Bug corrected.
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliSymBDMatrix.cxx
1
2 /*********************************************************************************/
3 /* Symmetric Band Diagonal matrix with half band width W (+1 for diagonal)       */
4 /* Only lower triangle is stored in the "profile" format                         */ 
5 /*                                                                               */ 
6 /*                                                                               */
7 /* Author: ruben.shahoyan@cern.ch                                                */
8 /*                                                                               */ 
9 /*********************************************************************************/
10 #include <stdlib.h>
11 #include <stdio.h>
12 #include <iostream>
13 #include <float.h>
14 //
15 #include "TClass.h"
16 #include "TMath.h"
17 #include "AliSymBDMatrix.h"
18 //
19
20 using namespace std;
21
22 ClassImp(AliSymBDMatrix)
23
24
25 //___________________________________________________________
26 AliSymBDMatrix::AliSymBDMatrix() 
27 : fElems(0)
28 {
29   // def. c-tor
30   fSymmetric = kTRUE;
31 }
32
33 //___________________________________________________________
34 AliSymBDMatrix::AliSymBDMatrix(Int_t size, Int_t w)
35   : AliMatrixSq(),fElems(0)
36 {
37   // c-tor for given size
38   //
39   fNcols = size;    // number of rows
40   if (w<0) w = 0;
41   if (w>=size) w = size-1;
42   fNrows = w;
43   fRowLwb = w+1;
44   fSymmetric = kTRUE;
45   //
46   // total number of stored elements
47   fNelems = size*(w+1) - w*(w+1)/2;
48   //
49   fElems = new Double_t[fNcols*fRowLwb];
50   memset(fElems,0,fNcols*fRowLwb*sizeof(Double_t));
51   //
52 }
53
54 //___________________________________________________________
55 AliSymBDMatrix::AliSymBDMatrix(const AliSymBDMatrix &src) 
56   : AliMatrixSq(src),fElems(0)
57 {
58   // copy c-tor
59   if (src.GetSize()<1) return;
60   fNcols = src.GetSize();
61   fNrows = src.GetBandHWidth();
62   fRowLwb = fNrows+1;
63   fNelems = src.GetNElemsStored();
64   fElems = new Double_t[fNcols*fRowLwb];
65   memcpy(fElems,src.fElems,fNcols*fRowLwb*sizeof(Double_t));
66   //
67 }
68
69 //___________________________________________________________
70 AliSymBDMatrix::~AliSymBDMatrix() 
71 {
72   // d-tor
73   Clear();
74 }
75
76 //___________________________________________________________
77 AliSymBDMatrix&  AliSymBDMatrix::operator=(const AliSymBDMatrix& src)
78 {
79   // assignment
80   //
81   if (this != &src) {
82     TObject::operator=(src);
83     if (fNcols!=src.fNcols) {
84       // recreate the matrix
85       if (fElems) delete[] fElems;
86       fNcols = src.GetSize();
87       fNrows = src.GetBandHWidth();
88       fNelems = src.GetNElemsStored();
89       fRowLwb = src.fRowLwb;
90       fElems = new Double_t[fNcols*fRowLwb];
91     }
92     memcpy(fElems,src.fElems,fNcols*fRowLwb*sizeof(Double_t));     
93     fSymmetric = kTRUE;
94   }
95   //
96   return *this;
97   //
98 }
99
100 //___________________________________________________________
101 void AliSymBDMatrix::Clear(Option_t*)
102 {
103   // clear dynamic part
104   if (fElems) {delete[] fElems; fElems = 0;}
105   //  
106   fNelems = fNcols = fNrows = fRowLwb = 0;
107   //
108 }
109
110 //___________________________________________________________
111 Float_t AliSymBDMatrix::GetDensity() const
112 {
113   // get fraction of non-zero elements
114   if (!fNelems) return 0;
115   Int_t nel = 0;
116   for (int i=fNelems;i--;) if (!IsZero(fElems[i])) nel++;
117   return nel/fNelems;
118 }
119
120 //___________________________________________________________
121 void AliSymBDMatrix::Print(Option_t* option) const
122 {
123   // print data
124   printf("Symmetric Band-Diagonal Matrix : Size = %d, half bandwidth = %d\n",
125          GetSize(),GetBandHWidth());
126   TString opt = option; opt.ToLower();
127   if (opt.IsNull()) return;
128   opt = "%"; opt += 1+int(TMath::Log10(double(GetSize()))); opt+="d|";
129   for (Int_t i=0;i<GetSize();i++) {
130     printf(opt,i);
131     for (Int_t j=TMath::Max(0,i-GetBandHWidth());j<=i;j++) printf("%+.3e|",GetEl(i,j));
132     printf("\n");
133   }
134 }
135
136 //___________________________________________________________
137 void AliSymBDMatrix::MultiplyByVec(const Double_t *vecIn,Double_t *vecOut) const
138 {
139   // fill vecOut by matrix*vecIn
140   // vector should be of the same size as the matrix
141   if (IsDecomposed()) {
142     for (int i=0;i<GetSize();i++) {
143       double sm = 0;
144       int jmax = TMath::Min(GetSize(),i+fRowLwb);
145       for (int j=i+1;j<jmax;j++) sm += vecIn[j]*Query(j,i);
146       vecOut[i] = QueryDiag(i)*(vecIn[i]+sm);
147     }
148     for (int i=GetSize();i--;) {
149       double sm = 0;
150       int jmin = TMath::Max(0,i - GetBandHWidth());
151       int jmax = i-1;
152       for (int j=jmin;j<jmax;j++) sm += vecOut[j]*Query(i,j);
153       vecOut[i] += sm;
154     }
155   }
156   else { // not decomposed
157     for (int i=GetSize();i--;) {
158       vecOut[i] = 0.0;
159       int jmin = TMath::Max(0,i - GetBandHWidth());
160       int jmax = TMath::Min(GetSize(),i + fRowLwb);
161       for (int j=jmin;j<jmax;j++) vecOut[i] += vecIn[j]*Query(i,j);
162     }
163   }
164   //
165 }
166
167 //___________________________________________________________
168 void AliSymBDMatrix::Reset()
169 {
170   // set all elems to 0
171   if (fElems) memset(fElems,0,fNcols*fRowLwb*sizeof(Double_t));
172   SetDecomposed(kFALSE);
173   //
174 }
175
176 //___________________________________________________________
177 void AliSymBDMatrix::AddToRow(Int_t r, Double_t *valc,Int_t *indc,Int_t n)
178 {
179   // add list of elements to row r
180   for (int i=0;i<n;i++) (*this)(r,indc[i]) = valc[i];
181 }
182
183 //___________________________________________________________
184 void AliSymBDMatrix::DecomposeLDLT()
185 {
186   // decomposition to L Diag L^T
187   if (IsDecomposed()) return;
188   //
189   Double_t eps = std::numeric_limits<double>::epsilon()*std::numeric_limits<double>::epsilon();
190   //
191   Double_t dtmp,gamma=0.0,xi=0.0;
192   int iDiag;
193   //
194   // find max diag and number of non-0 diag.elements
195   for (dtmp=0.0,iDiag=0;iDiag<GetSize();iDiag++) {
196     if ( (dtmp=QueryDiag(iDiag)) <=0.0) break;
197     if (gamma < dtmp) gamma = dtmp; 
198   }
199   //
200   // find max. off-diag element
201   for (int ir=1;ir<iDiag;ir++) {
202     for (int ic=ir-GetBandHWidth();ic<ir;ic++) {
203       if (ic<0) continue;
204       dtmp = TMath::Abs(Query(ir,ic));
205       if (xi<dtmp) xi = dtmp;
206     }
207   }
208   double delta = eps*TMath::Max(1.0,xi+gamma);
209   //
210   double sn = GetSize()>1 ? 1.0/TMath::Sqrt( GetSize()*GetSize() - 1.0) : 1.0;
211   double beta = TMath::Sqrt(TMath::Max(eps,TMath::Max(gamma,xi*sn))); 
212   //
213   for (int kr=1;kr<GetSize();kr++) {
214     int colKmin = TMath::Max(0,kr - GetBandHWidth());
215     double theta = 0.0;
216     //
217     for (int jr=colKmin;jr<=kr;jr++) {
218       int colJmin = TMath::Max(0,jr - GetBandHWidth());
219       //
220       dtmp = 0.0;
221       for (int i=TMath::Max(colKmin,colJmin);i<jr;i++) 
222         dtmp += Query(kr,i)*QueryDiag(i)*Query(jr,i);
223       dtmp = (*this)(kr,jr) -= dtmp;
224       //
225       theta = TMath::Max(theta, TMath::Abs(dtmp));
226       //
227       if (jr!=kr) {
228         if (!IsZero(QueryDiag(jr))) (*this)(kr,jr) /= QueryDiag(jr);
229         else                        (*this)(kr,jr) = 0.0;
230       }
231       else if (kr<iDiag) {
232         dtmp = theta/beta;
233         dtmp *= dtmp;
234         dtmp = TMath::Max(dtmp, delta);
235         (*this)(kr,jr) = TMath::Max( TMath::Abs(Query(kr,jr)), dtmp); 
236       }
237     } // jr
238   } // kr
239   //
240   for (int i=0;i<GetSize();i++) {
241     dtmp = QueryDiag(i);
242     if (!IsZero(dtmp)) DiagElem(i) = 1./dtmp;
243   }
244   //
245   SetDecomposed();
246 }
247
248 //___________________________________________________________
249 void AliSymBDMatrix::Solve(Double_t *rhs)
250 {
251   // solve matrix equation
252   //
253   if (!IsDecomposed()) DecomposeLDLT();
254   //
255   for (int kr=0;kr<GetSize();kr++) 
256     for (int jr=TMath::Max(0,kr-GetBandHWidth());jr<kr;jr++) rhs[kr] -= Query(kr,jr)*rhs[jr];
257   //
258   for (int kr=GetSize();kr--;) rhs[kr] *= QueryDiag(kr);
259   //
260   for (int kr=GetSize();kr--;)
261     for (int jr=TMath::Max(0,kr - GetBandHWidth());jr<kr;jr++) rhs[jr] -= Query(kr,jr)*rhs[kr];
262   //
263 }
264
265 //___________________________________________________________
266 void AliSymBDMatrix::Solve(const Double_t *rhs,Double_t *sol)
267 {
268   // solve matrix equation
269   memcpy(sol,rhs,GetSize()*sizeof(Double_t));
270   Solve(sol);
271   //
272 }