Normand Briere
2018-07-01 89c1ad67bc65d24ceadfa9e95f8c5515283f1e97
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
/*
 * This software is a cooperative product of The MathWorks and the National
 * Institute of Standards and Technology (NIST) which has been released to the
 * public domain. Neither The MathWorks nor NIST assumes any responsibility
 * whatsoever for its use by other parties, and makes no guarantees, expressed
 * or implied, about its quality, reliability, or any other characteristic.
 */
 
/*
 * CholeskyDecomposition.java
 * Copyright (C) 1999 The Mathworks and NIST
 *
 */
 
package //weka.core.
        matrix;
 
import weka.core.RevisionHandler;
import weka.core.RevisionUtils;
 
import java.io.Serializable;
 
/** 
 * Cholesky Decomposition.
 * <P>
 * For a symmetric, positive definite matrix A, the Cholesky decomposition is
 * an lower triangular matrix L so that A = L*L'.
 * <P>
 * If the matrix is not symmetric or positive definite, the constructor
 * returns a partial decomposition and sets an internal flag that may
 * be queried by the isSPD() method.
 * <p/>
 * Adapted from the <a href="http://math.nist.gov/javanumerics/jama/" target="_blank">JAMA</a> package.
 *
 * @author The Mathworks and NIST 
 * @author Fracpete (fracpete at waikato dot ac dot nz)
 * @version $Revision: 1.5 $
 */
public class CholeskyDecomposition 
  implements Serializable, RevisionHandler {
 
  /** for serialization */
  private static final long serialVersionUID = -8739775942782694701L;
 
  /** 
   * Array for internal storage of decomposition.
   * @serial internal array storage.
   */
  private double[][] L;
 
  /** 
   * Row and column dimension (square matrix).
   * @serial matrix dimension.
   */
  private int n;
 
  /** 
   * Symmetric and positive definite flag.
   * @serial is symmetric and positive definite flag.
   */
  private boolean isspd;
 
  /** 
   * Cholesky algorithm for symmetric and positive definite matrix.
   *
   * @param  Arg   Square, symmetric matrix.
   */
  public CholeskyDecomposition(Matrix Arg) {
    // Initialize.
    double[][] A = Arg.getArray();
    n = Arg.getRowDimension();
    L = new double[n][n];
    isspd = (Arg.getColumnDimension() == n);
    // Main loop.
    for (int j = 0; j < n; j++) {
      double[] Lrowj = L[j];
      double d = 0.0;
      for (int k = 0; k < j; k++) {
        double[] Lrowk = L[k];
        double s = 0.0;
        for (int i = 0; i < k; i++) {
          s += Lrowk[i]*Lrowj[i];
        }
        Lrowj[k] = s = (A[j][k] - s)/L[k][k];
        d = d + s*s;
        isspd = isspd & (A[k][j] == A[j][k]); 
      }
      d = A[j][j] - d;
      isspd = isspd & (d > 0.0);
      L[j][j] = Math.sqrt(Math.max(d,0.0));
      for (int k = j+1; k < n; k++) {
        L[j][k] = 0.0;
      }
    }
  }
 
  /** 
   * Is the matrix symmetric and positive definite?
   * @return     true if A is symmetric and positive definite.
   */
  public boolean isSPD() {
    return isspd;
  }
 
  /** 
   * Return triangular factor.
   * @return     L
   */
  public Matrix getL() {
    return new Matrix(L,n,n);
  }
 
  /** 
   * Solve A*X = B
   * @param  B   A Matrix with as many rows as A and any number of columns.
   * @return     X so that L*L'*X = B
   * @exception  IllegalArgumentException  Matrix row dimensions must agree.
   * @exception  RuntimeException  Matrix is not symmetric positive definite.
   */
  public Matrix solve(Matrix B) {
    if (B.getRowDimension() != n) {
      throw new IllegalArgumentException("Matrix row dimensions must agree.");
    }
    if (!isspd) {
      throw new RuntimeException("Matrix is not symmetric positive definite.");
    }
 
    // Copy right hand side.
    double[][] X = B.getArrayCopy();
    int nx = B.getColumnDimension();
 
    // Solve L*Y = B;
    for (int k = 0; k < n; k++) {
      for (int j = 0; j < nx; j++) {
   for (int i = 0; i < k ; i++) {
     X[k][j] -= X[i][j]*L[k][i];
   }
   X[k][j] /= L[k][k];
      }
    }
 
    // Solve L'*X = Y;
    for (int k = n-1; k >= 0; k--) {
      for (int j = 0; j < nx; j++) {
   for (int i = k+1; i < n ; i++) {
     X[k][j] -= X[i][j]*L[i][k];
   }
   X[k][j] /= L[k][k];
      }
    }
 
    return new Matrix(X,n,nx);
  }
  
  /**
   * Returns the revision string.
   * 
   * @return        the revision
   */
  public String getRevision() {
    return RevisionUtils.extract("$Revision: 1.5 $");
  }
}