Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: trunk/sources/HeuristicLab.ExtLibs/HeuristicLab.ALGLIB/2.3.0/ALGLIB-2.3.0/matgen.cs @ 3021

Last change on this file since 3021 was 2806, checked in by gkronber, 15 years ago

Added plugin for new version of ALGLIB. #875 (Update ALGLIB sources)

File size: 32.1 KB
RevLine 
[2806]1/*************************************************************************
2Copyright (c) 2007, Sergey Bochkanov (ALGLIB project).
3
4>>> SOURCE LICENSE >>>
5This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6it under the terms of the GNU General Public License as published by
7the Free Software Foundation (www.fsf.org); either version 2 of the
8License, or (at your option) any later version.
9
10This program is distributed in the hope that it will be useful,
11but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13GNU General Public License for more details.
14
15A copy of the GNU General Public License is available at
16http://www.fsf.org/licensing/licenses
17
18>>> END OF LICENSE >>>
19*************************************************************************/
20
21using System;
22
23namespace alglib
24{
25    public class matgen
26    {
27        /*************************************************************************
28        Generation of a random uniformly distributed (Haar) orthogonal matrix
29
30        INPUT PARAMETERS:
31            N   -   matrix size, N>=1
32           
33        OUTPUT PARAMETERS:
34            A   -   orthogonal NxN matrix, array[0..N-1,0..N-1]
35
36          -- ALGLIB routine --
37             04.12.2009
38             Bochkanov Sergey
39        *************************************************************************/
40        public static void rmatrixrndorthogonal(int n,
41            ref double[,] a)
42        {
43            int i = 0;
44            int j = 0;
45
46            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1, "RMatrixRndOrthogonal: N<1!");
47            a = new double[n-1+1, n-1+1];
48            for(i=0; i<=n-1; i++)
49            {
50                for(j=0; j<=n-1; j++)
51                {
52                    if( i==j )
53                    {
54                        a[i,j] = 1;
55                    }
56                    else
57                    {
58                        a[i,j] = 0;
59                    }
60                }
61            }
62            rmatrixrndorthogonalfromtheright(ref a, n, n);
63        }
64
65
66        /*************************************************************************
67        Generation of random NxN matrix with given condition number and norm2(A)=1
68
69        INPUT PARAMETERS:
70            N   -   matrix size
71            C   -   condition number (in 2-norm)
72
73        OUTPUT PARAMETERS:
74            A   -   random matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
75
76          -- ALGLIB routine --
77             04.12.2009
78             Bochkanov Sergey
79        *************************************************************************/
80        public static void rmatrixrndcond(int n,
81            double c,
82            ref double[,] a)
83        {
84            int i = 0;
85            int j = 0;
86            double l1 = 0;
87            double l2 = 0;
88
89            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & (double)(c)>=(double)(1), "RMatrixRndCond: N<1 or C<1!");
90            a = new double[n-1+1, n-1+1];
91            if( n==1 )
92            {
93               
94                //
95                // special case
96                //
97                a[0,0] = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
98                return;
99            }
100            l1 = 0;
101            l2 = Math.Log(1/c);
102            for(i=0; i<=n-1; i++)
103            {
104                for(j=0; j<=n-1; j++)
105                {
106                    a[i,j] = 0;
107                }
108            }
109            a[0,0] = Math.Exp(l1);
110            for(i=1; i<=n-2; i++)
111            {
112                a[i,i] = Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
113            }
114            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
115            rmatrixrndorthogonalfromtheleft(ref a, n, n);
116            rmatrixrndorthogonalfromtheright(ref a, n, n);
117        }
118
119
120        /*************************************************************************
121        Generation of a random Haar distributed orthogonal complex matrix
122
123        INPUT PARAMETERS:
124            N   -   matrix size, N>=1
125
126        OUTPUT PARAMETERS:
127            A   -   orthogonal NxN matrix, array[0..N-1,0..N-1]
128
129          -- ALGLIB routine --
130             04.12.2009
131             Bochkanov Sergey
132        *************************************************************************/
133        public static void cmatrixrndorthogonal(int n,
134            ref AP.Complex[,] a)
135        {
136            int i = 0;
137            int j = 0;
138
139            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1, "CMatrixRndOrthogonal: N<1!");
140            a = new AP.Complex[n-1+1, n-1+1];
141            for(i=0; i<=n-1; i++)
142            {
143                for(j=0; j<=n-1; j++)
144                {
145                    if( i==j )
146                    {
147                        a[i,j] = 1;
148                    }
149                    else
150                    {
151                        a[i,j] = 0;
152                    }
153                }
154            }
155            cmatrixrndorthogonalfromtheright(ref a, n, n);
156        }
157
158
159        /*************************************************************************
160        Generation of random NxN complex matrix with given condition number C and
161        norm2(A)=1
162
163        INPUT PARAMETERS:
164            N   -   matrix size
165            C   -   condition number (in 2-norm)
166
167        OUTPUT PARAMETERS:
168            A   -   random matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
169
170          -- ALGLIB routine --
171             04.12.2009
172             Bochkanov Sergey
173        *************************************************************************/
174        public static void cmatrixrndcond(int n,
175            double c,
176            ref AP.Complex[,] a)
177        {
178            int i = 0;
179            int j = 0;
180            double l1 = 0;
181            double l2 = 0;
182            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
183            AP.Complex v = 0;
184
185            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & (double)(c)>=(double)(1), "CMatrixRndCond: N<1 or C<1!");
186            a = new AP.Complex[n-1+1, n-1+1];
187            if( n==1 )
188            {
189               
190                //
191                // special case
192                //
193                hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
194                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref v.x, ref v.y);
195                a[0,0] = v;
196                return;
197            }
198            l1 = 0;
199            l2 = Math.Log(1/c);
200            for(i=0; i<=n-1; i++)
201            {
202                for(j=0; j<=n-1; j++)
203                {
204                    a[i,j] = 0;
205                }
206            }
207            a[0,0] = Math.Exp(l1);
208            for(i=1; i<=n-2; i++)
209            {
210                a[i,i] = Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
211            }
212            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
213            cmatrixrndorthogonalfromtheleft(ref a, n, n);
214            cmatrixrndorthogonalfromtheright(ref a, n, n);
215        }
216
217
218        /*************************************************************************
219        Generation of random NxN symmetric matrix with given condition number  and
220        norm2(A)=1
221
222        INPUT PARAMETERS:
223            N   -   matrix size
224            C   -   condition number (in 2-norm)
225
226        OUTPUT PARAMETERS:
227            A   -   random matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
228
229          -- ALGLIB routine --
230             04.12.2009
231             Bochkanov Sergey
232        *************************************************************************/
233        public static void smatrixrndcond(int n,
234            double c,
235            ref double[,] a)
236        {
237            int i = 0;
238            int j = 0;
239            double l1 = 0;
240            double l2 = 0;
241
242            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & (double)(c)>=(double)(1), "SMatrixRndCond: N<1 or C<1!");
243            a = new double[n-1+1, n-1+1];
244            if( n==1 )
245            {
246               
247                //
248                // special case
249                //
250                a[0,0] = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
251                return;
252            }
253           
254            //
255            // Prepare matrix
256            //
257            l1 = 0;
258            l2 = Math.Log(1/c);
259            for(i=0; i<=n-1; i++)
260            {
261                for(j=0; j<=n-1; j++)
262                {
263                    a[i,j] = 0;
264                }
265            }
266            a[0,0] = Math.Exp(l1);
267            for(i=1; i<=n-2; i++)
268            {
269                a[i,i] = (2*AP.Math.RandomInteger(2)-1)*Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
270            }
271            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
272           
273            //
274            // Multiply
275            //
276            smatrixrndmultiply(ref a, n);
277        }
278
279
280        /*************************************************************************
281        Generation of random NxN symmetric positive definite matrix with given
282        condition number and norm2(A)=1
283
284        INPUT PARAMETERS:
285            N   -   matrix size
286            C   -   condition number (in 2-norm)
287
288        OUTPUT PARAMETERS:
289            A   -   random SPD matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
290
291          -- ALGLIB routine --
292             04.12.2009
293             Bochkanov Sergey
294        *************************************************************************/
295        public static void spdmatrixrndcond(int n,
296            double c,
297            ref double[,] a)
298        {
299            int i = 0;
300            int j = 0;
301            double l1 = 0;
302            double l2 = 0;
303
304           
305            //
306            // Special cases
307            //
308            if( n<=0 | (double)(c)<(double)(1) )
309            {
310                return;
311            }
312            a = new double[n-1+1, n-1+1];
313            if( n==1 )
314            {
315                a[0,0] = 1;
316                return;
317            }
318           
319            //
320            // Prepare matrix
321            //
322            l1 = 0;
323            l2 = Math.Log(1/c);
324            for(i=0; i<=n-1; i++)
325            {
326                for(j=0; j<=n-1; j++)
327                {
328                    a[i,j] = 0;
329                }
330            }
331            a[0,0] = Math.Exp(l1);
332            for(i=1; i<=n-2; i++)
333            {
334                a[i,i] = Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
335            }
336            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
337           
338            //
339            // Multiply
340            //
341            smatrixrndmultiply(ref a, n);
342        }
343
344
345        /*************************************************************************
346        Generation of random NxN Hermitian matrix with given condition number  and
347        norm2(A)=1
348
349        INPUT PARAMETERS:
350            N   -   matrix size
351            C   -   condition number (in 2-norm)
352
353        OUTPUT PARAMETERS:
354            A   -   random matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
355
356          -- ALGLIB routine --
357             04.12.2009
358             Bochkanov Sergey
359        *************************************************************************/
360        public static void hmatrixrndcond(int n,
361            double c,
362            ref AP.Complex[,] a)
363        {
364            int i = 0;
365            int j = 0;
366            double l1 = 0;
367            double l2 = 0;
368
369            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & (double)(c)>=(double)(1), "HMatrixRndCond: N<1 or C<1!");
370            a = new AP.Complex[n-1+1, n-1+1];
371            if( n==1 )
372            {
373               
374                //
375                // special case
376                //
377                a[0,0] = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
378                return;
379            }
380           
381            //
382            // Prepare matrix
383            //
384            l1 = 0;
385            l2 = Math.Log(1/c);
386            for(i=0; i<=n-1; i++)
387            {
388                for(j=0; j<=n-1; j++)
389                {
390                    a[i,j] = 0;
391                }
392            }
393            a[0,0] = Math.Exp(l1);
394            for(i=1; i<=n-2; i++)
395            {
396                a[i,i] = (2*AP.Math.RandomInteger(2)-1)*Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
397            }
398            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
399           
400            //
401            // Multiply
402            //
403            hmatrixrndmultiply(ref a, n);
404           
405            //
406            // post-process to ensure that matrix diagonal is real
407            //
408            for(i=0; i<=n-1; i++)
409            {
410                a[i,i].y = 0;
411            }
412        }
413
414
415        /*************************************************************************
416        Generation of random NxN Hermitian positive definite matrix with given
417        condition number and norm2(A)=1
418
419        INPUT PARAMETERS:
420            N   -   matrix size
421            C   -   condition number (in 2-norm)
422
423        OUTPUT PARAMETERS:
424            A   -   random HPD matrix with norm2(A)=1 and cond(A)=C
425
426          -- ALGLIB routine --
427             04.12.2009
428             Bochkanov Sergey
429        *************************************************************************/
430        public static void hpdmatrixrndcond(int n,
431            double c,
432            ref AP.Complex[,] a)
433        {
434            int i = 0;
435            int j = 0;
436            double l1 = 0;
437            double l2 = 0;
438
439           
440            //
441            // Special cases
442            //
443            if( n<=0 | (double)(c)<(double)(1) )
444            {
445                return;
446            }
447            a = new AP.Complex[n-1+1, n-1+1];
448            if( n==1 )
449            {
450                a[0,0] = 1;
451                return;
452            }
453           
454            //
455            // Prepare matrix
456            //
457            l1 = 0;
458            l2 = Math.Log(1/c);
459            for(i=0; i<=n-1; i++)
460            {
461                for(j=0; j<=n-1; j++)
462                {
463                    a[i,j] = 0;
464                }
465            }
466            a[0,0] = Math.Exp(l1);
467            for(i=1; i<=n-2; i++)
468            {
469                a[i,i] = Math.Exp(AP.Math.RandomReal()*(l2-l1)+l1);
470            }
471            a[n-1,n-1] = Math.Exp(l2);
472           
473            //
474            // Multiply
475            //
476            hmatrixrndmultiply(ref a, n);
477           
478            //
479            // post-process to ensure that matrix diagonal is real
480            //
481            for(i=0; i<=n-1; i++)
482            {
483                a[i,i].y = 0;
484            }
485        }
486
487
488        /*************************************************************************
489        Multiplication of MxN matrix by NxN random Haar distributed orthogonal matrix
490
491        INPUT PARAMETERS:
492            A   -   matrix, array[0..M-1, 0..N-1]
493            M, N-   matrix size
494
495        OUTPUT PARAMETERS:
496            A   -   A*Q, where Q is random NxN orthogonal matrix
497
498          -- ALGLIB routine --
499             04.12.2009
500             Bochkanov Sergey
501        *************************************************************************/
502        public static void rmatrixrndorthogonalfromtheright(ref double[,] a,
503            int m,
504            int n)
505        {
506            double tau = 0;
507            double lambda = 0;
508            int s = 0;
509            int i = 0;
510            double u1 = 0;
511            double u2 = 0;
512            double[] w = new double[0];
513            double[] v = new double[0];
514            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
515            int i_ = 0;
516
517            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & m>=1, "RMatrixRndOrthogonalFromTheRight: N<1 or M<1!");
518            if( n==1 )
519            {
520               
521                //
522                // Special case
523                //
524                tau = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
525                for(i=0; i<=m-1; i++)
526                {
527                    a[i,0] = a[i,0]*tau;
528                }
529                return;
530            }
531           
532            //
533            // General case.
534            // First pass.
535            //
536            w = new double[m-1+1];
537            v = new double[n+1];
538            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
539            for(s=2; s<=n; s++)
540            {
541               
542                //
543                // Prepare random normal v
544                //
545                do
546                {
547                    i = 1;
548                    while( i<=s )
549                    {
550                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref u1, ref u2);
551                        v[i] = u1;
552                        if( i+1<=s )
553                        {
554                            v[i+1] = u2;
555                        }
556                        i = i+2;
557                    }
558                    lambda = 0.0;
559                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
560                    {
561                        lambda += v[i_]*v[i_];
562                    }
563                }
564                while( (double)(lambda)==(double)(0) );
565               
566                //
567                // Prepare and apply reflection
568                //
569                reflections.generatereflection(ref v, s, ref tau);
570                v[1] = 1;
571                reflections.applyreflectionfromtheright(ref a, tau, ref v, 0, m-1, n-s, n-1, ref w);
572            }
573           
574            //
575            // Second pass.
576            //
577            for(i=0; i<=n-1; i++)
578            {
579                tau = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
580                for(i_=0; i_<=m-1;i_++)
581                {
582                    a[i_,i] = tau*a[i_,i];
583                }
584            }
585        }
586
587
588        /*************************************************************************
589        Multiplication of MxN matrix by MxM random Haar distributed orthogonal matrix
590
591        INPUT PARAMETERS:
592            A   -   matrix, array[0..M-1, 0..N-1]
593            M, N-   matrix size
594
595        OUTPUT PARAMETERS:
596            A   -   Q*A, where Q is random MxM orthogonal matrix
597
598          -- ALGLIB routine --
599             04.12.2009
600             Bochkanov Sergey
601        *************************************************************************/
602        public static void rmatrixrndorthogonalfromtheleft(ref double[,] a,
603            int m,
604            int n)
605        {
606            double tau = 0;
607            double lambda = 0;
608            int s = 0;
609            int i = 0;
610            int j = 0;
611            double u1 = 0;
612            double u2 = 0;
613            double[] w = new double[0];
614            double[] v = new double[0];
615            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
616            int i_ = 0;
617
618            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & m>=1, "RMatrixRndOrthogonalFromTheRight: N<1 or M<1!");
619            if( m==1 )
620            {
621               
622                //
623                // special case
624                //
625                tau = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
626                for(j=0; j<=n-1; j++)
627                {
628                    a[0,j] = a[0,j]*tau;
629                }
630                return;
631            }
632           
633            //
634            // General case.
635            // First pass.
636            //
637            w = new double[n-1+1];
638            v = new double[m+1];
639            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
640            for(s=2; s<=m; s++)
641            {
642               
643                //
644                // Prepare random normal v
645                //
646                do
647                {
648                    i = 1;
649                    while( i<=s )
650                    {
651                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref u1, ref u2);
652                        v[i] = u1;
653                        if( i+1<=s )
654                        {
655                            v[i+1] = u2;
656                        }
657                        i = i+2;
658                    }
659                    lambda = 0.0;
660                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
661                    {
662                        lambda += v[i_]*v[i_];
663                    }
664                }
665                while( (double)(lambda)==(double)(0) );
666               
667                //
668                // Prepare and apply reflection
669                //
670                reflections.generatereflection(ref v, s, ref tau);
671                v[1] = 1;
672                reflections.applyreflectionfromtheleft(ref a, tau, ref v, m-s, m-1, 0, n-1, ref w);
673            }
674           
675            //
676            // Second pass.
677            //
678            for(i=0; i<=m-1; i++)
679            {
680                tau = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
681                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
682                {
683                    a[i,i_] = tau*a[i,i_];
684                }
685            }
686        }
687
688
689        /*************************************************************************
690        Multiplication of MxN complex matrix by NxN random Haar distributed
691        complex orthogonal matrix
692
693        INPUT PARAMETERS:
694            A   -   matrix, array[0..M-1, 0..N-1]
695            M, N-   matrix size
696
697        OUTPUT PARAMETERS:
698            A   -   A*Q, where Q is random NxN orthogonal matrix
699
700          -- ALGLIB routine --
701             04.12.2009
702             Bochkanov Sergey
703        *************************************************************************/
704        public static void cmatrixrndorthogonalfromtheright(ref AP.Complex[,] a,
705            int m,
706            int n)
707        {
708            AP.Complex lambda = 0;
709            AP.Complex tau = 0;
710            int s = 0;
711            int i = 0;
712            AP.Complex[] w = new AP.Complex[0];
713            AP.Complex[] v = new AP.Complex[0];
714            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
715            int i_ = 0;
716
717            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & m>=1, "CMatrixRndOrthogonalFromTheRight: N<1 or M<1!");
718            if( n==1 )
719            {
720               
721                //
722                // Special case
723                //
724                hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
725                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
726                for(i=0; i<=m-1; i++)
727                {
728                    a[i,0] = a[i,0]*tau;
729                }
730                return;
731            }
732           
733            //
734            // General case.
735            // First pass.
736            //
737            w = new AP.Complex[m-1+1];
738            v = new AP.Complex[n+1];
739            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
740            for(s=2; s<=n; s++)
741            {
742               
743                //
744                // Prepare random normal v
745                //
746                do
747                {
748                    for(i=1; i<=s; i++)
749                    {
750                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
751                        v[i] = tau;
752                    }
753                    lambda = 0.0;
754                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
755                    {
756                        lambda += v[i_]*AP.Math.Conj(v[i_]);
757                    }
758                }
759                while( lambda==0 );
760               
761                //
762                // Prepare and apply reflection
763                //
764                creflections.complexgeneratereflection(ref v, s, ref tau);
765                v[1] = 1;
766                creflections.complexapplyreflectionfromtheright(ref a, tau, ref v, 0, m-1, n-s, n-1, ref w);
767            }
768           
769            //
770            // Second pass.
771            //
772            for(i=0; i<=n-1; i++)
773            {
774                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
775                for(i_=0; i_<=m-1;i_++)
776                {
777                    a[i_,i] = tau*a[i_,i];
778                }
779            }
780        }
781
782
783        /*************************************************************************
784        Multiplication of MxN complex matrix by MxM random Haar distributed
785        complex orthogonal matrix
786
787        INPUT PARAMETERS:
788            A   -   matrix, array[0..M-1, 0..N-1]
789            M, N-   matrix size
790
791        OUTPUT PARAMETERS:
792            A   -   Q*A, where Q is random MxM orthogonal matrix
793
794          -- ALGLIB routine --
795             04.12.2009
796             Bochkanov Sergey
797        *************************************************************************/
798        public static void cmatrixrndorthogonalfromtheleft(ref AP.Complex[,] a,
799            int m,
800            int n)
801        {
802            AP.Complex tau = 0;
803            AP.Complex lambda = 0;
804            int s = 0;
805            int i = 0;
806            int j = 0;
807            AP.Complex[] w = new AP.Complex[0];
808            AP.Complex[] v = new AP.Complex[0];
809            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
810            int i_ = 0;
811
812            System.Diagnostics.Debug.Assert(n>=1 & m>=1, "CMatrixRndOrthogonalFromTheRight: N<1 or M<1!");
813            if( m==1 )
814            {
815               
816                //
817                // special case
818                //
819                hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
820                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
821                for(j=0; j<=n-1; j++)
822                {
823                    a[0,j] = a[0,j]*tau;
824                }
825                return;
826            }
827           
828            //
829            // General case.
830            // First pass.
831            //
832            w = new AP.Complex[n-1+1];
833            v = new AP.Complex[m+1];
834            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
835            for(s=2; s<=m; s++)
836            {
837               
838                //
839                // Prepare random normal v
840                //
841                do
842                {
843                    for(i=1; i<=s; i++)
844                    {
845                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
846                        v[i] = tau;
847                    }
848                    lambda = 0.0;
849                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
850                    {
851                        lambda += v[i_]*AP.Math.Conj(v[i_]);
852                    }
853                }
854                while( lambda==0 );
855               
856                //
857                // Prepare and apply reflection
858                //
859                creflections.complexgeneratereflection(ref v, s, ref tau);
860                v[1] = 1;
861                creflections.complexapplyreflectionfromtheleft(ref a, tau, ref v, m-s, m-1, 0, n-1, ref w);
862            }
863           
864            //
865            // Second pass.
866            //
867            for(i=0; i<=m-1; i++)
868            {
869                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
870                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
871                {
872                    a[i,i_] = tau*a[i,i_];
873                }
874            }
875        }
876
877
878        /*************************************************************************
879        Symmetric multiplication of NxN matrix by random Haar distributed
880        orthogonal  matrix
881
882        INPUT PARAMETERS:
883            A   -   matrix, array[0..N-1, 0..N-1]
884            N   -   matrix size
885
886        OUTPUT PARAMETERS:
887            A   -   Q'*A*Q, where Q is random NxN orthogonal matrix
888
889          -- ALGLIB routine --
890             04.12.2009
891             Bochkanov Sergey
892        *************************************************************************/
893        public static void smatrixrndmultiply(ref double[,] a,
894            int n)
895        {
896            double tau = 0;
897            double lambda = 0;
898            int s = 0;
899            int i = 0;
900            double u1 = 0;
901            double u2 = 0;
902            double[] w = new double[0];
903            double[] v = new double[0];
904            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
905            int i_ = 0;
906
907           
908            //
909            // General case.
910            //
911            w = new double[n-1+1];
912            v = new double[n+1];
913            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
914            for(s=2; s<=n; s++)
915            {
916               
917                //
918                // Prepare random normal v
919                //
920                do
921                {
922                    i = 1;
923                    while( i<=s )
924                    {
925                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref u1, ref u2);
926                        v[i] = u1;
927                        if( i+1<=s )
928                        {
929                            v[i+1] = u2;
930                        }
931                        i = i+2;
932                    }
933                    lambda = 0.0;
934                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
935                    {
936                        lambda += v[i_]*v[i_];
937                    }
938                }
939                while( (double)(lambda)==(double)(0) );
940               
941                //
942                // Prepare and apply reflection
943                //
944                reflections.generatereflection(ref v, s, ref tau);
945                v[1] = 1;
946                reflections.applyreflectionfromtheright(ref a, tau, ref v, 0, n-1, n-s, n-1, ref w);
947                reflections.applyreflectionfromtheleft(ref a, tau, ref v, n-s, n-1, 0, n-1, ref w);
948            }
949           
950            //
951            // Second pass.
952            //
953            for(i=0; i<=n-1; i++)
954            {
955                tau = 2*AP.Math.RandomInteger(2)-1;
956                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
957                {
958                    a[i_,i] = tau*a[i_,i];
959                }
960                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
961                {
962                    a[i,i_] = tau*a[i,i_];
963                }
964            }
965        }
966
967
968        /*************************************************************************
969        Hermitian multiplication of NxN matrix by random Haar distributed
970        complex orthogonal matrix
971
972        INPUT PARAMETERS:
973            A   -   matrix, array[0..N-1, 0..N-1]
974            N   -   matrix size
975
976        OUTPUT PARAMETERS:
977            A   -   Q^H*A*Q, where Q is random NxN orthogonal matrix
978
979          -- ALGLIB routine --
980             04.12.2009
981             Bochkanov Sergey
982        *************************************************************************/
983        public static void hmatrixrndmultiply(ref AP.Complex[,] a,
984            int n)
985        {
986            AP.Complex tau = 0;
987            AP.Complex lambda = 0;
988            int s = 0;
989            int i = 0;
990            AP.Complex[] w = new AP.Complex[0];
991            AP.Complex[] v = new AP.Complex[0];
992            hqrnd.hqrndstate state = new hqrnd.hqrndstate();
993            int i_ = 0;
994
995           
996            //
997            // General case.
998            //
999            w = new AP.Complex[n-1+1];
1000            v = new AP.Complex[n+1];
1001            hqrnd.hqrndrandomize(ref state);
1002            for(s=2; s<=n; s++)
1003            {
1004               
1005                //
1006                // Prepare random normal v
1007                //
1008                do
1009                {
1010                    for(i=1; i<=s; i++)
1011                    {
1012                        hqrnd.hqrndnormal2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
1013                        v[i] = tau;
1014                    }
1015                    lambda = 0.0;
1016                    for(i_=1; i_<=s;i_++)
1017                    {
1018                        lambda += v[i_]*AP.Math.Conj(v[i_]);
1019                    }
1020                }
1021                while( lambda==0 );
1022               
1023                //
1024                // Prepare and apply reflection
1025                //
1026                creflections.complexgeneratereflection(ref v, s, ref tau);
1027                v[1] = 1;
1028                creflections.complexapplyreflectionfromtheright(ref a, tau, ref v, 0, n-1, n-s, n-1, ref w);
1029                creflections.complexapplyreflectionfromtheleft(ref a, AP.Math.Conj(tau), ref v, n-s, n-1, 0, n-1, ref w);
1030            }
1031           
1032            //
1033            // Second pass.
1034            //
1035            for(i=0; i<=n-1; i++)
1036            {
1037                hqrnd.hqrndunit2(ref state, ref tau.x, ref tau.y);
1038                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
1039                {
1040                    a[i_,i] = tau*a[i_,i];
1041                }
1042                tau = AP.Math.Conj(tau);
1043                for(i_=0; i_<=n-1;i_++)
1044                {
1045                    a[i,i_] = tau*a[i,i_];
1046                }
1047            }
1048        }
1049    }
1050}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.