1 | // $Id: tmatrix.cc,v 1.39 2010-03-03 20:46:07 ansari 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 | namespace SOPHYA {
|
---|
13 |
|
---|
14 | /*!
|
---|
15 | \class TMatrix
|
---|
16 | \ingroup TArray
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---|
17 |
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---|
18 | The TMatrix class specializes the TArray class for representing
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---|
19 | two dimensional arrays as matrices. Matrix and vector operations,
|
---|
20 | such as matrix multiplication or transposition is implemented.
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---|
21 |
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---|
22 | Sub-matrices, in particular matrix rows and columns can easily and
|
---|
23 | efficiently be extracted and manipulated.
|
---|
24 | It should be noted that a significant memory overhead is associated with
|
---|
25 | small matrices (typically less than 10x10=100 elements).However,
|
---|
26 | higher dimension arrays (3D for examples) can be used to represent large
|
---|
27 | number of small matrices or vectors.
|
---|
28 |
|
---|
29 | \warning Matrix row, column indices (r,c) correspond to array indices
|
---|
30 | (r=jy, c=ix) for CMemoryMapping and to (r=ix, c=jy) for FortranMemoryMapping.
|
---|
31 |
|
---|
32 | \b Matrix is a typedef for double precision floating point matrix ( TMatrix<r_8> ).
|
---|
33 |
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---|
34 | \sa SOPHYA::TArray SOPHYA::TVector
|
---|
35 | \sa SOPHYA::Range SOPHYA::Sequence
|
---|
36 | \sa SOPHYA::MathArray SOPHYA::SimpleMatrixOperation
|
---|
37 |
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---|
38 | The following sample code illustrates vector-matrix multiplication
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---|
39 | and matrix inversion, using simple gauss inversion.
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40 | \code
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---|
41 | #include "array.h"
|
---|
42 | // ....
|
---|
43 | int n = 5; // Size of matrix and vectors here
|
---|
44 | Matrix a(n,n);
|
---|
45 | a = RandomSequence(RandomSequence::Gaussian, 0., 2.5);
|
---|
46 | Vector x(n);
|
---|
47 | x = RegularSequence(1.,3.);
|
---|
48 | Vector b = a*x;
|
---|
49 | cout << " ----- Vector x = \n " << x << endl;
|
---|
50 | cout << " ----- Vector b = a*x = \n " << b << endl;
|
---|
51 | SimpleMatrixOperation<r_8> smo;
|
---|
52 | Matrix inva = smo.Inverse(a);
|
---|
53 | cout << " ----- Matrix Inverse(a) = \n " << inva << endl;
|
---|
54 | cout << " ----- Matrix a*Inverse(a) = \n " << inva*a << endl;
|
---|
55 | cout << " ----- Matrix Inverse(a)*b (=Inv(a)*a*x) = \n " << inva*b << endl;
|
---|
56 | cout << " ----- Matrix x-Inverse(a)*b = (=0 ?)\n " << x-inva*b << endl;
|
---|
57 | \endcode
|
---|
58 |
|
---|
59 | */
|
---|
60 |
|
---|
61 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
62 | //**** Createur, Destructeur
|
---|
63 | //! Default constructor
|
---|
64 | template <class T>
|
---|
65 | TMatrix<T>::TMatrix()
|
---|
66 | // Constructeur par defaut.
|
---|
67 | : TArray<T>()
|
---|
68 | {
|
---|
69 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
70 | }
|
---|
71 |
|
---|
72 | //! constructor of a matrix with r lines et c columns.
|
---|
73 | /*!
|
---|
74 | \param r : number of rows
|
---|
75 | \param c : number of columns
|
---|
76 | \param mm : define the memory mapping type
|
---|
77 | \param fzero : if \b true , set matrix elements to zero
|
---|
78 | \sa ReSize
|
---|
79 | */
|
---|
80 | template <class T>
|
---|
81 | TMatrix<T>::TMatrix(sa_size_t r,sa_size_t c, short mm, bool fzero)
|
---|
82 | // Construit une matrice de r lignes et c colonnes.
|
---|
83 | : TArray<T>()
|
---|
84 | {
|
---|
85 | if ( (r == 0) || (c == 0) )
|
---|
86 | throw ParmError("TMatrix<T>::TMatrix(sa_size_t r,sa_size_t c) NRows or NCols = 0");
|
---|
87 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
88 | ReSize(r, c, mm, fzero);
|
---|
89 | }
|
---|
90 |
|
---|
91 | //! Constructor by copy
|
---|
92 | /*!
|
---|
93 | \warning datas are \b SHARED with \b a.
|
---|
94 | \sa NDataBlock::NDataBlock(const NDataBlock<T>&)
|
---|
95 | */
|
---|
96 | template <class T>
|
---|
97 | TMatrix<T>::TMatrix(const TMatrix<T>& a)
|
---|
98 | // Constructeur par copie
|
---|
99 | : TArray<T>(a)
|
---|
100 | {
|
---|
101 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
102 | UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
|
---|
103 | }
|
---|
104 |
|
---|
105 | //! Constructor by copy
|
---|
106 | /*!
|
---|
107 | \param share : if true, share data. If false copy data
|
---|
108 | */
|
---|
109 | template <class T>
|
---|
110 | TMatrix<T>::TMatrix(const TMatrix<T>& a, bool share)
|
---|
111 | // Constructeur par copie avec possibilite de forcer le partage ou non.
|
---|
112 | : TArray<T>(a, share)
|
---|
113 | {
|
---|
114 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
115 | UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
|
---|
116 | }
|
---|
117 |
|
---|
118 | //! Constructor of a matrix from a TArray \b a
|
---|
119 | /*!
|
---|
120 | \param a : TArray to be copied or shared
|
---|
121 | \param share : if true, share data. If false copy data
|
---|
122 | */
|
---|
123 | template <class T>
|
---|
124 | TMatrix<T>::TMatrix(const TArray<T>& a, bool share)
|
---|
125 | : TArray<T>(a, share)
|
---|
126 | {
|
---|
127 | if (a.NbDimensions() > 2)
|
---|
128 | throw SzMismatchError("TMatrix<T>::TMatrix(const TArray<T>& a, ...) a.NbDimensions()>2");
|
---|
129 | if (a.NbDimensions() == 1) {
|
---|
130 | size_[1] = 1;
|
---|
131 | step_[1] = size_[0]*step_[0];
|
---|
132 | ndim_ = 2;
|
---|
133 | }
|
---|
134 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
135 | UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
|
---|
136 | }
|
---|
137 |
|
---|
138 | //! Constructor of a matrix from a TArray \b a , with a different data type
|
---|
139 | template <class T>
|
---|
140 | TMatrix<T>::TMatrix(const BaseArray& a)
|
---|
141 | : TArray<T>()
|
---|
142 | {
|
---|
143 | arrtype_ = 1; // Type = Matrix
|
---|
144 | UpdateMemoryMapping(a, SameMemoryMapping);
|
---|
145 | SetBA(a);
|
---|
146 | }
|
---|
147 |
|
---|
148 |
|
---|
149 |
|
---|
150 | //! Destructor
|
---|
151 | template <class T>
|
---|
152 | TMatrix<T>::~TMatrix()
|
---|
153 | {
|
---|
154 | }
|
---|
155 |
|
---|
156 | //! Set matrix equal to \b a and return *this
|
---|
157 | /*!
|
---|
158 | \warning Datas are copied (cloned) from \b a.
|
---|
159 | \sa NDataBlock::operator=(const NDataBlock<T>&)
|
---|
160 | */
|
---|
161 | template <class T>
|
---|
162 | TArray<T>& TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a)
|
---|
163 | {
|
---|
164 | if (a.NbDimensions() > 2)
|
---|
165 | throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) a.NbDimensions() > 2");
|
---|
166 | if ((arrtype_ == 2) && (a.NbDimensions() > 1) && (a.Size(0) > 1) && (a.Size(1) > 1) )
|
---|
167 | throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) Size(0,1)>1 for Vector");
|
---|
168 | TArray<T>::Set(a);
|
---|
169 | if (NbDimensions() == 1) {
|
---|
170 | size_[1] = 1;
|
---|
171 | step_[1] = size_[0]*step_[0];
|
---|
172 | ndim_ = 2;
|
---|
173 | }
|
---|
174 | UpdateMemoryMapping(*this, SameMemoryMapping);
|
---|
175 | return(*this);
|
---|
176 | }
|
---|
177 |
|
---|
178 | template <class T>
|
---|
179 | TArray<T>& TMatrix<T>::SetBA(const BaseArray& a)
|
---|
180 | {
|
---|
181 | if (a.NbDimensions() > 2)
|
---|
182 | throw SzMismatchError("TMatrix<T>::SetBA(const BaseArray& a) a.NbDimensions() > 2");
|
---|
183 | if ((arrtype_ == 2) && (a.NbDimensions() > 1) && (a.Size(0) > 1) && (a.Size(1) > 1) )
|
---|
184 | throw SzMismatchError("TMatrix<T>::Set(const TArray<T>& a) Size(0,1)>1 for Vector");
|
---|
185 | TArray<T>::SetBA(a);
|
---|
186 | if (NbDimensions() == 1) {
|
---|
187 | size_[1] = 1;
|
---|
188 | step_[1] = size_[0]*step_[0];
|
---|
189 | ndim_ = 2;
|
---|
190 | }
|
---|
191 | UpdateMemoryMapping(*this, SameMemoryMapping);
|
---|
192 | return(*this);
|
---|
193 | }
|
---|
194 |
|
---|
195 |
|
---|
196 |
|
---|
197 | //! Resize the matrix
|
---|
198 | /*!
|
---|
199 | \param r : number of rows
|
---|
200 | \param c : number of columns
|
---|
201 | \param mm : define the memory mapping type
|
---|
202 | (SameMemoryMapping,CMemoryMapping
|
---|
203 | ,FortranMemoryMapping,DefaultMemoryMapping)
|
---|
204 | \param fzero : if \b true , set matrix elements to zero
|
---|
205 | */
|
---|
206 | template <class T>
|
---|
207 | void TMatrix<T>::ReSize(sa_size_t r, sa_size_t c, short mm, bool fzero)
|
---|
208 | {
|
---|
209 | if(r==0||c==0)
|
---|
210 | throw(SzMismatchError("TMatrix::ReSize r or c==0 "));
|
---|
211 | if ((arrtype_ == 2) && (r > 1) && (c > 1))
|
---|
212 | throw(SzMismatchError("TMatrix::ReSize r>1&&c>1 for Vector "));
|
---|
213 | sa_size_t size[BASEARRAY_MAXNDIMS];
|
---|
214 | for(int_4 kk=0; kk<BASEARRAY_MAXNDIMS; kk++) size[kk] = 0;
|
---|
215 | if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
216 | else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) )
|
---|
217 | mm = GetDefaultMemoryMapping();
|
---|
218 | if (mm == CMemoryMapping) {
|
---|
219 | size[0] = c; size[1] = r;
|
---|
220 | }
|
---|
221 | else {
|
---|
222 | size[0] = r; size[1] = c;
|
---|
223 | }
|
---|
224 | TArray<T>::ReSize(2, size, 1, fzero);
|
---|
225 | UpdateMemoryMapping(mm);
|
---|
226 | }
|
---|
227 |
|
---|
228 | //! Re-allocate space for the matrix
|
---|
229 | /*!
|
---|
230 | \param r : number of rows
|
---|
231 | \param c : number of columns
|
---|
232 | \param mm : define the memory mapping type
|
---|
233 | \param force : if true re-allocation is forced, if not it occurs
|
---|
234 | only if the required space is greater than the old one.
|
---|
235 | \sa ReSize
|
---|
236 | */
|
---|
237 | template <class T>
|
---|
238 | void TMatrix<T>::Realloc(sa_size_t r,sa_size_t c, short mm, bool force)
|
---|
239 | {
|
---|
240 | if(r==0||c==0)
|
---|
241 | throw(SzMismatchError("TMatrix::Realloc r or c==0 "));
|
---|
242 | if ((arrtype_ == 2) && (r > 1) && (c > 1))
|
---|
243 | throw(SzMismatchError("TMatrix::Realloc r>1&&c>1 for Vector "));
|
---|
244 | sa_size_t size[BASEARRAY_MAXNDIMS];
|
---|
245 | for(int_4 kk=0; kk<BASEARRAY_MAXNDIMS; kk++) size[kk] = 0;
|
---|
246 | if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
247 | else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) )
|
---|
248 | mm = GetDefaultMemoryMapping();
|
---|
249 | if (mm == CMemoryMapping) {
|
---|
250 | size[0] = c; size[1] = r;
|
---|
251 | }
|
---|
252 | else {
|
---|
253 | size[0] = r; size[1] = c;
|
---|
254 | }
|
---|
255 | TArray<T>::Realloc(2, size, 1, force);
|
---|
256 | UpdateMemoryMapping(mm);
|
---|
257 | }
|
---|
258 |
|
---|
259 | // $CHECK$ Reza 03/2000 Doit-on declarer cette methode const ?
|
---|
260 | //! Return a submatrix define by \b Range \b rline and \b rcol
|
---|
261 | template <class T>
|
---|
262 | TMatrix<T> TMatrix<T>::SubMatrix(Range rline, Range rcol) const
|
---|
263 | {
|
---|
264 | Range rx=Range::first();
|
---|
265 | Range ry=Range::first();
|
---|
266 | short mm = GetMemoryMapping();
|
---|
267 | if (mm == CMemoryMapping) { rx = rcol; ry = rline; }
|
---|
268 | else { ry = rcol; rx = rline; }
|
---|
269 | TMatrix sm(SubArray(rx, ry, Range::first(), Range::first(), Range::first(), false), true);
|
---|
270 | sm.UpdateMemoryMapping(mm);
|
---|
271 | return(sm);
|
---|
272 | }
|
---|
273 |
|
---|
274 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
275 | // Transposition
|
---|
276 | //! Transpose matrix in place, by changing the memory mapping
|
---|
277 | template <class T>
|
---|
278 | TMatrix<T>& TMatrix<T>::TransposeSelf()
|
---|
279 | {
|
---|
280 | short vt = (marowi_ == veceli_) ? ColumnVector : RowVector;
|
---|
281 | int_4 rci = macoli_;
|
---|
282 | macoli_ = marowi_;
|
---|
283 | marowi_ = rci;
|
---|
284 | veceli_ = (vt == ColumnVector ) ? marowi_ : macoli_;
|
---|
285 | return(*this);
|
---|
286 | }
|
---|
287 |
|
---|
288 |
|
---|
289 | //! Returns the transpose of the original matrix.
|
---|
290 | /*!
|
---|
291 | The data is shared between the two matrices
|
---|
292 | \return return a new matrix
|
---|
293 | */
|
---|
294 | template <class T>
|
---|
295 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Transpose() const
|
---|
296 | {
|
---|
297 | TMatrix<T> tm(*this);
|
---|
298 | tm.TransposeSelf();
|
---|
299 | return tm;
|
---|
300 | }
|
---|
301 |
|
---|
302 | //! Returns a new matrix, corresponding to the transpose of the original matrix
|
---|
303 | /*!
|
---|
304 | \param mm : define the memory mapping type
|
---|
305 | (SameMemoryMapping,CMemoryMapping,FortranMemoryMapping)
|
---|
306 | \return return a new matrix
|
---|
307 | */
|
---|
308 | template <class T>
|
---|
309 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Transpose(short mm) const
|
---|
310 | {
|
---|
311 | if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
312 | TMatrix<T> tm(NCols(), NRows(), mm);
|
---|
313 | for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++)
|
---|
314 | for(sa_size_t j=0; j<NCols(); j++)
|
---|
315 | tm(j,i) = (*this)(i,j);
|
---|
316 | return tm;
|
---|
317 | }
|
---|
318 |
|
---|
319 | //! Rearrange data in memory according to \b mm
|
---|
320 | /*!
|
---|
321 | \param mm : define the memory mapping type
|
---|
322 | (SameMemoryMapping,CMemoryMapping,FortranMemoryMapping)
|
---|
323 | \warning If identical, return a matrix that share the datas
|
---|
324 | */
|
---|
325 | template <class T>
|
---|
326 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Rearrange(short mm) const
|
---|
327 | {
|
---|
328 | if ( mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
329 | else if ( (mm != CMemoryMapping) && (mm != FortranMemoryMapping) )
|
---|
330 | mm = GetDefaultMemoryMapping();
|
---|
331 |
|
---|
332 | if (mm == GetMemoryMapping())
|
---|
333 | return (TMatrix<T>(*this, true));
|
---|
334 |
|
---|
335 | TMatrix<T> tm(NRows(), NCols(), mm);
|
---|
336 | for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++)
|
---|
337 | for(sa_size_t j=0; j<NCols(); j++)
|
---|
338 | tm(i,j) = (*this)(i,j);
|
---|
339 | return tm;
|
---|
340 | }
|
---|
341 |
|
---|
342 | //! Set the matrix to the identity matrix \b imx
|
---|
343 | template <class T>
|
---|
344 | TMatrix<T>& TMatrix<T>::SetIdentity(IdentityMatrix imx)
|
---|
345 | {
|
---|
346 | if (ndim_ == 0) {
|
---|
347 | sa_size_t sz = imx.Size();
|
---|
348 | if (sz < 1) sz = 1;
|
---|
349 | ReSize(sz, sz);
|
---|
350 | }
|
---|
351 | T diag = (T)imx.Diag();
|
---|
352 | if (NRows() != NCols())
|
---|
353 | throw SzMismatchError("TMatrix::operator= (IdentityMatrix) NRows() != NCols()") ;
|
---|
354 | *this = (T) 0;
|
---|
355 | for(sa_size_t i=0; i<NRows(); i++) (*this)(i,i) = diag;
|
---|
356 |
|
---|
357 | return (*this);
|
---|
358 | }
|
---|
359 |
|
---|
360 |
|
---|
361 |
|
---|
362 | ////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
363 | //**** Impression
|
---|
364 | //! Return info on number of rows, column and type \b T
|
---|
365 | template <class T>
|
---|
366 | string TMatrix<T>::InfoString() const
|
---|
367 | {
|
---|
368 | string rs = "TMatrix<";
|
---|
369 | rs += typeid(T).name();
|
---|
370 | char buff[64];
|
---|
371 | sprintf(buff, ">(NRows=%ld, NCols=%ld)", (long)NRows(), (long)NCols());
|
---|
372 | rs += buff;
|
---|
373 | return(rs);
|
---|
374 | }
|
---|
375 |
|
---|
376 | //! Print matrix
|
---|
377 | /*!
|
---|
378 | \param os : output stream
|
---|
379 | \param maxprt : maximum numer of print
|
---|
380 | \param si : if true, display attached DvList
|
---|
381 | \param ascd : if true, suppresses the display of line numbers,
|
---|
382 | suitable for ascii dump format.
|
---|
383 | \sa SetMaxPrint
|
---|
384 | */
|
---|
385 | template <class T>
|
---|
386 | void TMatrix<T>::Print(ostream& os, sa_size_t maxprt, bool si, bool ascd) const
|
---|
387 | {
|
---|
388 | if (maxprt < 0) maxprt = max_nprt_;
|
---|
389 | sa_size_t npr = 0;
|
---|
390 |
|
---|
391 | // keep stream's io flags
|
---|
392 | // ios_base::fmtflags ioflg = os.flags(); compil pas sur OSF-cxx
|
---|
393 | // os << right ; compile pas sur OSF-cxx
|
---|
394 |
|
---|
395 | Show(os, si);
|
---|
396 | if (ndim_ < 1) return;
|
---|
397 | // Calcul de la largeur d'impression pour chaque element
|
---|
398 | int fprtw = os.precision()+7;
|
---|
399 | int prtw = 5;
|
---|
400 |
|
---|
401 | if ( (typeid(T) == typeid( int_4 )) || (typeid(T) == typeid( uint_4 )) ) prtw = 8;
|
---|
402 | else if ( (typeid(T) == typeid( int_8 )) || (typeid(T) == typeid( uint_8 )) ) prtw = 11;
|
---|
403 | else if ( typeid(T) == typeid( r_4 ) ) prtw = fprtw;
|
---|
404 | else if ( typeid(T) == typeid( r_8 ) ) prtw = fprtw;
|
---|
405 | else if ( typeid(T) == typeid(complex<r_4>) ) prtw = fprtw;
|
---|
406 | else if ( typeid(T) == typeid(complex<r_8>) ) prtw = fprtw;
|
---|
407 |
|
---|
408 | sa_size_t kc,kr;
|
---|
409 | for(kr=0; kr<size_[marowi_]; kr++) {
|
---|
410 | if ( (size_[marowi_] > 1) && (size_[macoli_] > 10) && !ascd)
|
---|
411 | os << "----- Line= " << kr << endl;
|
---|
412 | for(kc=0; kc<size_[macoli_]; kc++) {
|
---|
413 | if(kc > 0) os << " ";
|
---|
414 | os << setw(prtw) << (*this)(kr, kc); npr++;
|
---|
415 | if (npr >= (sa_size_t) maxprt) {
|
---|
416 | if (npr < totsize_) os << "\n .... " << endl; return;
|
---|
417 | }
|
---|
418 | }
|
---|
419 | os << endl;
|
---|
420 | }
|
---|
421 | os << endl;
|
---|
422 | //compile pas sur OSF-cxx os.flags(ioflg); // reset stream io flags
|
---|
423 | }
|
---|
424 |
|
---|
425 | //////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
426 | /////////////// Multiplication matricielle ///////////////
|
---|
427 | //////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
428 |
|
---|
429 | //! Return the matrix product C = (*this)*B
|
---|
430 | /*!
|
---|
431 | \param mm : define the memory mapping type for the return matrix
|
---|
432 | */
|
---|
433 | ////////////// Routine de base sans optimisation //////////////
|
---|
434 | /*
|
---|
435 | template <class T>
|
---|
436 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Multiply(const TMatrix<T>& b, short mm) const
|
---|
437 | {
|
---|
438 | if (NCols() != b.NRows())
|
---|
439 | throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) NCols() != b.NRows() ") );
|
---|
440 | if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
441 | TMatrix<T> rm(NRows(), b.NCols(), mm);
|
---|
442 |
|
---|
443 | const T * pea;
|
---|
444 | const T * peb;
|
---|
445 | T sum;
|
---|
446 | sa_size_t r,c,k;
|
---|
447 | sa_size_t stepa = Step(ColsKA());
|
---|
448 | sa_size_t stepb = b.Step(b.RowsKA());
|
---|
449 | // Calcul de C=rm = A*B (A=*this)
|
---|
450 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) // Boucle sur les lignes de A
|
---|
451 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
452 | sum = 0;
|
---|
453 | pea = &((*this)(r,0)); // 1er element de la ligne r de A
|
---|
454 | peb = &(b(0,c)); // 1er element de la colonne c de B
|
---|
455 | for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k*stepa]*peb[k*stepb];
|
---|
456 | rm(r,c) = sum;
|
---|
457 | }
|
---|
458 |
|
---|
459 | return rm;
|
---|
460 | }
|
---|
461 | */
|
---|
462 |
|
---|
463 | ////////////// Routine optimisee //////////////
|
---|
464 | template <class T>
|
---|
465 | TMatrix<T> TMatrix<T>::Multiply(const TMatrix<T>& b, short mm) const
|
---|
466 | // Calcul de C= rm = A*B (A=*this)
|
---|
467 | // Remember: C-like matrices are column packed
|
---|
468 | // Fortan-like matrices are line packed
|
---|
469 | {
|
---|
470 | if (NCols() != b.NRows())
|
---|
471 | throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) NCols() != b.NRows() ") );
|
---|
472 |
|
---|
473 | // Commentaire: pas de difference de vitesse notable selon le mapping de la matrice produit "rm"
|
---|
474 | if (mm == SameMemoryMapping) mm = GetMemoryMapping();
|
---|
475 | TMatrix<T> rm(NRows(), b.NCols(), mm);
|
---|
476 |
|
---|
477 | // Les "steps" pour l'adressage des colonnes de A et des lignes de B
|
---|
478 | sa_size_t stepa = Step(ColsKA());
|
---|
479 | sa_size_t stepb = b.Step(b.RowsKA());
|
---|
480 |
|
---|
481 | // Taille totale des matrices A et B
|
---|
482 | size_t totsiza = this->DataBlock().Size();
|
---|
483 | size_t totsizb = b.DataBlock().Size();
|
---|
484 |
|
---|
485 |
|
---|
486 | ///////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
487 | // On decide si on optimise ou non selon les dimensions de A et B //
|
---|
488 | // (il semble que optimiser ou non ne degrade pas //
|
---|
489 | // beaucoup la vitesse pour les petites matrices) //
|
---|
490 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
491 |
|
---|
492 | uint_2 popt = GetMatProdOpt();
|
---|
493 | bool no_optim = false; // optimization demandee par default
|
---|
494 | if( (popt&(uint_2)1) == 0 ) { // pas d'optimization explicitement demande
|
---|
495 | no_optim = true;
|
---|
496 | } else if( (popt&(uint_2)2) == 0 ) { // pas d'optimization forcee, la methode decide
|
---|
497 | // On part sur une disponibilite dans le cache processeur de 100 ko
|
---|
498 | // (A et B peuvent etre stoquees dans le cache)
|
---|
499 | if((totsiza+totsizb)*sizeof(T)<100000) no_optim = true;
|
---|
500 | }
|
---|
501 |
|
---|
502 | sa_size_t r,c,k;
|
---|
503 | T sum;
|
---|
504 | const T * pe;
|
---|
505 |
|
---|
506 |
|
---|
507 | /////////////////////////////////
|
---|
508 | // Pas d'optimisation demandee //
|
---|
509 | /////////////////////////////////
|
---|
510 |
|
---|
511 | if( no_optim ) {
|
---|
512 | //cout<<"no_optim("<<no_optim<<") "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
513 | const T * pea;
|
---|
514 | const T * peb;
|
---|
515 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
516 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
517 | sum = 0;
|
---|
518 | pea = &((*this)(r,0));
|
---|
519 | peb = &(b(0,c));
|
---|
520 | // On gagne un peu en remplacant "pea[k*stepa]" par "pea+=stepa" pour les grosses matrices
|
---|
521 | //for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k*stepa]*peb[k*stepb];
|
---|
522 | for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += (*pea)*(*peb); pea+=stepa; peb+=stepb;}
|
---|
523 | rm(r,c) = sum;
|
---|
524 | }
|
---|
525 | }
|
---|
526 | return rm;
|
---|
527 | }
|
---|
528 |
|
---|
529 |
|
---|
530 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
531 | // A.col est packed et B.row est packed (on a interet a optimiser quand meme) //
|
---|
532 | //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
533 |
|
---|
534 | if(stepa==1 && stepb==1) {
|
---|
535 | //cout<<"A.col packed && B.row packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
536 | T * pea = new T[NCols()];
|
---|
537 | const T * peb;
|
---|
538 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
539 | pe = &((*this)(r,0));
|
---|
540 | for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *(pe++);}
|
---|
541 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
542 | sum = 0;
|
---|
543 | peb = &(b(0,c));
|
---|
544 | for(k=0; k<NCols(); k++) sum += *(peb++)*pea[k];
|
---|
545 | rm(r,c) = sum;
|
---|
546 | }
|
---|
547 | }
|
---|
548 | delete [] pea;
|
---|
549 | return rm;
|
---|
550 | }
|
---|
551 |
|
---|
552 |
|
---|
553 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
554 | // A.col est packed et B.row n'est pas packed //
|
---|
555 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
556 |
|
---|
557 | if(stepa==1 && stepb!=1) {
|
---|
558 | //cout<<"A.col packed && B.row not packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
559 | const T * pea;
|
---|
560 | T * peb = new T[NCols()];
|
---|
561 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
562 | pe = &(b(0,c));
|
---|
563 | for(k=0; k<NCols(); k++) {peb[k] = *pe; pe+=stepb;}
|
---|
564 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
565 | sum = 0;
|
---|
566 | pea = &((*this)(r,0));
|
---|
567 | for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k]*peb[k];
|
---|
568 | rm(r,c) = sum;
|
---|
569 | }
|
---|
570 | }
|
---|
571 | delete [] peb;
|
---|
572 | return rm;
|
---|
573 | }
|
---|
574 |
|
---|
575 |
|
---|
576 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
577 | // A.col n'est pas packed et B.row est packed //
|
---|
578 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
579 |
|
---|
580 | if(stepa!=1 && stepb==1) {
|
---|
581 | //cout<<"A.col not packed && B.row packed "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
582 | T * pea = new T[NCols()];
|
---|
583 | const T * peb;
|
---|
584 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
585 | pe = &((*this)(r,0));
|
---|
586 | for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *pe; pe+=stepa;}
|
---|
587 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
588 | sum = 0;
|
---|
589 | peb = &(b(0,c));
|
---|
590 | for(k=0; k<NCols(); k++) sum += pea[k]*peb[k];
|
---|
591 | rm(r,c) = sum;
|
---|
592 | }
|
---|
593 | }
|
---|
594 | delete [] pea;
|
---|
595 | return rm;
|
---|
596 | }
|
---|
597 |
|
---|
598 |
|
---|
599 | ////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
600 | // A.col n'est pas packed et B.row n'est pas packed //
|
---|
601 | ////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
602 |
|
---|
603 | //---- On demande l'optimization par copie d'une des matrices
|
---|
604 |
|
---|
605 | if( (popt&(uint_2)4) ) {
|
---|
606 | // On copie la plus petite
|
---|
607 | if(totsiza<totsizb) { // on copie A
|
---|
608 | //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> copy A to optimize "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
609 | // Acopy doit etre C-like pour etre column-packed
|
---|
610 | TMatrix<T> acopy(NRows(),NCols(),BaseArray::CMemoryMapping);
|
---|
611 | acopy = *this;
|
---|
612 | rm = acopy.Multiply(b,mm);
|
---|
613 | } else { // on copie B
|
---|
614 | //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> copy B to optimize "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
615 | // Bcopy doit etre Fortran-like pour etre column-packed
|
---|
616 | TMatrix<T> bcopy(b.NRows(),b.NCols(),BaseArray::FortranMemoryMapping);
|
---|
617 | bcopy = b;
|
---|
618 | rm = Multiply(bcopy,mm);
|
---|
619 | }
|
---|
620 | return rm;
|
---|
621 | }
|
---|
622 |
|
---|
623 | //---- stepb>stepa
|
---|
624 |
|
---|
625 | if(stepa!=1 && stepb!=1 && stepb>stepa) {
|
---|
626 | //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> optimize on B "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
627 | const T * pea;
|
---|
628 | T * peb = new T[NCols()];
|
---|
629 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
630 | pe = &(b(0,c));
|
---|
631 | for(k=0; k<NCols(); k++) {peb[k] = *pe; pe+=stepb;}
|
---|
632 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
633 | sum = 0;
|
---|
634 | pea = &((*this)(r,0));
|
---|
635 | for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += (*pea)*peb[k]; pea+=stepa;}
|
---|
636 | rm(r,c) = sum;
|
---|
637 | }
|
---|
638 | }
|
---|
639 | delete [] peb;
|
---|
640 | return rm;
|
---|
641 | }
|
---|
642 |
|
---|
643 | //---- stepa>=stepb
|
---|
644 |
|
---|
645 | if(stepa!=1 && stepb!=1) {
|
---|
646 | //cout<<"A.col not packed && B.row not packed ==> optimize on A "<<stepa<<" "<<stepb<<endl;
|
---|
647 | T * pea = new T[NCols()];
|
---|
648 | const T * peb;
|
---|
649 | for(r=0; r<rm.NRows(); r++) { // Boucle sur les lignes de A
|
---|
650 | pe = &((*this)(r,0));
|
---|
651 | for(k=0; k<NCols(); k++) {pea[k] = *pe; pe+=stepa;}
|
---|
652 | for(c=0; c<rm.NCols(); c++) { // Boucle sur les colonnes de B
|
---|
653 | sum = 0;
|
---|
654 | peb = &(b(0,c));
|
---|
655 | for(k=0; k<NCols(); k++) {sum += pea[k]*(*peb); peb+=stepb;}
|
---|
656 | rm(r,c) = sum;
|
---|
657 | }
|
---|
658 | }
|
---|
659 | delete [] pea;
|
---|
660 | return rm;
|
---|
661 | }
|
---|
662 |
|
---|
663 |
|
---|
664 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
665 | // Cas non prevu, on ne doit JAMAIS arriver ici //
|
---|
666 | //////////////////////////////////////////////////
|
---|
667 | cout<<"TMatrix<T>::Multiply(b) Optimize case not treated... Please report BUG !!! "<<endl;
|
---|
668 | throw(SzMismatchError("TMatrix<T>::Multiply(b) Optimize case not treated... Please report BUG !!! ") );
|
---|
669 | return rm;
|
---|
670 |
|
---|
671 | }
|
---|
672 |
|
---|
673 |
|
---|
674 | ///////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
675 | #ifdef __CXX_PRAGMA_TEMPLATES__
|
---|
676 | #pragma define_template TMatrix<uint_1>
|
---|
677 | #pragma define_template TMatrix<uint_2>
|
---|
678 | #pragma define_template TMatrix<uint_4>
|
---|
679 | #pragma define_template TMatrix<uint_8>
|
---|
680 | #pragma define_template TMatrix<int_1>
|
---|
681 | #pragma define_template TMatrix<int_2>
|
---|
682 | #pragma define_template TMatrix<int_4>
|
---|
683 | #pragma define_template TMatrix<int_8>
|
---|
684 | #pragma define_template TMatrix<r_4>
|
---|
685 | #pragma define_template TMatrix<r_8>
|
---|
686 | #pragma define_template TMatrix< complex<r_4> >
|
---|
687 | #pragma define_template TMatrix< complex<r_8> >
|
---|
688 | #ifdef SO_LDBLE128
|
---|
689 | #pragma define_template TMatrix<r_16>
|
---|
690 | #pragma define_template TMatrix< complex<r_16> >
|
---|
691 | #endif
|
---|
692 | #endif
|
---|
693 |
|
---|
694 | #if defined(ANSI_TEMPLATES) || defined(GNU_TEMPLATES)
|
---|
695 | template class TMatrix<uint_1>;
|
---|
696 | template class TMatrix<uint_2>;
|
---|
697 | template class TMatrix<uint_4>;
|
---|
698 | template class TMatrix<uint_8>;
|
---|
699 | template class TMatrix<int_1>;
|
---|
700 | template class TMatrix<int_2>;
|
---|
701 | template class TMatrix<int_4>;
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702 | template class TMatrix<int_8>;
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703 | template class TMatrix<r_4>;
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704 | template class TMatrix<r_8>;
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705 | template class TMatrix< complex<r_4> >;
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706 | template class TMatrix< complex<r_8> >;
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707 | #ifdef SO_LDBLE128
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708 | template class TMatrix<r_16>;
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709 | template class TMatrix< complex<r_16> >;
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710 | #endif
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711 | #endif
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712 |
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713 | } // FIN namespace SOPHYA
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