/// <summary>
/// Costruttore
/// (da migliorare, T : IClonable)
/// </summary>
/// <param name="m">Matrice di partenza</param>
/// <param name="copy">Ricopia i dati se true</param>
public MatrixBase(MatrixBase <T> m, bool copy) // Costruttore (se true, ricopia i dati)
{
row = m.row; // Copia le dimensioni
col = m.col;
if ((row > 0) && (col > 0))
{
dat = new T[row, col]; // Alloca nuovi dati
if (copy) // Se richiesto...
{ // ...copia il contenuto
int r, c;
for (r = 0; r < row; r++)
{
for (c = 0; c < col; c++)
{
dat[r, c] = m.dat[r, c]; // Nota (*) : usa l'operatore = ma dovrebbe usare Clone()
}
}
// Opportuno mettere un controllo su T, se ICloneable
// Ma Clone() fa una copia superficiale come object
}
}
else
{
dat = null;
}
}
/// <summary>
/// Confronta dimensioni
/// </summary>
/// <param name="m">Matrice da confrontare</param>
/// <returns>true se stesse dimensioni</returns>
public bool SameSize(MatrixBase <T> m)
{
if ((this.Col == m.Col) && (this.Row == m.Row))
{
return(true);
}
return(false);
}
/// <summary>
/// Trasposta
/// </summary>
/// <param name="m"></param>
/// <returns></returns>
public static MatrixBase <T> operator !(MatrixBase <T> m) // Trasposta
{
MatrixBase <T> res = new MatrixBase <T>(m.Col, m.Row); // Crea matrice con dimensioni scambiate
int ir, ic;
for (ir = 0; ir < m.row; ir++) // Ricopia i valori, scambiandone le posizioni
{
for (ic = 0; ic < m.col; ic++)
{
res.dat[ic, ir] = m.dat[ir, ic];
}
}
return(res);
}
/*
* RILASSAMENTO
* Da scrivere dopo aver completato Bisezione, PassoFisso e Grossolana
*/
/*
* STEEPEST
* Da scrivere dopo aver completato Bisezione, PassoFisso e Grossolana
*/
/*
* PASSOFISSO
* Analoga a Bisezione (stessi parametri o quasi...)
* Usa pero` il gradiente come condizione di uscita al posto della distanza (oltre alla f)
*/
/// <summary>
/// Incrementa contatori
/// </summary>
/// <param name="contatori">Colonna (n,1) con i contatori</param>
/// <param name="passi">Colonna (n,1) con i passi massimi</param>
/// <param name="indIncrementato">Indice incrementato, oppure -1 se variato piu` di uno</param>
/// <returns>true se ha incrementato un indice, false se era gia` l'ultimo passo</returns>
public static bool Incrementa(ref MatrixBase <int> contatori,
MatrixBase <int> passi,
ref int indIncrementato)
{
bool fine = false; // Flag finale
int n; // Dimensione dei vettori
n = contatori.Row;
if ((passi.Row != n) || (passi.Col != 1) || (contatori.Col != 1))
{
return(fine); // Verifica gli indici
}
int indice = 0; // Inizia con il primo indice
indIncrementato = 0; // Indice da ricalcolare (-1 se tutti)
while (indice < n)
{
int c;
c = contatori.Get(indice, 0) + 1; // Calcola indice incrementato
if (c < passi.Get(indice, 0)) // Se entro i limiti...
{
contatori.Set(indice, 0, c); // Aggiorna indice
if (indIncrementato != -1) // Lo salva, per aggiornamento calcoli...
{
indIncrementato = indice; // ... ma solo se non erano gia` cambiati piu` indici
}
fine = true; // Raggiunta uscita prima della fine
break; // Esce dal ciclo while
}
else
{ // ...se superato i limiti
contatori.Set(indice, 0, 0); // Azzera contatore
indice += 1; // Passa all'indice successivo
indIncrementato = -1;
continue; // Continua il ciclo while
}
} // Se esce normalmente dal while, fine resta true
if (indice >= n)
{
fine = false; // Se superato ultimo indice: ultimo passo, false
}
return(fine);
}
/// <summary>
/// Restituisce una riga
/// Se indice errato o matrice nulla: ArgumentOutOfRangeException
/// </summary>
/// <param name="irow"></param>
/// <returns></returns>
public MatrixBase <T> GetRow(int irow) // Restituisce una riga
{
MatrixBase <T> m;
int i;
if ((irow < 0) || (irow >= row)) // Se indici non corretti o matrice iniziale con dimensione nulla...
{
throw new ArgumentOutOfRangeException(Error.OutOfRange.ToString());
}
else if (col <= 0)
{
throw new ArgumentOutOfRangeException(Error.NullMatrix.ToString());
}
m = new MatrixBase <T>(1, col); // Crea matrice con una riga a tante colonne quanto la matrice dipartenza
for (i = 0; i < col; i++) // Ricopia i valori della riga irow per tutte le colonne i
{
m.dat[0, i] = dat[irow, i];
}
return(m); // Restituisce il riferimento all'oggetto allocato
}
/// <summary>
/// Restituisce una colonna
/// Se indice errato o matrice nulla: ArgumentOutOfRangeException
/// </summary>
/// <param name="icol"></param>
/// <returns></returns>
public MatrixBase <T> GetCol(int icol) // Restituisce una colonna
{
MatrixBase <T> m;
int i;
if ((icol < 0) || (icol >= col)) // Se indici non corretti o matrice iniziale con dimensione nulla...
{
throw new ArgumentOutOfRangeException(Error.OutOfRange.ToString());
}
else if (row <= 0)
{
throw new ArgumentOutOfRangeException(Error.NullMatrix.ToString());
}
m = new MatrixBase <T>(row, 1); // Crea matrice con una colonna a tante righe quanto la matrice dipartenza
for (i = 0; i < row; i++) // Ricopia i valori della colonna icol per tutte le righe i
{
m.dat[i, 0] = dat[i, icol];
}
return(m); // Restituisce il riferimento all'oggetto allocato
}
public bool Factor(Matrix A) // Fattorizza la matrice A con il metodo di Gauss con pivoting parziale
{
int n; // Dimensione matrice
if (A.Row != A.Col) // Verifica che A sia quadrata
{
return(false);
}
n = A.Row; // Legge dimensione
if (n < 1) // Verifica dimensione
{
return(false);
}
pivot = new MatrixBase <int>(n - 1, 1); // Inizializza dimensioni matrici
a = new Matrix(A, true); // Crea nuova matrice idntica ad A
if (n == 1) // Se di ordine 1...
{
det = a[0, 0];
if (System.Math.Abs(det) <= LinearSys.Epsilon) // Se det nullo, esce con errore
{
return(false);
}
return(true); // Se det non nullo, esce regolarmente
}
int k, i, io, j; // Ciclo di calcolo
double amax;
double tmp;
for (io = 0, det = Matrix.One, k = 0; k < n - 1; k++) // Ciclo 1
{
for (amax = 0.0, i = k; i < n; i++) // Cerca la riga io con il massimo amax sulla colonna k
{
if (System.Math.Abs(a[i, k]) >= amax)
{
io = i;
amax = System.Math.Abs(a[i, k]);
}
}
pivot[k, 0] = io;
if (amax <= LinearSys.Epsilon) // Se amax è nullo, esce con errore
{
det = 0.0;
return(false);
}
if (io != k) // Se l'indice non è k...
{
for (j = k; j < n; j++) // Scambia le righe k e io
{
tmp = a[k, j];
a[k, j] = a[io, j];
a[io, j] = tmp;
}
det = -det; // e cambia segno al determinante
}
for (i = k + 1; i < n; i++) // Ciclo 2
{
a[i, k] = -a[i, k] / a[k, k];
for (j = k + 1; j < n; j++)
{
a[i, j] = a[i, j] + a[i, k] * a[k, j];
}
} // Fine ciclo 2
det = det * a[k, k];
} // Fine ciclo 1
if (System.Math.Abs(a[n - 1, n - 1]) <= LinearSys.Epsilon)
{
det = 0.0;
return(false);
}
det = det * a[n - 1, n - 1];
return(true);
}
/// <summary>
/// Confronta dimensioni
/// </summary>
/// <param name="m1">Prima matrice</param>
/// <param name="m2">Seconda matrice</param>
/// <returns>true se stesse dimensioni</returns>
public static bool SameSize(MatrixBase <T> m1, MatrixBase <T> m2)
{
return(m1.SameSize(m2));
}
/*
*
* NOTA GENERALE.
*
* I metodi precedenti, steepest descent, rilassamento (per la scelta delle direzioni) e
* passo fisso e bisezione (per la ricerca del minimo (o del massimo)
* non sono sufficienti da soli.
*
* E' ragionevole scrivere prima alcune funzioni che lavorino separatamente.
* Tutte sono incluse nella classe Fmin e hanno gia` implicito il delegate alla funzione
* Tutte devono prima verificare che il delegate non sia nullo.
*
*/
/// <summary>
/// Ricerca per punti
/// </summary>
/// <param name="xk">Punto centrale</param>
/// <param name="range">Meta` ampiezza di ricerca (ammessi valori nulli)</param>
/// <param name="passiU">Numero di passi unilaterali (almeno 1)</param>
/// <param name="xmin">Punto con il valore minore</param>
/// <param name="cicli">Numero di punti calcolati</param>
/// <returns></returns>
public bool Campionamento(Matrix xk,
Matrix range,
MatrixBase <int> passiU,
ref Matrix xmin,
ref int cicli)
{
bool found = false;
int n; // Dimensioni dei vettori
int i; // Contatore
n = xk.Row;
if ((range.Row != n) || (passiU.Row != n) || (xmin.Row != n) || (xk.Col != 1) || (range.Col != 1) || (passiU.Col != 1) || (xmin.Col != 1))
{
return(found); // Verifica indici
}
for (i = 0; i < n; i++) // Verifica intervalli (ammessi valori nulli)
{
if (range.Get(i, 0) < 0.0)
{
return(found);
}
}
for (i = 0; i < n; i++) // Verifica passi (almeno 1 per lato)
{
if (passiU.Get(i, 0) < 1)
{
return(found);
}
}
MatrixBase <int> passi = new MatrixBase <int>(n, 1); // Matrice dei passi
for (i = 0; i < n; i++) // Calcola i passi effettivi (segmenti, non punti)
{
passi.Set(i, 0, passiU.Get(i, 0) * 2);
}
Matrix step = new Matrix(n, 1);
for (i = 0; i < n; i++) // Calcola i passi effettivi
{
step.Set(i, 0, range.Get(i, 0) / passi.Get(i, 0));
}
Matrix xo = new Matrix(n, 1);
for (i = 0; i < n; i++) // Calcola i punti di partenza
{
xo.Set(i, 0, xk.Get(i, 0) - step.Get(i, 0) * passiU.Get(i, 0));
}
MatrixBase <int> contatori = new MatrixBase <int>(n, 1, 0); // Vettore dei contatotri (tutti a 0)
Matrix x = new Matrix(n, 1); // Vettore dei valori effettivi
int iinc = -1;
double minimo = double.MaxValue;
double f;
cicli = 0;
bool fine = false;
while (!fine)
{
if (iinc >= 0) // ricalcola nuovo vettore x
{
x.Set(iinc, 0, xo.Get(iinc, 0) + step.Get(iinc, 0) * contatori.Get(iinc, 0));
}
else
{
for (i = 0; i < n; i++)
{
x.Set(i, 0, xo.Get(i, 0) + step.Get(i, 0) * contatori.Get(i, 0));
}
}
f = Funzione(x); // Calcola la f del punto x attuale
if (f < minimo) // Vede se e` minima (rispetto ai valori trovati finora)
{
minimo = f;
xmin = x.Copy();
found = true;
}
fine = !Incrementa(ref contatori, passi, ref iinc);
cicli++;
}
return(found);
}
