Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  SkylineInplaceLU.h   Sprache: C

 
// This file is part of Eigen, a lightweight C++ template library
// for linear algebra.
//
// Copyright (C) 2008 Guillaume Saupin <guillaume.saupin@cea.fr>
//
// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla
// Public License v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed
// with this file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.

#ifndef EIGEN_SKYLINEINPLACELU_H
#define EIGEN_SKYLINEINPLACELU_H

namespace Eigen { 

/** \ingroup Skyline_Module
 *
 * \class SkylineInplaceLU
 *
 * \brief Inplace LU decomposition of a skyline matrix and associated features
 *
 * \param MatrixType the type of the matrix of which we are computing the LU factorization
 *
 */

template<typename MatrixType>
class SkylineInplaceLU {
protected:
    typedef typename MatrixType::Scalar Scalar;
    typedef typename MatrixType::Index Index;
    
    typedef typename NumTraits<typename MatrixType::Scalar>::Real RealScalar;

public:

    /** Creates a LU object and compute the respective factorization of \a matrix using
     * flags \a flags. */

    SkylineInplaceLU(MatrixType& matrix, int flags = 0)
    : /*m_matrix(matrix.rows(), matrix.cols()),*/ m_flags(flags), m_status(0), m_lu(matrix) {
        m_precision = RealScalar(0.1) * Eigen::dummy_precision<RealScalar > ();
        m_lu.IsRowMajor ? computeRowMajor() : compute();
    }

    /** Sets the relative threshold value used to prune zero coefficients during the decomposition.
     *
     * Setting a value greater than zero speeds up computation, and yields to an incomplete
     * factorization with fewer non zero coefficients. Such approximate factors are especially
     * useful to initialize an iterative solver.
     *
     * Note that the exact meaning of this parameter might depends on the actual
     * backend. Moreover, not all backends support this feature.
     *
     * \sa precision() */

    void setPrecision(RealScalar v) {
        m_precision = v;
    }

    /** \returns the current precision.
     *
     * \sa setPrecision() */

    RealScalar precision() const {
        return m_precision;
    }

    /** Sets the flags. Possible values are:
     *  - CompleteFactorization
     *  - IncompleteFactorization
     *  - MemoryEfficient
     *  - one of the ordering methods
     *  - etc...
     *
     * \sa flags() */

    void setFlags(int f) {
        m_flags = f;
    }

    /** \returns the current flags */
    int flags() const {
        return m_flags;
    }

    void setOrderingMethod(int m) {
        m_flags = m;
    }

    int orderingMethod() const {
        return m_flags;
    }

    /** Computes/re-computes the LU factorization */
    void compute();
    void computeRowMajor();

    /** \returns the lower triangular matrix L */
    //inline const MatrixType& matrixL() const { return m_matrixL; }

    /** \returns the upper triangular matrix U */
    //inline const MatrixType& matrixU() const { return m_matrixU; }

    template<typename BDerived, typename XDerived>
    bool solve(const MatrixBase<BDerived> &b, MatrixBase<XDerived>* x,
            const int transposed = 0) const;

    /** \returns true if the factorization succeeded */
    inline bool succeeded(voidconst {
        return m_succeeded;
    }

protected:
    RealScalar m_precision;
    int m_flags;
    mutable int m_status;
    bool m_succeeded;
    MatrixType& m_lu;
};

/** Computes / recomputes the in place LU decomposition of the SkylineInplaceLU.
 * using the default algorithm.
 */

template<typename MatrixType>
//template<typename _Scalar>
void SkylineInplaceLU<MatrixType>::compute() {
    const size_t rows = m_lu.rows();
    const size_t cols = m_lu.cols();

    eigen_assert(rows == cols && "We do not (yet) support rectangular LU.");
    eigen_assert(!m_lu.IsRowMajor && "LU decomposition does not work with rowMajor Storage");

    for (Index row = 0; row < rows; row++) {
        const double pivot = m_lu.coeffDiag(row);

        //Lower matrix Columns update
        const Index& col = row;
        for (typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, col); lIt; ++lIt) {
            lIt.valueRef() /= pivot;
        }

        //Upper matrix update -> contiguous memory access
        typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, col);
        for (Index rrow = row + 1; rrow < m_lu.rows(); rrow++) {
            typename MatrixType::InnerUpperIterator uItPivot(m_lu, row);
            typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, rrow);
            const double coef = lIt.value();

            uItPivot += (rrow - row - 1);

            //update upper part  -> contiguous memory access
            for (++uItPivot; uIt && uItPivot;) {
                uIt.valueRef() -= uItPivot.value() * coef;

                ++uIt;
                ++uItPivot;
            }
            ++lIt;
        }

        //Upper matrix update -> non contiguous memory access
        typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt3(m_lu, col);
        for (Index rrow = row + 1; rrow < m_lu.rows(); rrow++) {
            typename MatrixType::InnerUpperIterator uItPivot(m_lu, row);
            const double coef = lIt3.value();

            //update lower part ->  non contiguous memory access
            for (Index i = 0; i < rrow - row - 1; i++) {
                m_lu.coeffRefLower(rrow, row + i + 1) -= uItPivot.value() * coef;
                ++uItPivot;
            }
            ++lIt3;
        }
        //update diag -> contiguous
        typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt2(m_lu, col);
        for (Index rrow = row + 1; rrow < m_lu.rows(); rrow++) {

            typename MatrixType::InnerUpperIterator uItPivot(m_lu, row);
            typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, rrow);
            const double coef = lIt2.value();

            uItPivot += (rrow - row - 1);
            m_lu.coeffRefDiag(rrow) -= uItPivot.value() * coef;
            ++lIt2;
        }
    }
}

template<typename MatrixType>
void SkylineInplaceLU<MatrixType>::computeRowMajor() {
    const size_t rows = m_lu.rows();
    const size_t cols = m_lu.cols();

    eigen_assert(rows == cols && "We do not (yet) support rectangular LU.");
    eigen_assert(m_lu.IsRowMajor && "You're trying to apply rowMajor decomposition on a ColMajor matrix !");

    for (Index row = 0; row < rows; row++) {
        typename MatrixType::InnerLowerIterator llIt(m_lu, row);


        for (Index col = llIt.col(); col < row; col++) {
            if (m_lu.coeffExistLower(row, col)) {
                const double diag = m_lu.coeffDiag(col);

                typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, row);
                typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, col);


                const Index offset = lIt.col() - uIt.row();


                Index stop = offset > 0 ? col - lIt.col() : col - uIt.row();

                //#define VECTORIZE
#ifdef VECTORIZE
                Map<VectorXd > rowVal(lIt.valuePtr() + (offset > 0 ? 0 : -offset), stop);
                Map<VectorXd > colVal(uIt.valuePtr() + (offset > 0 ? offset : 0), stop);


                Scalar newCoeff = m_lu.coeffLower(row, col) - rowVal.dot(colVal);
#else
                if (offset > 0) //Skip zero value of lIt
                    uIt += offset;
                else //Skip zero values of uIt
                    lIt += -offset;
                Scalar newCoeff = m_lu.coeffLower(row, col);

                for (Index k = 0; k < stop; ++k) {
                    const Scalar tmp = newCoeff;
                    newCoeff = tmp - lIt.value() * uIt.value();
                    ++lIt;
                    ++uIt;
                }
#endif

                m_lu.coeffRefLower(row, col) = newCoeff / diag;
            }
        }

        //Upper matrix update
        const Index col = row;
        typename MatrixType::InnerUpperIterator uuIt(m_lu, col);
        for (Index rrow = uuIt.row(); rrow < col; rrow++) {

            typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, rrow);
            typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, col);
            const Index offset = lIt.col() - uIt.row();

            Index stop = offset > 0 ? rrow - lIt.col() : rrow - uIt.row();

#ifdef VECTORIZE
            Map<VectorXd > rowVal(lIt.valuePtr() + (offset > 0 ? 0 : -offset), stop);
            Map<VectorXd > colVal(uIt.valuePtr() + (offset > 0 ? offset : 0), stop);

            Scalar newCoeff = m_lu.coeffUpper(rrow, col) - rowVal.dot(colVal);
#else
            if (offset > 0) //Skip zero value of lIt
                uIt += offset;
            else //Skip zero values of uIt
                lIt += -offset;
            Scalar newCoeff = m_lu.coeffUpper(rrow, col);
            for (Index k = 0; k < stop; ++k) {
                const Scalar tmp = newCoeff;
                newCoeff = tmp - lIt.value() * uIt.value();

                ++lIt;
                ++uIt;
            }
#endif
            m_lu.coeffRefUpper(rrow, col) = newCoeff;
        }


        //Diag matrix update
        typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, row);
        typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, row);

        const Index offset = lIt.col() - uIt.row();


        Index stop = offset > 0 ? lIt.size() : uIt.size();
#ifdef VECTORIZE
        Map<VectorXd > rowVal(lIt.valuePtr() + (offset > 0 ? 0 : -offset), stop);
        Map<VectorXd > colVal(uIt.valuePtr() + (offset > 0 ? offset : 0), stop);
        Scalar newCoeff = m_lu.coeffDiag(row) - rowVal.dot(colVal);
#else
        if (offset > 0) //Skip zero value of lIt
            uIt += offset;
        else //Skip zero values of uIt
            lIt += -offset;
        Scalar newCoeff = m_lu.coeffDiag(row);
        for (Index k = 0; k < stop; ++k) {
            const Scalar tmp = newCoeff;
            newCoeff = tmp - lIt.value() * uIt.value();
            ++lIt;
            ++uIt;
        }
#endif
        m_lu.coeffRefDiag(row) = newCoeff;
    }
}

/** Computes *x = U^-1 L^-1 b
 *
 * If \a transpose is set to SvTranspose or SvAdjoint, the solution
 * of the transposed/adjoint system is computed instead.
 *
 * Not all backends implement the solution of the transposed or
 * adjoint system.
 */

template<typename MatrixType>
template<typename BDerived, typename XDerived>
bool SkylineInplaceLU<MatrixType>::solve(const MatrixBase<BDerived> &b, MatrixBase<XDerived>* x, const int transposed) const {
    const size_t rows = m_lu.rows();
    const size_t cols = m_lu.cols();


    for (Index row = 0; row < rows; row++) {
        x->coeffRef(row) = b.coeff(row);
        Scalar newVal = x->coeff(row);
        typename MatrixType::InnerLowerIterator lIt(m_lu, row);

        Index col = lIt.col();
        while (lIt.col() < row) {

            newVal -= x->coeff(col++) * lIt.value();
            ++lIt;
        }

        x->coeffRef(row) = newVal;
    }


    for (Index col = rows - 1; col > 0; col--) {
        x->coeffRef(col) = x->coeff(col) / m_lu.coeffDiag(col);

        const Scalar x_col = x->coeff(col);

        typename MatrixType::InnerUpperIterator uIt(m_lu, col);
        uIt += uIt.size()-1;


        while (uIt) {
            x->coeffRef(uIt.row()) -= x_col * uIt.value();
            //TODO : introduce --operator
            uIt += -1;
        }


    }
    x->coeffRef(0) = x->coeff(0) / m_lu.coeffDiag(0);

    return true;
}

// end namespace Eigen

#endif // EIGEN_SKYLINEINPLACELU_H

78%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.5 Sekunden  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge