| 1 | //
 | 
|---|
| 2 | // matrixtest.cc
 | 
|---|
| 3 | //
 | 
|---|
| 4 | // Copyright (C) 1996 Limit Point Systems, Inc.
 | 
|---|
| 5 | //
 | 
|---|
| 6 | // Author: Curtis Janssen <cljanss@limitpt.com>
 | 
|---|
| 7 | // Maintainer: LPS
 | 
|---|
| 8 | //
 | 
|---|
| 9 | // This file is part of the SC Toolkit.
 | 
|---|
| 10 | //
 | 
|---|
| 11 | // The SC Toolkit is free software; you can redistribute it and/or modify
 | 
|---|
| 12 | // it under the terms of the GNU Library General Public License as published by
 | 
|---|
| 13 | // the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
 | 
|---|
| 14 | // any later version.
 | 
|---|
| 15 | //
 | 
|---|
| 16 | // The SC Toolkit is distributed in the hope that it will be useful,
 | 
|---|
| 17 | // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 | 
|---|
| 18 | // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 | 
|---|
| 19 | // GNU Library General Public License for more details.
 | 
|---|
| 20 | //
 | 
|---|
| 21 | // You should have received a copy of the GNU Library General Public License
 | 
|---|
| 22 | // along with the SC Toolkit; see the file COPYING.LIB.  If not, write to
 | 
|---|
| 23 | // the Free Software Foundation, 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
 | 
|---|
| 24 | //
 | 
|---|
| 25 | // The U.S. Government is granted a limited license as per AL 91-7.
 | 
|---|
| 26 | //
 | 
|---|
| 27 | 
 | 
|---|
| 28 | #include <iostream>
 | 
|---|
| 29 | #include <math.h>
 | 
|---|
| 30 | #include <math/scmat/matrix.h>
 | 
|---|
| 31 | #include <math/scmat/blkiter.h>
 | 
|---|
| 32 | #include <math/scmat/elemop.h>
 | 
|---|
| 33 | #include <util/misc/timer.h>
 | 
|---|
| 34 | 
 | 
|---|
| 35 | using namespace std;
 | 
|---|
| 36 | using namespace sc;
 | 
|---|
| 37 | 
 | 
|---|
| 38 | class Prod3: public SCElementOp3 {
 | 
|---|
| 39 |   private:
 | 
|---|
| 40 |   public:
 | 
|---|
| 41 |     void process(SCMatrixBlockIter& i1,
 | 
|---|
| 42 |                  SCMatrixBlockIter& i2,
 | 
|---|
| 43 |                  SCMatrixBlockIter& i3) {
 | 
|---|
| 44 |         for (i1.reset(),i2.reset(),i3.reset();
 | 
|---|
| 45 |              i1;
 | 
|---|
| 46 |              ++i1,++i2,++i3) {
 | 
|---|
| 47 |             i1.set(i2.get()*i3.get());
 | 
|---|
| 48 |           }
 | 
|---|
| 49 |       }
 | 
|---|
| 50 |     int has_side_effects() { return 1; }
 | 
|---|
| 51 | };
 | 
|---|
| 52 | 
 | 
|---|
| 53 | void
 | 
|---|
| 54 | randomize(RefSCMatrix&m)
 | 
|---|
| 55 | {
 | 
|---|
| 56 |   for (int i=0; i<m.rowdim().n(); i++) {
 | 
|---|
| 57 |       for (int j=0; j<m.coldim().n(); j++) {
 | 
|---|
| 58 |           m.set_element(i,j,drand48());
 | 
|---|
| 59 |         }
 | 
|---|
| 60 |     }
 | 
|---|
| 61 | }
 | 
|---|
| 62 | 
 | 
|---|
| 63 | void
 | 
|---|
| 64 | randomize(RefSymmSCMatrix&m)
 | 
|---|
| 65 | {
 | 
|---|
| 66 |   for (int i=0; i<m.dim().n(); i++) {
 | 
|---|
| 67 |       for (int j=0; j<=i; j++) {
 | 
|---|
| 68 |           m.set_element(i,j,drand48());
 | 
|---|
| 69 |         }
 | 
|---|
| 70 |     }
 | 
|---|
| 71 | }
 | 
|---|
| 72 | 
 | 
|---|
| 73 | void
 | 
|---|
| 74 | randomize(RefSCVector&m)
 | 
|---|
| 75 | {
 | 
|---|
| 76 |   for (int i=0; i<m.dim().n(); i++) {
 | 
|---|
| 77 |       m.set_element(i,drand48());
 | 
|---|
| 78 |     }
 | 
|---|
| 79 | }
 | 
|---|
| 80 | 
 | 
|---|
| 81 | // test abstract matrices
 | 
|---|
| 82 | void
 | 
|---|
| 83 | matrixtest(Ref<SCMatrixKit> kit, Ref<KeyVal> keyval,
 | 
|---|
| 84 |            RefSCDimension d1,RefSCDimension d2,RefSCDimension d3,
 | 
|---|
| 85 |            bool have_svd)
 | 
|---|
| 86 | {
 | 
|---|
| 87 |   if (d1.null()) d1 << keyval->describedclassvalue("d1");
 | 
|---|
| 88 |   if (d2.null()) d2 << keyval->describedclassvalue("d2");
 | 
|---|
| 89 |   if (d3.null()) d3 << keyval->describedclassvalue("d3");
 | 
|---|
| 90 | 
 | 
|---|
| 91 |   d1.print();
 | 
|---|
| 92 |   d2.print();
 | 
|---|
| 93 |   d3.print();
 | 
|---|
| 94 | 
 | 
|---|
| 95 |   tim_enter("matrixtest");
 | 
|---|
| 96 |   int i;
 | 
|---|
| 97 |   int j;
 | 
|---|
| 98 | 
 | 
|---|
| 99 |   // seed the random number generator
 | 
|---|
| 100 |   srand48(0);
 | 
|---|
| 101 | 
 | 
|---|
| 102 |   RefSCMatrix a(d1,d2,kit);
 | 
|---|
| 103 |   RefSCMatrix a2(d1,d2,kit);
 | 
|---|
| 104 |   RefSCMatrix a3(d1,d2,kit);
 | 
|---|
| 105 |   RefSCMatrix b(d2,d3,kit);
 | 
|---|
| 106 |   RefSCMatrix c(d1,d3,kit);
 | 
|---|
| 107 | 
 | 
|---|
| 108 |   cout << "a(" << a.nrow() << "," << a.ncol() << ")\n";
 | 
|---|
| 109 | 
 | 
|---|
| 110 |   a.assign(7.0);
 | 
|---|
| 111 |   a2.assign(5.0);
 | 
|---|
| 112 |   a3.assign(3.0);
 | 
|---|
| 113 |   Ref<SCElementOp3> op3 = new Prod3;
 | 
|---|
| 114 |   a.element_op(op3,a2,a3);
 | 
|---|
| 115 |   a.print("a");
 | 
|---|
| 116 |   a2.print("a2");
 | 
|---|
| 117 |   a3.print("a3");
 | 
|---|
| 118 | 
 | 
|---|
| 119 |   /////////////////////////////////
 | 
|---|
| 120 |   
 | 
|---|
| 121 |   RefSymmSCMatrix sa(d3,kit);
 | 
|---|
| 122 |   RefSymmSCMatrix sa2(d3,kit);
 | 
|---|
| 123 |   RefSymmSCMatrix sa3(d3,kit);
 | 
|---|
| 124 | 
 | 
|---|
| 125 |   sa.assign(7.0);
 | 
|---|
| 126 |   sa2.assign(5.0);
 | 
|---|
| 127 |   sa3.assign(3.0);
 | 
|---|
| 128 |   sa.element_op(op3,sa2,sa3);
 | 
|---|
| 129 |   sa.print("sa");
 | 
|---|
| 130 |   sa2.print("sa2");
 | 
|---|
| 131 |   sa3.print("sa3");
 | 
|---|
| 132 | 
 | 
|---|
| 133 |   /////////////////////////////////
 | 
|---|
| 134 |   
 | 
|---|
| 135 |   RefDiagSCMatrix da(d3,kit);
 | 
|---|
| 136 |   RefDiagSCMatrix da2(d3,kit);
 | 
|---|
| 137 |   RefDiagSCMatrix da3(d3,kit);
 | 
|---|
| 138 | 
 | 
|---|
| 139 |   da.assign(7.0);
 | 
|---|
| 140 |   da2.assign(5.0);
 | 
|---|
| 141 |   da3.assign(3.0);
 | 
|---|
| 142 |   da.element_op(op3,da2,da3);
 | 
|---|
| 143 |   da.print("da");
 | 
|---|
| 144 |   da2.print("da2");
 | 
|---|
| 145 |   da3.print("da3");
 | 
|---|
| 146 | 
 | 
|---|
| 147 |   /////////////////////////////////
 | 
|---|
| 148 |   
 | 
|---|
| 149 |   RefSCVector vva(d3,kit);
 | 
|---|
| 150 |   RefSCVector vva2(d3,kit);
 | 
|---|
| 151 |   RefSCVector vva3(d3,kit);
 | 
|---|
| 152 | 
 | 
|---|
| 153 |   vva.assign(7.0);
 | 
|---|
| 154 |   vva2.assign(5.0);
 | 
|---|
| 155 |   vva3.assign(3.0);
 | 
|---|
| 156 |   vva.element_op(op3,vva2,vva3);
 | 
|---|
| 157 |   vva.print("vva");
 | 
|---|
| 158 |   vva2.print("vva2");
 | 
|---|
| 159 |   vva3.print("vva3");
 | 
|---|
| 160 | 
 | 
|---|
| 161 |   ////////////////////////////////
 | 
|---|
| 162 | 
 | 
|---|
| 163 |   a.assign(0.0);
 | 
|---|
| 164 |   b.assign(1.0);
 | 
|---|
| 165 |   c.assign(2.0);
 | 
|---|
| 166 | 
 | 
|---|
| 167 |   a.print("a");
 | 
|---|
| 168 |   b.print("b");
 | 
|---|
| 169 |   c.print("c");
 | 
|---|
| 170 | 
 | 
|---|
| 171 |   tim_enter("mxm");
 | 
|---|
| 172 |   RefSCMatrix d = c * b.t();
 | 
|---|
| 173 |   tim_exit("mxm");
 | 
|---|
| 174 | 
 | 
|---|
| 175 |   d.print("d");
 | 
|---|
| 176 | 
 | 
|---|
| 177 |   RefSCDimension d4; d4 << keyval->describedclassvalue("d4");
 | 
|---|
| 178 |   int nd4 = d4->n();
 | 
|---|
| 179 |   cout << "n4 = " << nd4 << endl;
 | 
|---|
| 180 |   d4.print();
 | 
|---|
| 181 |   RefSCMatrix aaa(d4,d4,kit);
 | 
|---|
| 182 |   RefSCMatrix bbb(d4,d4,kit);
 | 
|---|
| 183 |   aaa.assign(1.0);
 | 
|---|
| 184 |   bbb.assign(2.0);
 | 
|---|
| 185 |   tim_enter("mxm2");
 | 
|---|
| 186 |   RefSCMatrix ccc = aaa*bbb;
 | 
|---|
| 187 |   tim_exit("mxm2");
 | 
|---|
| 188 | 
 | 
|---|
| 189 |   d.print("d later");
 | 
|---|
| 190 | 
 | 
|---|
| 191 |   RefSymmSCMatrix e(d3,kit);
 | 
|---|
| 192 | 
 | 
|---|
| 193 |   e.assign(1.0);
 | 
|---|
| 194 |   e.print("e");
 | 
|---|
| 195 |   e.eigvals().print("e.eigvals()");
 | 
|---|
| 196 |   e.eigvecs().print("e.eigvecs()");
 | 
|---|
| 197 | 
 | 
|---|
| 198 |   RefSymmSCMatrix f(d3,kit);
 | 
|---|
| 199 |   for (i=0; i<d3.n(); i++) {
 | 
|---|
| 200 |       for (j=0; j<=i; j++) {
 | 
|---|
| 201 |           f(i,j) = i + sqrt((double)j);
 | 
|---|
| 202 |         }
 | 
|---|
| 203 |     }
 | 
|---|
| 204 |   f.print("f");
 | 
|---|
| 205 |   f.eigvals().print("f.eigvals()");
 | 
|---|
| 206 |   f.i().print("f.i()");
 | 
|---|
| 207 | 
 | 
|---|
| 208 |   RefSymmSCMatrix h(d3,kit);
 | 
|---|
| 209 |   for (i=0; i<d3.n(); i++) {
 | 
|---|
| 210 |     for (j=0; j<=i; j++) {
 | 
|---|
| 211 |       h(i,j) = f(i,j);
 | 
|---|
| 212 |     }
 | 
|---|
| 213 |   }
 | 
|---|
| 214 |   h.print("h should be equal to f");
 | 
|---|
| 215 | 
 | 
|---|
| 216 |   RefSCMatrix g(d3,d3,kit);
 | 
|---|
| 217 |   for (i=0; i<d3.n(); i++) {
 | 
|---|
| 218 |       for (j=0; j<d3.n(); j++) {
 | 
|---|
| 219 |           if (i>j) g(i,j) = i + sqrt((double)j);
 | 
|---|
| 220 |           else g(i,j) = j + sqrt((double)i);
 | 
|---|
| 221 |         }
 | 
|---|
| 222 |     }
 | 
|---|
| 223 |   g.print("g");
 | 
|---|
| 224 |   g.i().print("g.i()");
 | 
|---|
| 225 |   (g * g.i()).print("g * g.i()");
 | 
|---|
| 226 | 
 | 
|---|
| 227 |   if (have_svd) {
 | 
|---|
| 228 |       g.gi().print("g.gi()");
 | 
|---|
| 229 |       (g * g.gi()).print("g * g.gi()");
 | 
|---|
| 230 |       (g.gi() * g).print("g.gi() * g");
 | 
|---|
| 231 |     }
 | 
|---|
| 232 | 
 | 
|---|
| 233 |   RefSCVector v(d3,kit);
 | 
|---|
| 234 |   for (i=0; i<d3.n(); i++) {
 | 
|---|
| 235 |       v(i) = 1.0/(i+1);
 | 
|---|
| 236 |     }
 | 
|---|
| 237 |   v.print("Vector v");
 | 
|---|
| 238 | 
 | 
|---|
| 239 |   RefSCVector wa(d3,kit);
 | 
|---|
| 240 |   RefSCMatrix ma(d1,d3,kit);
 | 
|---|
| 241 |   randomize(ma);
 | 
|---|
| 242 |   randomize(wa);
 | 
|---|
| 243 |   RefSCVector va = ma * wa;
 | 
|---|
| 244 |   ma.print("Matrix ma");
 | 
|---|
| 245 |   va.print("Vector va");
 | 
|---|
| 246 |   wa.print("Vector wa");
 | 
|---|
| 247 | 
 | 
|---|
| 248 |   if (have_svd) {
 | 
|---|
| 249 |       ma.gi().print("ma.gi()");
 | 
|---|
| 250 |       (ma * ma.gi()).print("ma * ma.gi()");
 | 
|---|
| 251 |       (ma.gi() * ma).print("ma.gi() * ma");
 | 
|---|
| 252 |     }
 | 
|---|
| 253 | 
 | 
|---|
| 254 |   RefSCVector wb(d1,kit);
 | 
|---|
| 255 |   RefSCMatrix mb(d3,d1,kit);
 | 
|---|
| 256 |   randomize(mb);
 | 
|---|
| 257 |   randomize(wb);
 | 
|---|
| 258 |   RefSCVector vb = mb * wb;
 | 
|---|
| 259 |   ma.print("Matrix mb");
 | 
|---|
| 260 |   va.print("Vector vb");
 | 
|---|
| 261 |   wa.print("Vector wb");
 | 
|---|
| 262 | 
 | 
|---|
| 263 |   if (have_svd) {
 | 
|---|
| 264 |       mb.gi().print("mb.gi()");
 | 
|---|
| 265 |       (mb * mb.gi()).print("mb * mb.gi()");
 | 
|---|
| 266 |       (mb.gi() * mb).print("mb.gi() * mb");
 | 
|---|
| 267 |     }
 | 
|---|
| 268 | 
 | 
|---|
| 269 |   RefSymmSCMatrix bmbt(d3,kit);
 | 
|---|
| 270 |   RefSCMatrix redundant_ortho(d2,d3,kit);
 | 
|---|
| 271 |   RefSymmSCMatrix bmbt_fixed(d2,kit);
 | 
|---|
| 272 |   RefSCMatrix bmbt_fix_red(d2,d3,kit);
 | 
|---|
| 273 |   bmbt.assign(0.0);
 | 
|---|
| 274 |   randomize(redundant_ortho);
 | 
|---|
| 275 |   randomize(bmbt_fixed);
 | 
|---|
| 276 |   randomize(bmbt_fix_red);
 | 
|---|
| 277 |   bmbt.accumulate_transform(redundant_ortho.t(), bmbt_fixed);
 | 
|---|
| 278 |   bmbt.print("bmbt");
 | 
|---|
| 279 | 
 | 
|---|
| 280 |   bmbt.assign(0.0);
 | 
|---|
| 281 |   bmbt.accumulate_transform(redundant_ortho, bmbt_fixed,
 | 
|---|
| 282 |                             SCMatrix::TransposeTransform);
 | 
|---|
| 283 |   bmbt.print("bmbt (2)");
 | 
|---|
| 284 | 
 | 
|---|
| 285 |   bmbt.accumulate_symmetric_sum(redundant_ortho.t() * bmbt_fix_red);
 | 
|---|
| 286 |   bmbt.print("bmbt (symmetric_sum)");
 | 
|---|
| 287 | 
 | 
|---|
| 288 |   RefSCMatrix bmbt_test;
 | 
|---|
| 289 |   RefSCMatrix bmbt_fixed_test(d2,d2,kit);
 | 
|---|
| 290 |   for (i=0; i<d2.n(); i++) {
 | 
|---|
| 291 |       for (j=0; j<=i; j++) {
 | 
|---|
| 292 |           bmbt_fixed_test(i,j) = bmbt_fixed(i,j);
 | 
|---|
| 293 |           bmbt_fixed_test(j,i) = bmbt_fixed(i,j);
 | 
|---|
| 294 |         }
 | 
|---|
| 295 |     }
 | 
|---|
| 296 |   RefSCMatrix tmp = redundant_ortho.t() * bmbt_fix_red;
 | 
|---|
| 297 |   bmbt_test =  redundant_ortho.t() * bmbt_fixed_test * redundant_ortho
 | 
|---|
| 298 |              + tmp + tmp.t();
 | 
|---|
| 299 |   bmbt_test.print("bmbt_test");
 | 
|---|
| 300 | 
 | 
|---|
| 301 |   tim_exit("matrixtest");
 | 
|---|
| 302 |   tim_print(0);
 | 
|---|
| 303 | }
 | 
|---|
| 304 | 
 | 
|---|
| 305 | /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 | 
|---|
| 306 | 
 | 
|---|
| 307 | // Local Variables:
 | 
|---|
| 308 | // mode: c++
 | 
|---|
| 309 | // c-file-style: "CLJ"
 | 
|---|
| 310 | // End:
 | 
|---|