);
 | 
|---|
| 440 | 
 | 
|---|
| 441 |   const T * pea;
 | 
|---|
| 442 |   const T * peb;
 | 
|---|
| 443 |   T sum;
 | 
|---|
| 444 |   sa_size_t r,c,k;
 | 
|---|
| 445 |   sa_size_t stepa = Step(ColsKA());
 | 
|---|
| 446 |   sa_size_t stepb = b.Step(b.RowsKA());
 | 
|---|
| 447 |   // Calcul de C=rm = A*B   (A=*this)
 | 
|---|
| 448 |   for(r=0; r<rm.NRows(); r++)      // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 449 |     for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {     // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 450 |       sum = 0;
 | 
|---|
| 451 |       pea = &((*this)(r,0));       // 1er element de la ligne r de A
 | 
|---|
| 452 |       peb = &(b(0,c));                // 1er element de la colonne c de B
 | 
|---|
| 453 |       for(k=0; k<NCols(); k++)  sum += pea[k*stepa]*peb[k*stepb];
 | 
|---|
| 454 |       rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 455 |     }
 | 
|---|
| 456 | 
 | 
|---|
| 457 |   return rm;
 | 
|---|
| 458 | }
 | 
|---|
| 459 | */
 | 
|---|
| 460 | 
 | 
|---|
| 461 | ////////////// Routine optimisee //////////////
 | 
|---|
| 462 | template <class T>
 | 
|---|
| 463 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Multiply(const TMatrix<T>& b, short mm) const
 | 
|---|
| 464 | // Calcul de C= rm = A*B   (A=*this)
 | 
|---|
| 465 | // Remember: C-like      matrices are column packed
 | 
|---|
| 466 | //           Fortan-like matrices are line   packed
 | 
|---|
| 467 | {
 | 
|---|
| 468 |   if (NCols() != b.NRows()) 
 | 
|---|
| 469 |     throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) NCols() != b.NRows() ") );
 | 
|---|
| 470 | 
 | 
|---|
| 471 |   // Commentaire: pas de difference de vitesse notable selon le mapping de la matrice produit "rm"
 | 
|---|
| 472 |   if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
 | 
|---|
| 473 |   TMatrix<T> rm(NRows(), b.NCols(), mm);
 | 
|---|
| 474 | 
 | 
|---|
| 475 |   // Les "steps" pour l'adressage des colonnes de A et des lignes de B
 | 
|---|
| 476 |   sa_size_t stepa = Step(ColsKA());
 | 
|---|
| 477 |   sa_size_t stepb = b.Step(b.RowsKA());
 | 
|---|
| 478 | 
 | 
|---|
| 479 |   // Taille totale des matrices A et B
 | 
|---|
| 480 |   size_t totsiza = this->DataBlock().Size();
 | 
|---|
| 481 |   size_t totsizb = b.DataBlock().Size();
 | 
|---|
| 482 | 
 | 
|---|
| 483 | 
 | 
|---|
| 484 |   ///////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 485 |   // On decide si on optimise ou non selon les dimensions de A et B //
 | 
|---|
| 486 |   // (il semble que optimiser ou non ne degrade pas                 //
 | 
|---|
| 487 |   //  beaucoup la vitesse pour les petites matrices)                //
 | 
|---|
| 488 |   ////////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 489 | 
 | 
|---|
| 490 |   uint_2 popt = GetMatProdOpt();
 | 
|---|
| 491 |   bool no_optim = false; // optimization demandee par default
 | 
|---|
| 492 |   if( (popt&(uint_2)1) == 0 ) { // pas d'optimization explicitement demande
 | 
|---|
| 493 |     no_optim = true;
 | 
|---|
| 494 |   } else if( (popt&(uint_2)2) == 0 ) { // pas d'optimization forcee, la methode decide
 | 
|---|
| 495 |     // On part sur une disponibilite dans le cache processeur de 100 ko
 | 
|---|
| 496 |     // (A et B peuvent etre stoquees dans le cache)
 | 
|---|
| 497 |     if((totsiza+totsizb)*sizeof(T)<100000) no_optim = true;
 | 
|---|
| 498 |   }
 | 
|---|
| 499 | 
 | 
|---|
| 500 |   sa_size_t r,c,k;
 | 
|---|
| 501 |   T sum;
 | 
|---|
| 502 |   const T * pe;
 | 
|---|
| 503 | 
 | 
|---|
| 504 | 
 | 
|---|
| 505 |   /////////////////////////////////
 | 
|---|
| 506 |   // Pas d'optimisation demandee //
 | 
|---|
| 507 |   /////////////////////////////////
 | 
|---|
| 508 | 
 | 
|---|
| 509 |   if( no_optim ) {
 | 
|---|
| 510 |     //cout<<"no_optim("<<no_optim<<") "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 511 |     const T * pea;
 | 
|---|
| 512 |     const T * peb;
 | 
|---|
| 513 |     for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {     // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 514 |       for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {   // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 515 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 516 |         pea = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 517 |         peb = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 518 |         // On gagne un peu en remplacant "pea[k*stepa]" par "pea+=stepa" pour les grosses matrices
 | 
|---|
| 519 |         //for(k=0; k<NCols(); k++)  sum += pea[k*stepa]*peb[k*stepb];
 | 
|---|
| 520 |         for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += (*pea)*(*peb); pea+=stepa; peb+=stepb;}
 | 
|---|
| 521 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 522 |       }
 | 
|---|
| 523 |     }
 | 
|---|
| 524 |     return rm;
 | 
|---|
| 525 |   }
 | 
|---|
| 526 | 
 | 
|---|
| 527 | 
 | 
|---|
| 528 |   //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 529 |   // A.col est packed  et  B.row est packed (on a interet a optimiser quand meme) //
 | 
|---|
| 530 |   //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 531 | 
 | 
|---|
| 532 |   if(stepa==1 && stepb==1) {
 | 
|---|
| 533 |     //cout<<"A.col packed && B.row packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 534 |      T * pea = new T[NCols()];
 | 
|---|
| 535 |     const T * peb;
 | 
|---|
| 536 |     for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {     // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 537 |       pe = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 538 |       for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *(pe++);}
 | 
|---|
| 539 |       for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {   // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 540 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 541 |         peb = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 542 |         for(k=0; k<NCols(); k++) sum += *(peb++)*pea[k];
 | 
|---|
| 543 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 544 |       }
 | 
|---|
| 545 |     }
 | 
|---|
| 546 |     delete [] pea;
 | 
|---|
| 547 |     return rm;
 | 
|---|
| 548 |   }
 | 
|---|
| 549 | 
 | 
|---|
| 550 | 
 | 
|---|
| 551 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 552 |   // A.col est packed  et  B.row n'est pas packed //
 | 
|---|
| 553 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 554 | 
 | 
|---|
| 555 |   if(stepa==1 && stepb!=1) {
 | 
|---|
| 556 |     //cout<<"A.col packed && B.row not packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 557 |     const T * pea;
 | 
|---|
| 558 |     T * peb = new T[NCols()];
 | 
|---|
| 559 |     for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {     // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 560 |       pe = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 561 |       for(k=0; k<NCols(); k++) {peb[k] = *pe; pe+=stepb;}
 | 
|---|
| 562 |       for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {   // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 563 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 564 |         pea = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 565 |         for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k]*peb[k];
 | 
|---|
| 566 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 567 |       }
 | 
|---|
| 568 |     }
 | 
|---|
| 569 |     delete [] peb;
 | 
|---|
| 570 |     return rm;
 | 
|---|
| 571 |   }
 | 
|---|
| 572 | 
 | 
|---|
| 573 | 
 | 
|---|
| 574 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 575 |   // A.col n'est pas packed  et  B.row est packed //
 | 
|---|
| 576 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 577 | 
 | 
|---|
| 578 |   if(stepa!=1 && stepb==1) {
 | 
|---|
| 579 |     //cout<<"A.col not packed && B.row packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 580 |     T * pea = new T[NCols()];
 | 
|---|
| 581 |     const T * peb;
 | 
|---|
| 582 |     for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {     // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 583 |       pe = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 584 |       for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *pe; pe+=stepa;}
 | 
|---|
| 585 |       for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {   // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 586 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 587 |         peb = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 588 |         for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k]*peb[k];
 | 
|---|
| 589 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 590 |       }
 | 
|---|
| 591 |     }
 | 
|---|
| 592 |     delete [] pea;
 | 
|---|
| 593 |     return rm;
 | 
|---|
| 594 |   }
 | 
|---|
| 595 | 
 | 
|---|
| 596 | 
 | 
|---|
| 597 |   ////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 598 |   // A.col n'est pas packed  et  B.row n'est pas packed //
 | 
|---|
| 599 |   ////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 600 | 
 | 
|---|
| 601 |   //---- On demande l'optimization par copie d'une des matrices
 | 
|---|
| 602 | 
 | 
|---|
| 603 |   if( (popt&(uint_2)4) ) {
 | 
|---|
| 604 |     // On copie la plus petite
 | 
|---|
| 605 |     if(totsiza<totsizb) {   // on copie A
 | 
|---|
| 606 |       //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> copy A to optimize "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 607 |       // Acopy doit etre C-like pour etre column-packed
 | 
|---|
| 608 |       TMatrix<T> acopy(NRows(),NCols(),BaseArray::CMemoryMapping);
 | 
|---|
| 609 |       acopy = *this;
 | 
|---|
| 610 |       rm = acopy.Multiply(b,mm);
 | 
|---|
| 611 |     } else {               // on copie B
 | 
|---|
| 612 |       //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> copy B to optimize "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 613 |       // Bcopy doit etre Fortran-like pour etre column-packed
 | 
|---|
| 614 |       TMatrix<T> bcopy(b.NRows(),b.NCols(),BaseArray::FortranMemoryMapping);
 | 
|---|
| 615 |       bcopy = b;
 | 
|---|
| 616 |       rm = Multiply(bcopy,mm);
 | 
|---|
| 617 |     }
 | 
|---|
| 618 |     return rm;
 | 
|---|
| 619 |   }
 | 
|---|
| 620 |  
 | 
|---|
| 621 |   //---- stepb>stepa
 | 
|---|
| 622 | 
 | 
|---|
| 623 |   if(stepa!=1 && stepb!=1 && stepb>stepa) {
 | 
|---|
| 624 |     //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> optimize on B "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 625 |     const T * pea;
 | 
|---|
| 626 |     T * peb = new T[NCols()];
 | 
|---|
| 627 |     for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {     // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 628 |       pe = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 629 |       for(k=0; k<NCols(); k++) {peb[k] = *pe; pe+=stepb;}
 | 
|---|
| 630 |       for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {     // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 631 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 632 |         pea = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 633 |         for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += (*pea)*peb[k]; pea+=stepa;}
 | 
|---|
| 634 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 635 |       }
 | 
|---|
| 636 |     }
 | 
|---|
| 637 |     delete [] peb;
 | 
|---|
| 638 |     return rm;
 | 
|---|
| 639 |   }
 | 
|---|
| 640 | 
 | 
|---|
| 641 |   //---- stepa>=stepb
 | 
|---|
| 642 | 
 | 
|---|
| 643 |   if(stepa!=1 && stepb!=1) {
 | 
|---|
| 644 |     //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> optimize on A "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
 | 
|---|
| 645 |     T * pea = new T[NCols()];
 | 
|---|
| 646 |     const T * peb;
 | 
|---|
| 647 |     for(r=0; r<rm.NRows(); r++) {     // Boucle sur les lignes de A
 | 
|---|
| 648 |       pe = &((*this)(r,0));
 | 
|---|
| 649 |       for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *pe; pe+=stepa;}
 | 
|---|
| 650 |       for(c=0; c<rm.NCols(); c++) {     // Boucle sur les colonnes de B
 | 
|---|
| 651 |         sum = 0;
 | 
|---|
| 652 |         peb = &(b(0,c));
 | 
|---|
| 653 |         for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += pea[k]*(*peb); peb+=stepb;}
 | 
|---|
| 654 |         rm(r,c) = sum;
 | 
|---|
| 655 |       }
 | 
|---|
| 656 |     }
 | 
|---|
| 657 |     delete [] pea;
 | 
|---|
| 658 |     return rm;
 | 
|---|
| 659 |   }
 | 
|---|
| 660 | 
 | 
|---|
| 661 | 
 | 
|---|
| 662 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 663 |   // Cas non prevu, on ne doit JAMAIS arriver ici //
 | 
|---|
| 664 |   //////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 665 |   cout<<"TMatrix<T>::Multiply(b) Optimize case not treated... Please report BUG !!! "<<endl;
 | 
|---|
| 666 |   throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) Optimize case not treated... Please report BUG !!! ") );
 | 
|---|
| 667 |   return rm;
 | 
|---|
| 668 | 
 | 
|---|
| 669 | }
 | 
|---|
| 670 | 
 | 
|---|
| 671 | 
 | 
|---|
| 672 | ///////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 673 | #ifdef __CXX_PRAGMA_TEMPLATES__
 | 
|---|
| 674 | #pragma define_template TMatrix<uint_1>
 | 
|---|
| 675 | #pragma define_template TMatrix<uint_2>
 | 
|---|
| 676 | #pragma define_template TMatrix<uint_4>
 | 
|---|
| 677 | #pragma define_template TMatrix<uint_8>
 | 
|---|
| 678 | #pragma define_template TMatrix<int_1>
 | 
|---|
| 679 | #pragma define_template TMatrix<int_2>
 | 
|---|
| 680 | #pragma define_template TMatrix<int_4>
 | 
|---|
| 681 | #pragma define_template TMatrix<int_8>
 | 
|---|
| 682 | #pragma define_template TMatrix<r_4>
 | 
|---|
| 683 | #pragma define_template TMatrix<r_8> 
 | 
|---|
| 684 | #pragma define_template TMatrix< complex<r_4> > 
 | 
|---|
| 685 | #pragma define_template TMatrix< complex<r_8> > 
 | 
|---|
| 686 | #endif
 | 
|---|
| 687 | 
 | 
|---|
| 688 | #if defined(ANSI_TEMPLATES) || defined(GNU_TEMPLATES)
 | 
|---|
| 689 | namespace SOPHYA {
 | 
|---|
| 690 | template class TMatrix<uint_1>;
 | 
|---|
| 691 | template class TMatrix<uint_2>;
 | 
|---|
| 692 | template class TMatrix<uint_4>;
 | 
|---|
| 693 | template class TMatrix<uint_8>;
 | 
|---|
| 694 | template class TMatrix<int_1>;
 | 
|---|
| 695 | template class TMatrix<int_2>;
 | 
|---|
| 696 | template class TMatrix<int_4>;
 | 
|---|
| 697 | template class TMatrix<int_8>;
 | 
|---|
| 698 | template class TMatrix<r_4>;
 | 
|---|
| 699 | template class TMatrix<r_8>;
 | 
|---|
| 700 | template class TMatrix< complex<r_4> >;
 | 
|---|
| 701 | template class TMatrix< complex<r_8> >;
 | 
|---|
| 702 | }
 | 
|---|
| 703 | #endif
 | 
|---|