ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | View Changeset | Root Listing
root/OpenMD/trunk/src/math/SquareMatrix.hpp
(Generate patch)

Comparing trunk/src/math/SquareMatrix.hpp (file contents):
Revision 70 by tim, Wed Oct 13 06:51:09 2004 UTC vs.
Revision 74 by tim, Wed Oct 13 23:53:40 2004 UTC

# Line 32 | Line 32
32   #ifndef MATH_SQUAREMATRIX_HPP
33   #define MATH_SQUAREMATRIX_HPP
34  
35 < #include "Vector3d.hpp"
35 > #include "math/RectMatrix.hpp"
36  
37   namespace oopse {
38  
# Line 43 | Line 43 | namespace oopse {
43       * @template Dim the dimension of the square matrix
44       */
45      template<typename Real, int Dim>
46 <    class SquareMatrix{
46 >    class SquareMatrix : public RectMatrix<Real, Dim, Dim> {
47          public:
48  
49          /** default constructor */
# Line 53 | Line 53 | namespace oopse {
53                      data_[i][j] = 0.0;
54           }
55  
56 –        /** Constructs and initializes every element of this matrix to a scalar */
57 –        SquareMatrix(double s) {
58 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
59 –                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
60 –                    data_[i][j] = s;
61 –        }
62 –
56          /** copy constructor */
57 <        SquareMatrix(const SquareMatrix<Real, Dim>& m) {
65 <            *this = m;
57 >        SquareMatrix(const RectMatrix<Real, Dim, Dim>& m)  : RectMatrix<Real, Dim, Dim>(m) {
58          }
59          
68 –        /** destructor*/
69 –        ~SquareMatrix() {}
70 –
60          /** copy assignment operator */
61 <        SquareMatrix<Real, Dim>& operator =(const SquareMatrix<Real, Dim>& m) {
62 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
63 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
75 <                    data_[i][j] = m.data_[i][j];
61 >        SquareMatrix<Real, Dim>& operator =(const RectMatrix<Real, Dim, Dim>& m) {
62 >            RectMatrix<Real, Dim, Dim>::operator=(m);
63 >            return *this;
64          }
65 <        
66 <        /**
79 <         * Return the reference of a single element of this matrix.
80 <         * @return the reference of a single element of this matrix
81 <         * @param i row index
82 <         * @param j colum index
83 <         */
84 <        double& operator()(unsigned int i, unsigned int j) {
85 <            return data_[i][j];
86 <        }
65 >                              
66 >        /** Retunrs  an identity matrix*/
67  
68 <        /**
69 <         * Return the value of a single element of this matrix.
90 <         * @return the value of a single element of this matrix
91 <         * @param i row index
92 <         * @param j colum index
93 <         */        
94 <        double operator()(unsigned int i, unsigned int j) const  {
95 <            return data_[i][j];  
96 <        }
97 <
98 <        /**
99 <         * Returns a row of  this matrix as a vector.
100 <         * @return a row of  this matrix as a vector
101 <         * @param row the row index
102 <         */                
103 <        Vector<Real, Dim> getRow(unsigned int row) {
104 <            Vector<Real, Dim> v;
105 <
106 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
107 <                v[i] = data_[row][i];
108 <
109 <            return v;
110 <        }
111 <
112 <        /**
113 <         * Sets a row of  this matrix
114 <         * @param row the row index
115 <         * @param v the vector to be set
116 <         */                
117 <         void setRow(unsigned int row, const Vector<Real, Dim>& v) {
118 <            Vector<Real, Dim> v;
119 <
120 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
121 <                data_[row][i] = v[i];
122 <         }
123 <
124 <        /**
125 <         * Returns a column of  this matrix as a vector.
126 <         * @return a column of  this matrix as a vector
127 <         * @param col the column index
128 <         */                
129 <        Vector<Real, Dim> getColum(unsigned int col) {
130 <            Vector<Real, Dim> v;
131 <
132 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
133 <                v[i] = data_[i][col];
134 <
135 <            return v;
136 <        }
137 <
138 <        /**
139 <         * Sets a column of  this matrix
140 <         * @param col the column index
141 <         * @param v the vector to be set
142 <         */                
143 <         void setColum(unsigned int col, const Vector<Real, Dim>& v){
144 <            Vector<Real, Dim> v;
145 <
146 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
147 <                data_[i][col] = v[i];
148 <         }        
149 <
150 <        /** Negates the value of this matrix in place. */          
151 <        inline void negate() {
152 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
153 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
154 <                    data_[i][j] = -data_[i][j];
155 <        }
156 <        
157 <        /**
158 <        * Sets the value of this matrix to the negation of matrix m.
159 <        * @param m the source matrix
160 <        */
161 <        inline void negate(const SquareMatrix<Real, Dim>& m) {
162 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
163 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
164 <                    data_[i][j] = -m.data_[i][j];        
165 <        }
166 <        
167 <        /**
168 <        * Sets the value of this matrix to the sum of itself and m (*this += m).
169 <        * @param m the other matrix
170 <        */
171 <        inline void add( const SquareMatrix<Real, Dim>& m ) {
172 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
173 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)        
174 <                data_[i][j] += m.data_[i][j];
175 <            }
176 <        
177 <        /**
178 <        * Sets the value of this matrix to the sum of m1 and m2 (*this = m1 + m2).
179 <        * @param m1 the first matrix
180 <        * @param m2 the second matrix
181 <        */
182 <        inline void add( const SquareMatrix<Real, Dim>& m1, const SquareMatrix<Real, Dim>& m2 ) {
183 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
184 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)        
185 <                data_[i][j] = m1.data_[i][j] + m2.data_[i][j];
186 <        }
187 <        
188 <        /**
189 <        * Sets the value of this matrix to the difference  of itself and m (*this -= m).
190 <        * @param m the other matrix
191 <        */
192 <        inline void sub( const SquareMatrix<Real, Dim>& m ) {
193 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
194 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)        
195 <                data_[i][j] -= m.data_[i][j];
196 <        }
197 <        
198 <        /**
199 <        * Sets the value of this matrix to the difference of matrix m1 and m2 (*this = m1 - m2).
200 <        * @param m1 the first matrix
201 <        * @param m2 the second matrix
202 <        */
203 <        inline void sub( const SquareMatrix<Real, Dim>& m1, const Vector  &m2){
204 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
205 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)        
206 <                data_[i][j] = m1.data_[i][j] - m2.data_[i][j];
207 <        }
208 <        
209 <        /**
210 <        * Sets the value of this matrix to the scalar multiplication of itself (*this *= s).
211 <        * @param s the scalar value
212 <        */
213 <        inline void mul( double s ) {
214 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
215 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)  
216 <                    data_[i][j] *= s;
217 <        }
218 <
219 <        /**
220 <        * Sets the value of this matrix to the scalar multiplication of matrix m  (*this = s * m).
221 <        * @param s the scalar value
222 <        * @param m the matrix
223 <        */
224 <        inline void mul( double s, const SquareMatrix<Real, Dim>& m ) {
225 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
226 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)  
227 <                    data_[i][j] = s * m.data_[i][j];
228 <        }
229 <
230 <        /**
231 <        * Sets the value of this matrix to the  multiplication of this matrix and matrix m
232 <        * (*this = *this * m).
233 <        * @param m the matrix
234 <        */
235 <        inline void mul(const SquareMatrix<Real, Dim>& m ) {
236 <            SquareMatrix<Real, Dim> tmp(*this);
68 >       static SquareMatrix<Real, Dim> identity() {
69 >            SquareMatrix<Real, Dim> m;
70              
71 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
72 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++) {  
73 <                    
74 <                    data_[i][j] = 0.0;
75 <                    for (unsigned int k = 0; k < Dim; k++)
76 <                        data_[i][j]  = tmp.data_[i][k] * m.data_[k][j]
244 <                }
245 <        }
246 <        
247 <        /**
248 <        * Sets the value of this matrix to the  left multiplication of matrix m into itself
249 <        * (*this = m *  *this).
250 <        * @param m the matrix
251 <        */
252 <        inline void leftmul(const SquareMatrix<Real, Dim>& m ) {
253 <            SquareMatrix<Real, Dim> tmp(*this);
254 <            
255 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
256 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++) {  
257 <                    
258 <                    data_[i][j] = 0.0;
259 <                    for (unsigned int k = 0; k < Dim; k++)
260 <                        data_[i][j]  = m.data_[i][k] * tmp.data_[k][j]
261 <                }
262 <        }
263 <
264 <        /**
265 <        * Sets the value of this matrix to the  multiplication of matrix m1 and matrix m2
266 <        * (*this = m1 * m2).
267 <        * @param m1 the first  matrix
268 <        * @param m2 the second matrix
269 <        */
270 <        inline void mul(const SquareMatrix<Real, Dim>& m1,
271 <                                  const SquareMatrix<Real, Dim>& m2 ) {
272 <            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
273 <                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++) {  
274 <                    
275 <                    data_[i][j] = 0.0;
276 <                    for (unsigned int k = 0; k < Dim; k++)
277 <                        data_[i][j]  = m1.data_[i][k] * m2.data_[k][j]
278 <                }
71 >            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
72 >                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
73 >                    if (i == j)
74 >                        m(i, j) = 1.0;
75 >                    else
76 >                        m(i, j) = 0.0;
77  
78 +            return m;
79          }
281 –        
282 –        /**
283 –        * Sets the value of this matrix to the scalar division of itself  (*this /= s ).
284 –        * @param s the scalar value
285 –        */            
286 –        inline void div( double s) {
287 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
288 –                for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)  
289 –                    data_[i][j] /= s;
290 –        }
291 –        
292 –        inline SquareMatrix<Real, Dim>& operator=(const SquareMatrix<Real, Dim>& v) {
293 –            if (this == &v)
294 –                return *this;
295 –            
296 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)            
297 –                data_[i] = v[i];
298 –            
299 –            return *this;
300 –        }
301 –        
302 –        /**
303 –        * Sets the value of this matrix to the scalar division of matrix v1  (*this = v1 / s ).
304 –        * @paran v1 the source matrix
305 –        * @param s the scalar value
306 –        */                        
307 –        inline void div( const SquareMatrix<Real, Dim>& v1, double s ) {
308 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
309 –                data_[i] = v1.data_[i] / s;
310 –        }
80  
81 <        /**
82 <         *  Multiples a scalar into every element of this matrix.
83 <         * @param s the scalar value
315 <         */
316 <        SquareMatrix<Real, Dim>& operator *=(const double s) {
317 <            this->mul(s);
318 <            return *this;
319 <        }
81 >        /** Retunrs  the inversion of this matrix. */
82 >         SquareMatrix<Real, Dim>  inverse() {
83 >             SquareMatrix<Real, Dim> result;
84  
85 <        /**
322 <         *  Divides every element of this matrix by a scalar.
323 <         * @param s the scalar value
324 <         */
325 <        SquareMatrix<Real, Dim>& operator /=(const double s) {
326 <            this->div(s);
327 <            return *this;
85 >             return result;
86          }
87  
330 –        /**
331 –         * Sets the value of this matrix to the sum of the other matrix and itself (*this += m).
332 –         * @param m the other matrix
333 –         */
334 –        SquareMatrix<Real, Dim>& operator += (const SquareMatrix<Real, Dim>& m) {
335 –            add(m);
336 –            return *this;
337 –         }
338 –
339 –        /**
340 –         * Sets the value of this matrix to the differerence of itself and the other matrix (*this -= m)
341 –         * @param m the other matrix
342 –         */
343 –        SquareMatrix<Real, Dim>& operator -= (const SquareMatrix<Real, Dim>& m){
344 –            sub(m);
345 –            return *this;
346 –        }
347 –
348 –        /** set this matrix to an identity matrix*/
349 –
350 –       void identity() {
351 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
352 –                for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
353 –                    if (i == j)
354 –                        data_[i][j] = 1.0;
355 –                    else
356 –                        data_[i][j] = 0.0;
357 –        }
358 –
359 –        /** Sets the value of this matrix to  the inversion of itself. */
360 –        void  inverse() {
361 –            inverse(*this);
362 –        }
363 –
364 –        /**
365 –         * Sets the value of this matrix to  the inversion of other matrix.
366 –         * @ param m the source matrix
367 –         */        
368 –        void inverse(const SquareMatrix<Real, Dim>& m);
88          
370 –        /** Sets the value of this matrix to  the transpose of itself. */
371 –        void transpose() {
372 –            for (unsigned int i = 0; i < Dim - 1; i++)
373 –                for (unsigned int j = i; j < Dim; j++)
374 –                    std::swap(data_[i][j], data_[j][i]);
375 –        }
89  
377 –        /**
378 –         * Sets the value of this matrix to  the transpose of other matrix.
379 –         * @ param m the source matrix
380 –         */        
381 –        void transpose(const SquareMatrix<Real, Dim>& m) {
382 –            
383 –            if (this == &m) {
384 –                transpose();
385 –            } else {
386 –                for (unsigned int i = 0; i < Dim; i++)
387 –                    for (unsigned int j =0; j < Dim; j++)
388 –                        data_[i][j] = m.data_[i][j];
389 –            }
390 –        }
391 –
90          /** Returns the determinant of this matrix. */
91          double determinant() const {
92 <
92 >            double det;
93 >            return det;
94          }
95  
96          /** Returns the trace of this matrix. */
# Line 408 | Line 107 | namespace oopse {
107          bool isSymmetric() const {
108              for (unsigned int i = 0; i < Dim - 1; i++)
109                  for (unsigned int j = i; j < Dim; j++)
110 <                    if (fabs(data_[i][j] - data_[j][i]) > epsilon)
110 >                    if (fabs(data_[i][j] - data_[j][i]) > oopse::epsilon)
111                          return false;
112                      
113              return true;
114          }
115  
116          /** Tests if this matrix is orthogona. */            
117 <        bool isOrthogonal() const {
118 <            SquareMatrix<Real, Dim> t(*this);
117 >        bool isOrthogonal() {
118 >            SquareMatrix<Real, Dim> tmp;
119  
120 <            t.transpose();
120 >            tmp = *this * transpose();
121  
122 <            return isUnitMatrix(*this * t);
122 >            return tmp.isUnitMatrix();
123          }
124  
125          /** Tests if this matrix is diagonal. */
126          bool isDiagonal() const {
127              for (unsigned int i = 0; i < Dim ; i++)
128                  for (unsigned int j = 0; j < Dim; j++)
129 <                    if (i !=j && fabs(data_[i][j]) > epsilon)
129 >                    if (i !=j && fabs(data_[i][j]) > oopse::epsilon)
130                          return false;
131                      
132              return true;
# Line 439 | Line 138 | namespace oopse {
138                  return false;
139              
140              for (unsigned int i = 0; i < Dim ; i++)
141 <                if (fabs(data_[i][i] - 1) > epsilon)
141 >                if (fabs(data_[i][i] - 1) > oopse::epsilon)
142                      return false;
143                  
144              return true;
145 <        }
447 <        
448 <        protected:
449 <            double data_[Dim][Dim]; /**< matrix element */            
145 >        }        
146  
147      };//end SquareMatrix
148  
453 –    
454 –    /** Negate the value of every element of this matrix. */
455 –    template<typename Real, int Dim>
456 –    inline SquareMatrix<Real, Dim> operator -(const SquareMatrix& m) {
457 –        SquareMatrix<Real, Dim> result(m);
458 –
459 –        result.negate();
460 –
461 –        return result;
462 –    }
463 –    
464 –    /**
465 –    * Return the sum of two matrixes  (m1 + m2).
466 –    * @return the sum of two matrixes
467 –    * @param m1 the first matrix
468 –    * @param m2 the second matrix
469 –    */
470 –    template<typename Real, int Dim>
471 –    inline SquareMatrix<Real, Dim> operator + (const SquareMatrix<Real, Dim>& m1,
472 –                                                                                         const SquareMatrix<Real, Dim>& m2) {
473 –        SquareMatrix<Real, Dim>result;
474 –
475 –        result.add(m1, m2);
476 –
477 –        return result;
478 –    }
479 –    
480 –    /**
481 –    * Return the difference of two matrixes  (m1 - m2).
482 –    * @return the sum of two matrixes
483 –    * @param m1 the first matrix
484 –    * @param m2 the second matrix
485 –    */
486 –    template<typename Real, int Dim>
487 –    inline SquareMatrix<Real, Dim> operator - (const SquareMatrix<Real, Dim>& m1,
488 –                                                                                        const SquareMatrix<Real, Dim>& m2) {
489 –        SquareMatrix<Real, Dim>result;
490 –
491 –        result.sub(m1, m2);
492 –
493 –        return result;
494 –    }
495 –    
496 –    /**
497 –    * Return the multiplication of two matrixes  (m1 * m2).
498 –    * @return the multiplication of two matrixes
499 –    * @param m1 the first matrix
500 –    * @param m2 the second matrix
501 –    */
502 –    template<typename Real, int Dim>
503 –    inline SquareMatrix<Real, Dim> operator *(const SquareMatrix<Real, Dim>& m1,
504 –                                                                                       const SquareMatrix<Real, Dim>& m2) {
505 –        SquareMatrix<Real, Dim> result;
506 –
507 –        result.mul(m1, m2);
508 –
509 –        return result;
510 –    }
511 –    
512 –    /**
513 –    * Return the multiplication of  matrixes m  and vector v (m * v).
514 –    * @return the multiplication of matrixes and vector
515 –    * @param m the matrix
516 –    * @param v the vector
517 –    */
518 –    template<typename Real, int Dim>
519 –    inline Vector<Real, Dim> operator *(const SquareMatrix<Real, Dim>& m,
520 –                                                                 const SquareMatrix<Real, Dim>& v) {
521 –        Vector<Real, Dim> result;
522 –
523 –        for (unsigned int i = 0; i < Dim ; i++)
524 –            for (unsigned int j = 0; j < Dim ; j++)            
525 –                result[i] += m(i, j) * v[j];
526 –            
527 –        return result;                                                                
528 –    }
149   }
150   #endif //MATH_SQUAREMATRIX_HPP

Diff Legend

– Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines