| 1 | //$$jacobi.cpp                           jacobi eigenvalue analysis | 
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| 3 | // Copyright (C) 1991,2,3,4: R B Davies | 
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| 6 | //#define WANT_STREAM | 
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| 9 | #define WANT_MATH | 
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| 11 | #include "include.h" | 
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| 12 | #include "newmatap.h" | 
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| 13 | #include "precisio.h" | 
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| 14 | #include "newmatrm.h" | 
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| 16 | #ifdef use_namespace | 
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| 17 | namespace NEWMAT { | 
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| 18 | #endif | 
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| 20 | #ifdef DO_REPORT | 
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| 21 | #define REPORT { static ExeCounter ExeCount(__LINE__,18); ++ExeCount; } | 
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| 22 | #else | 
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| 23 | #define REPORT {} | 
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| 24 | #endif | 
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| 25 |  | 
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| 26 |  | 
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| 27 | void Jacobi(const SymmetricMatrix& X, DiagonalMatrix& D, SymmetricMatrix& A, | 
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| 28 |    Matrix& V, bool eivec) | 
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| 29 | { | 
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| 30 |    Real epsilon = FloatingPointPrecision::Epsilon(); | 
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| 31 |    Tracer et("Jacobi"); | 
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| 32 |    REPORT | 
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| 33 |    int n = X.Nrows(); DiagonalMatrix B(n), Z(n); D.ReSize(n); A = X; | 
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| 34 |    if (eivec) { REPORT V.ReSize(n,n); D = 1.0; V = D; } | 
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| 35 |    B << A; D = B; Z = 0.0; A.Inject(Z); | 
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| 36 |    bool converged = false; | 
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| 37 |    for (int i=1; i<=50; i++) | 
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| 38 |    { | 
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| 39 |       Real sm=0.0; Real* a = A.Store(); int p = A.Storage(); | 
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| 40 |       while (p--) sm += fabs(*a++);            // have previously zeroed diags | 
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| 41 |       if (sm==0.0) { REPORT converged = true; break; } | 
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| 42 |       Real tresh = (i<4) ? 0.2 * sm / square(n) : 0.0; a = A.Store(); | 
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| 43 |       for (p = 0; p < n; p++) | 
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| 44 |       { | 
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| 45 |          Real* ap1 = a + (p*(p+1))/2; | 
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| 46 |          Real& zp = Z.element(p); Real& dp = D.element(p); | 
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| 47 |          for (int q = p+1; q < n; q++) | 
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| 48 |          { | 
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| 49 |             Real* ap = ap1; Real* aq = a + (q*(q+1))/2; | 
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| 50 |             Real& zq = Z.element(q); Real& dq = D.element(q); | 
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| 51 |             Real& apq = A.element(q,p); | 
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| 52 |             Real g = 100 * fabs(apq); Real adp = fabs(dp); Real adq = fabs(dq); | 
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| 53 |  | 
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| 54 |             if (i>4 && g < epsilon*adp && g < epsilon*adq) { REPORT apq = 0.0; } | 
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| 55 |             else if (fabs(apq) > tresh) | 
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| 56 |             { | 
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| 57 |                REPORT | 
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| 58 |                Real t; Real h = dq - dp; Real ah = fabs(h); | 
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| 59 |                if (g < epsilon*ah) { REPORT t = apq / h; } | 
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| 60 |                else | 
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| 61 |                { | 
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| 62 |                   REPORT | 
|---|
| 63 |                   Real theta = 0.5 * h / apq; | 
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| 64 |                   t = 1.0 / ( fabs(theta) + sqrt(1.0 + square(theta)) ); | 
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| 65 |                   if (theta<0.0) { REPORT t = -t; } | 
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| 66 |                } | 
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| 67 |                Real c = 1.0 / sqrt(1.0 + square(t)); Real s = t * c; | 
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| 68 |                Real tau = s / (1.0 + c); h = t * apq; | 
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| 69 |                zp -= h; zq += h; dp -= h; dq += h; apq = 0.0; | 
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| 70 |                int j = p; | 
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| 71 |                while (j--) | 
|---|
| 72 |                { | 
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| 73 |                   g = *ap; h = *aq; | 
|---|
| 74 |                   *ap++ = g-s*(h+g*tau); *aq++ = h+s*(g-h*tau); | 
|---|
| 75 |                } | 
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| 76 |                int ip = p+1; j = q-ip; ap += ip++; aq++; | 
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| 77 |                while (j--) | 
|---|
| 78 |                { | 
|---|
| 79 |                   g = *ap; h = *aq; | 
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| 80 |                   *ap = g-s*(h+g*tau); *aq++ = h+s*(g-h*tau); | 
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| 81 |                   ap += ip++; | 
|---|
| 82 |                } | 
|---|
| 83 |                if (q < n-1)             // last loop is non-empty | 
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| 84 |                { | 
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| 85 |                   int iq = q+1; j = n-iq; ap += ip++; aq += iq++; | 
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| 86 |                   for (;;) | 
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| 87 |                   { | 
|---|
| 88 |                      g = *ap; h = *aq; | 
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| 89 |                      *ap = g-s*(h+g*tau); *aq = h+s*(g-h*tau); | 
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| 90 |                      if (!(--j)) break; | 
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| 91 |                      ap += ip++; aq += iq++; | 
|---|
| 92 |                   } | 
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| 93 |                } | 
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| 94 |                if (eivec) | 
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| 95 |                { | 
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| 96 |                   REPORT | 
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| 97 |                   RectMatrixCol VP(V,p); RectMatrixCol VQ(V,q); | 
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| 98 |                   Rotate(VP, VQ, tau, s); | 
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| 99 |                } | 
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| 100 |             } | 
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| 101 |          } | 
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| 102 |       } | 
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| 103 |       B = B + Z; D = B; Z = 0.0; | 
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| 104 |    } | 
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| 105 |    if (!converged) Throw(ConvergenceException(X)); | 
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| 106 |    if (eivec) SortSV(D, V, true); | 
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| 107 |    else SortAscending(D); | 
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| 108 | } | 
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| 109 |  | 
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| 110 | void Jacobi(const SymmetricMatrix& X, DiagonalMatrix& D) | 
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| 111 | { REPORT SymmetricMatrix A; Matrix V; Jacobi(X,D,A,V,false); } | 
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| 112 |  | 
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| 113 | void Jacobi(const SymmetricMatrix& X, DiagonalMatrix& D, SymmetricMatrix& A) | 
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| 114 | { REPORT Matrix V; Jacobi(X,D,A,V,false); } | 
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| 115 |  | 
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| 116 | void Jacobi(const SymmetricMatrix& X, DiagonalMatrix& D, Matrix& V) | 
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| 117 | { REPORT SymmetricMatrix A; Jacobi(X,D,A,V,true); } | 
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| 118 |  | 
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| 119 |  | 
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| 120 | #ifdef use_namespace | 
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| 121 | } | 
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| 122 | #endif | 
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| 123 |  | 
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