source: nanovis/branches/1.2/newmat11/svd.cpp @ 4933

Last change on this file since 4933 was 2096, checked in by ldelgass, 13 years ago

Normalize line endings, set eol-style to native on *.cpp, *.h files

  • Property svn:eol-style set to native
File size: 5.9 KB
Line 
1/// \ingroup newmat
2///@{
3
4/// \file svd.cpp
5/// Singular value decomposition.
6
7// Copyright (C) 1991,2,3,4,5: R B Davies
8// Updated 17 July, 1995
9
10#define WANT_MATH
11
12#include "include.h"
13#include "newmatap.h"
14#include "newmatrm.h"
15#include "precisio.h"
16
17#ifdef use_namespace
18namespace NEWMAT {
19#endif
20
21#ifdef DO_REPORT
22#define REPORT { static ExeCounter ExeCount(__LINE__,15); ++ExeCount; }
23#else
24#define REPORT {}
25#endif
26
27
28
29
30void SVD(const Matrix& A, DiagonalMatrix& Q, Matrix& U, Matrix& V,
31   bool withU, bool withV)
32// from Wilkinson and Reinsch: "Handbook of Automatic Computation"
33{
34   REPORT
35   Tracer trace("SVD");
36   Real eps = FloatingPointPrecision::Epsilon();
37   Real tol = FloatingPointPrecision::Minimum()/eps;
38
39   int m = A.Nrows(); int n = A.Ncols();
40   if (m<n)
41      Throw(ProgramException("Want no. Rows >= no. Cols", A));
42   if (withV && &U == &V)
43      Throw(ProgramException("Need different matrices for U and V", U, V));
44   U = A; Real g = 0.0; Real f,h; Real x = 0.0; int i;
45   RowVector E(n); RectMatrixRow EI(E,0); Q.ReSize(n);
46   RectMatrixCol UCI(U,0); RectMatrixRow URI(U,0,1,n-1);
47
48   if (n) for (i=0;;)
49   {
50      EI.First() = g; Real ei = g; EI.Right(); Real s = UCI.SumSquare();
51      if (s<tol) { REPORT Q.element(i) = 0.0; }
52      else
53      {
54         REPORT
55         f = UCI.First(); g = -sign(sqrt(s), f); h = f*g-s; UCI.First() = f-g;
56         Q.element(i) = g; RectMatrixCol UCJ = UCI; int j=n-i;
57         while (--j) { UCJ.Right(); UCJ.AddScaled(UCI, (UCI*UCJ)/h); }
58      }
59
60      s = URI.SumSquare();
61      if (s<tol) { REPORT g = 0.0; }
62      else
63      {
64         REPORT
65         f = URI.First(); g = -sign(sqrt(s), f); URI.First() = f-g;
66         EI.Divide(URI,f*g-s); RectMatrixRow URJ = URI; int j=m-i;
67         while (--j) { URJ.Down(); URJ.AddScaled(EI, URI*URJ); }
68      }
69
70      Real y = fabs(Q.element(i)) + fabs(ei); if (x<y) { REPORT x = y; }
71      if (++i == n) { REPORT break; }
72      UCI.DownDiag(); URI.DownDiag();
73   }
74
75   if (withV)
76   {
77      REPORT
78      V.ReSize(n,n); V = 0.0; RectMatrixCol VCI(V,n-1,n-1,1);
79      if (n) { VCI.First() = 1.0; g=E.element(n-1); if (n!=1) URI.UpDiag(); }
80      for (i=n-2; i>=0; i--)
81      {
82         VCI.Left();
83         if (g!=0.0)
84         {
85            VCI.Divide(URI, URI.First()*g); int j = n-i;
86            RectMatrixCol VCJ = VCI;
87            while (--j) { VCJ.Right(); VCJ.AddScaled( VCI, (URI*VCJ) ); }
88         }
89         VCI.Zero(); VCI.Up(); VCI.First() = 1.0; g=E.element(i);
90         if (i==0) break;
91         URI.UpDiag();
92      }
93   }
94
95   if (withU)
96   {
97      REPORT
98      for (i=n-1; i>=0; i--)
99      {
100         g = Q.element(i); URI.Reset(U,i,i+1,n-i-1); URI.Zero();
101         if (g!=0.0)
102         {
103            h=UCI.First()*g; int j=n-i; RectMatrixCol UCJ = UCI;
104            while (--j)
105            {
106               UCJ.Right(); UCI.Down(); UCJ.Down(); Real s = UCI*UCJ;
107               UCI.Up(); UCJ.Up(); UCJ.AddScaled(UCI,s/h);
108            }
109            UCI.Divide(g);
110         }
111         else UCI.Zero();
112         UCI.First() += 1.0;
113         if (i==0) break;
114         UCI.UpDiag();
115      }
116   }
117
118   eps *= x;
119   for (int k=n-1; k>=0; k--)
120   {
121      Real z = -FloatingPointPrecision::Maximum(); // to keep Gnu happy
122      Real y; int limit = 50; int l = 0;
123      while (limit--)
124      {
125         Real c, s; int i; int l1=k; bool tfc=false;
126         for (l=k; l>=0; l--)
127         {
128//          if (fabs(E.element(l))<=eps) goto test_f_convergence;
129            if (fabs(E.element(l))<=eps) { REPORT tfc=true; break; }
130            if (fabs(Q.element(l-1))<=eps) { REPORT l1=l; break; }
131            REPORT
132         }
133         if (!tfc)
134         {
135            REPORT
136            l=l1; l1=l-1; s = -1.0; c = 0.0;
137            for (i=l; i<=k; i++)
138            {
139               f = - s * E.element(i); E.element(i) *= c;
140//             if (fabs(f)<=eps) goto test_f_convergence;
141               if (fabs(f)<=eps) { REPORT break; }
142               g = Q.element(i); h = pythag(g,f,c,s); Q.element(i) = h;
143               if (withU)
144               {
145                  REPORT
146                  RectMatrixCol UCI(U,i); RectMatrixCol UCJ(U,l1);
147                  ComplexScale(UCJ, UCI, c, s);
148               }
149            }
150         }
151//       test_f_convergence: z = Q.element(k); if (l==k) goto convergence;
152         z = Q.element(k);  if (l==k) { REPORT break; }
153
154         x = Q.element(l); y = Q.element(k-1);
155         g = E.element(k-1); h = E.element(k);
156         f = ((y-z)*(y+z) + (g-h)*(g+h)) / (2*h*y);
157         if (f>1)         { REPORT g = f * sqrt(1 + square(1/f)); }
158         else if (f<-1)   { REPORT g = -f * sqrt(1 + square(1/f)); }
159         else             { REPORT g = sqrt(f*f + 1); }
160            { REPORT f = ((x-z)*(x+z) + h*(y / ((f<0.0) ? f-g : f+g)-h)) / x; }
161
162         c = 1.0; s = 1.0;
163         for (i=l+1; i<=k; i++)
164         {
165            g = E.element(i); y = Q.element(i); h = s*g; g *= c;
166            z = pythag(f,h,c,s); E.element(i-1) = z;
167            f = x*c + g*s; g = -x*s + g*c; h = y*s; y *= c;
168            if (withV)
169            {
170               REPORT
171               RectMatrixCol VCI(V,i); RectMatrixCol VCJ(V,i-1);
172               ComplexScale(VCI, VCJ, c, s);
173            }
174            z = pythag(f,h,c,s); Q.element(i-1) = z;
175            f = c*g + s*y; x = -s*g + c*y;
176            if (withU)
177            {
178               REPORT
179               RectMatrixCol UCI(U,i); RectMatrixCol UCJ(U,i-1);
180               ComplexScale(UCI, UCJ, c, s);
181            }
182         }
183         E.element(l) = 0.0; E.element(k) = f; Q.element(k) = x;
184      }
185      if (l!=k) { Throw(ConvergenceException(A)); }
186// convergence:
187      if (z < 0.0)
188      {
189         REPORT
190         Q.element(k) = -z;
191         if (withV) { RectMatrixCol VCI(V,k); VCI.Negate(); }
192      }
193   }
194   if (withU & withV) SortSV(Q, U, V);
195   else if (withU) SortSV(Q, U);
196   else if (withV) SortSV(Q, V);
197   else sort_descending(Q);
198}
199
200void SVD(const Matrix& A, DiagonalMatrix& D)
201{ REPORT Matrix U; SVD(A, D, U, U, false, false); }
202
203
204
205#ifdef use_namespace
206}
207#endif
208
209///@}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.