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[matrix] Annotation of /pkg/Matrix/src/dtCMatrix.c
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Annotation of /pkg/Matrix/src/dtCMatrix.c

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Revision 1798 - (view) (download) (as text)
Original Path: pkg/src/dtCMatrix.c

1 : bates 741 /* Sparse triangular numeric matrices */
2 : bates 478 #include "dtCMatrix.h"
3 : bates 1251 #include "cs_utils.h"
4 : bates 10
5 : maechler 1710 /* This should be use for *BOTH* triangular and symmetric Csparse: */
6 :     SEXP tCMatrix_validate(SEXP x)
7 :     {
8 :     SEXP val = xCMatrix_validate(x);/* checks x slot */
9 :     if(isString(val))
10 :     return(val);
11 :     else {
12 :     SEXP
13 :     islot = GET_SLOT(x, Matrix_iSym),
14 :     pslot = GET_SLOT(x, Matrix_pSym);
15 :     int uploT = (*uplo_P(x) == 'U'),
16 :     k, nnz = length(islot),
17 :     *xi = INTEGER(islot),
18 :     *xj = INTEGER(PROTECT(allocVector(INTSXP, nnz)));
19 :    
20 :     #define RETURN(_CH_) UNPROTECT(1); return (_CH_);
21 :    
22 :     expand_cmprPt(length(pslot) - 1, INTEGER(pslot), xj);
23 :    
24 :     /* Maybe FIXME: ">" should be ">=" for diag = 'U' (uplo = 'U') */
25 :     if(uploT) {
26 :     for (k = 0; k < nnz; k++)
27 :     if(xi[k] > xj[k]) {
28 :     RETURN(mkString(_("uplo='U' must not have sparse entries in lower diagonal")));
29 :     }
30 :     }
31 :     else {
32 :     for (k = 0; k < nnz; k++)
33 :     if(xi[k] < xj[k]) {
34 :     RETURN(mkString(_("uplo='L' must not have sparse entries in upper diagonal")));
35 :     }
36 :     }
37 :    
38 :     RETURN(ScalarLogical(1));
39 :     }
40 :     }
41 :     #undef RETURN
42 :    
43 : maechler 534 /**
44 : bates 358 * Derive the column pointer vector for the inverse of L from the parent array
45 : maechler 534 *
46 : bates 358 * @param n length of parent array
47 :     * @param countDiag 0 for a unit triangular matrix with implicit diagonal, otherwise 1
48 :     * @param pr parent vector describing the elimination tree
49 :     * @param ap array of length n+1 to be filled with the column pointers
50 : maechler 534 *
51 : bates 358 * @return the number of non-zero entries (ap[n])
52 :     */
53 :     int parent_inv_ap(int n, int countDiag, const int pr[], int ap[])
54 :     {
55 :     int *sz = Calloc(n, int), j;
56 :    
57 :     for (j = n - 1; j >= 0; j--) {
58 :     int parent = pr[j];
59 :     sz[j] = (parent < 0) ? countDiag : (1 + sz[parent]);
60 :     }
61 :     ap[0] = 0;
62 :     for (j = 0; j < n; j++)
63 :     ap[j+1] = ap[j] + sz[j];
64 :     Free(sz);
65 :     return ap[n];
66 :     }
67 :    
68 : maechler 534 /**
69 : bates 358 * Derive the row index array for the inverse of L from the parent array
70 : maechler 534 *
71 : bates 358 * @param n length of parent array
72 :     * @param countDiag 0 for a unit triangular matrix with implicit diagonal, otherwise 1
73 :     * @param pr parent vector describing the elimination tree
74 :     * @param ai row index vector of length ap[n]
75 :     */
76 :     void parent_inv_ai(int n, int countDiag, const int pr[], int ai[])
77 :     {
78 :     int j, k, pos = 0;
79 :     for (j = 0; j < n; j++) {
80 :     if (countDiag) ai[pos++] = j;
81 :     for (k = pr[j]; k >= 0; k = pr[k]) ai[pos++] = k;
82 :     }
83 :     }
84 : maechler 534
85 : bates 338 SEXP Parent_inverse(SEXP par, SEXP unitdiag)
86 :     {
87 : bates 478 SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("dtCMatrix")));
88 : bates 338 int *ap, *ai, *dims, *pr = INTEGER(par),
89 :     countDiag = 1 - asLogical(unitdiag),
90 : bates 367 j, n = length(par), nnz;
91 : bates 338 double *ax;
92 : maechler 534
93 : bates 582 if (!isInteger(par)) error(_("par argument must be an integer vector"));
94 : bates 338 SET_SLOT(ans, Matrix_pSym, allocVector(INTSXP, n + 1));
95 :     ap = INTEGER(GET_SLOT(ans, Matrix_pSym));
96 : bates 358 nnz = parent_inv_ap(n, countDiag, pr, ap);
97 : bates 338 SET_SLOT(ans, Matrix_iSym, allocVector(INTSXP, nnz));
98 :     ai = INTEGER(GET_SLOT(ans, Matrix_iSym));
99 :     SET_SLOT(ans, Matrix_xSym, allocVector(REALSXP, nnz));
100 :     ax = REAL(GET_SLOT(ans, Matrix_xSym));
101 :     for (j = 0; j < nnz; j++) ax[j] = 1.;
102 :     SET_SLOT(ans, Matrix_DimSym, allocVector(INTSXP, 2));
103 :     dims = INTEGER(GET_SLOT(ans, Matrix_DimSym));
104 :     dims[0] = dims[1] = n;
105 : maechler 534 SET_SLOT(ans, Matrix_uploSym, mkString("L"));
106 :     SET_SLOT(ans, Matrix_diagSym, (countDiag ? mkString("N") : mkString("U")));
107 : bates 358 parent_inv_ai(n, countDiag, pr, ai);
108 : bates 338 UNPROTECT(1);
109 :     return ans;
110 :     }
111 : bates 1248
112 :     SEXP dtCMatrix_solve(SEXP a)
113 :     {
114 :     SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("dtCMatrix")));
115 : bates 1251 cs *A = Matrix_as_cs(a);
116 :     int *bp = INTEGER(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_pSym, INTSXP, (A->n) + 1)),
117 :     lo = uplo_P(a)[0] == 'L',
118 :     bnz = 10 * A->n; /* initial estimate of nnz in b */
119 : maechler 1798 int *ti = Calloc(bnz, int), p, j, nz, pos = 0;
120 : bates 1251 double *tx = Calloc(bnz, double), *wrk = Calloc(A->n, double);
121 : maechler 1798 cs *u = cs_spalloc(A->n, 1,1,1,0); /* Sparse unit vector */
122 :     int top; /* top of stack */
123 :     int *xi = Calloc(2*A->n, int); /* cs_reach uses this workspace */
124 : bates 1251
125 :     SET_SLOT(ans, Matrix_DimSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_DimSym)));
126 : maechler 1736 SET_DimNames(ans, a);
127 : bates 1251 SET_SLOT(ans, Matrix_uploSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_uploSym)));
128 :     SET_SLOT(ans, Matrix_diagSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_diagSym)));
129 : maechler 1798 /* initialize the "constant part" of the sparse unit vector */
130 :     u->x[0] = 1.;
131 :     u->p[0] = 0; u->p[1] = 1;
132 : bates 1251 bp[0] = 0;
133 :     for (j = 0; j < A->n; j++) {
134 : maechler 1798 u->i[0] = j; /* u := j'th unit vector */
135 :     /* (wrk[top:n],xi[top:n]) := A^{-1} u : */
136 :     top = cs_spsolve (A, u, 0, xi, wrk, 0, lo);
137 :     nz = A->n - top;
138 : bates 1251 bp[j + 1] = nz + bp[j];
139 :     if (bp[j + 1] > bnz) {
140 :     while (bp[j + 1] > bnz) bnz *= 2;
141 :     ti = Realloc(ti, bnz, int);
142 :     tx = Realloc(tx, bnz, double);
143 :     }
144 : maechler 1798 if (lo)
145 :     for(p = top; p < A->n; p++, pos++) {
146 :     ti[pos] = xi[p];
147 :     tx[pos] = wrk[xi[p]];
148 :     }
149 :     else /* upper triagonal */
150 :     for(p = A->n - 1; p >= top; p--, pos++) {
151 :     ti[pos] = xi[p];
152 :     tx[pos] = wrk[xi[p]];
153 :     }
154 : bates 1251 }
155 :     nz = bp[A->n];
156 : maechler 1798 Memcpy(INTEGER(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_iSym, INTSXP, nz)), ti, nz);
157 :     Memcpy( REAL(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_xSym, REALSXP, nz)), tx, nz);
158 : bates 1251
159 :     Free(A); Free(ti); Free(tx);
160 : maechler 1798 Free(wrk); cs_spfree(u); Free(xi);
161 : bates 1251 UNPROTECT(1);
162 :     return ans;
163 :     }
164 :    
165 :     SEXP dtCMatrix_matrix_solve(SEXP a, SEXP b, SEXP classed)
166 :     {
167 :     int cl = asLogical(classed);
168 :     SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("dgeMatrix")));
169 : maechler 1661 cs *A = Matrix_as_cs(a);
170 : bates 1251 int *adims = INTEGER(GET_SLOT(a, Matrix_DimSym)),
171 :     *bdims = INTEGER(cl ? GET_SLOT(b, Matrix_DimSym) :
172 :     getAttrib(b, R_DimSymbol));
173 :     int j, n = bdims[0], nrhs = bdims[1], lo = (*uplo_P(a) == 'L');
174 :     double *bx;
175 :    
176 :     if (*adims != n || nrhs < 1 || *adims < 1 || *adims != adims[1])
177 :     error(_("Dimensions of system to be solved are inconsistent"));
178 :     Memcpy(INTEGER(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_DimSym, INTSXP, 2)), bdims, 2);
179 : maechler 1736 /* FIXME: copy dimnames or Dimnames as well */
180 : bates 1251 bx = Memcpy(REAL(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_xSym, REALSXP, n * nrhs)),
181 :     REAL(cl ? GET_SLOT(b, Matrix_xSym):b), n * nrhs);
182 :     for (j = 0; j < nrhs; j++)
183 :     lo ? cs_lsolve(A, bx + n * j) : cs_usolve(A, bx + n * j);
184 :     Free(A);
185 :     UNPROTECT(1);
186 :     return ans;
187 :     }
188 : bates 1262
189 :     SEXP dtCMatrix_upper_solve(SEXP a)
190 :     {
191 :     SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("dtCMatrix")));
192 :     int lo = uplo_P(a)[0] == 'L', unit = diag_P(a)[0] == 'U',
193 : bates 1310 n = INTEGER(GET_SLOT(a, Matrix_DimSym))[0],
194 : bates 1262 *ai = INTEGER(GET_SLOT(a,Matrix_iSym)),
195 : maechler 1661 *ap = INTEGER(GET_SLOT(a, Matrix_pSym)),
196 : bates 1262 *bp = INTEGER(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_pSym, INTSXP, n + 1));
197 :     int bnz = 10 * ap[n]; /* initial estimate of nnz in b */
198 :     int *ti = Calloc(bnz, int), j, nz;
199 :     double *ax = REAL(GET_SLOT(a, Matrix_xSym)), *tx = Calloc(bnz, double),
200 :     *tmp = Calloc(n, double);
201 : maechler 1661
202 : bates 1386 if (lo || (!unit))
203 :     error(_("Code written for unit upper triangular unit matrices"));
204 : bates 1262 bp[0] = 0;
205 :     for (j = 0; j < n; j++) {
206 :     int i, i1 = ap[j + 1];
207 :     AZERO(tmp, n);
208 :     for (i = ap[j]; i < i1; i++) {
209 :     int ii = ai[i], k;
210 :     if (unit) tmp[ii] -= ax[i];
211 :     for (k = bp[ii]; k < bp[ii + 1]; k++) tmp[ti[k]] -= ax[i] * tx[k];
212 :     }
213 :     for (i = 0, nz = 0; i < n; i++) if (tmp[i]) nz++;
214 :     bp[j + 1] = bp[j] + nz;
215 :     if (bp[j + 1] > bnz) {
216 :     while (bp[j + 1] > bnz) bnz *= 2;
217 :     ti = Realloc(ti, bnz, int);
218 :     tx = Realloc(tx, bnz, double);
219 :     }
220 :     i1 = bp[j];
221 :     for (i = 0; i < n; i++) if (tmp[i]) {ti[i1] = i; tx[i1] = tmp[i]; i1++;}
222 :     }
223 :     nz = bp[n];
224 :     Memcpy(INTEGER(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_iSym, INTSXP, nz)), ti, nz);
225 :     Memcpy(REAL(ALLOC_SLOT(ans, Matrix_xSym, REALSXP, nz)), tx, nz);
226 :     Free(tmp); Free(tx); Free(ti);
227 :     SET_SLOT(ans, Matrix_DimSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_DimSym)));
228 : maechler 1736 SET_DimNames(ans, a);
229 : bates 1262 SET_SLOT(ans, Matrix_uploSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_uploSym)));
230 :     SET_SLOT(ans, Matrix_diagSym, duplicate(GET_SLOT(a, Matrix_diagSym)));
231 :     UNPROTECT(1);
232 :     return ans;
233 :     }

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