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Minor matrix fixes, more improv. needed
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parent
e6dc9f4e05
commit
56b0a40c81
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@ -1,21 +0,0 @@
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<?php
|
||||
/**
|
||||
* Orange Management
|
||||
*
|
||||
* PHP Version 7.1
|
||||
*
|
||||
* @category TBD
|
||||
* @package TBD
|
||||
* @copyright Dennis Eichhorn
|
||||
* @license OMS License 1.0
|
||||
* @version 1.0.0
|
||||
* @link http://orange-management.com
|
||||
*/
|
||||
declare(strict_types=1);
|
||||
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||||
namespace phpOMS\Math\Matrix;
|
||||
|
||||
class Cholesky
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
105
Math/Matrix/CholeskyDecomposition.php
Normal file
105
Math/Matrix/CholeskyDecomposition.php
Normal file
|
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@ -0,0 +1,105 @@
|
|||
<?php
|
||||
/**
|
||||
* Orange Management
|
||||
*
|
||||
* PHP Version 7.1
|
||||
*
|
||||
* @category TBD
|
||||
* @package TBD
|
||||
* @copyright Dennis Eichhorn
|
||||
* @license OMS License 1.0
|
||||
* @version 1.0.0
|
||||
* @link http://orange-management.com
|
||||
*/
|
||||
declare(strict_types=1);
|
||||
|
||||
namespace phpOMS\Math\Matrix;
|
||||
|
||||
class CholeskyDecomposition
|
||||
{
|
||||
private $L = [];
|
||||
|
||||
private $m = 0;
|
||||
|
||||
private $isSpd = true;
|
||||
|
||||
public function __construct(Matrix $M)
|
||||
{
|
||||
$this->L = $M->toArray();
|
||||
$this->m = $M->getM();
|
||||
|
||||
for($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
for($j = $i; $j < $this->m; ++$j) {
|
||||
for($sum = $this->L[$i][$j], $k = $i - 1; $k >= 0; --$k) {
|
||||
$sum -= $this->L[$i][$k] * $this->L[$j][$k];
|
||||
}
|
||||
if ($i == $j) {
|
||||
if ($sum >= 0) {
|
||||
$this->L[$i][$i] = sqrt($sum);
|
||||
} else {
|
||||
$this->isSpd = false;
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
if ($this->L[$i][$i] != 0) {
|
||||
$this->L[$j][$i] = $sum / $this->L[$i][$i];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for ($k = $i+1; $k < $this->m; ++$k) {
|
||||
$this->L[$i][$k] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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||||
public function isSpd()
|
||||
{
|
||||
return $this->isSpd;
|
||||
}
|
||||
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||||
public function getL()
|
||||
{
|
||||
$matrix = new Matrix();
|
||||
$matrix->setMatrix($this->L);
|
||||
|
||||
return $matrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function solve(Matrix $B)
|
||||
{
|
||||
if ($B->getM() !== $this->m) {
|
||||
// invalid dimension
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (!$this->isSpd) {
|
||||
// is not positive definite
|
||||
}
|
||||
|
||||
$X = $B->toArray();
|
||||
$nx = $B->getN();
|
||||
|
||||
for ($k = 0; $k < $this->m; ++$k) {
|
||||
for ($i = $k + 1; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$i][$j] -= $X[$k][$j] * $this->L[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$k][$j] /= $this->L[$k][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
for ($k = $this->m - 1; $k >= 0; --$k) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$k][$j] /= $this->L[$k][$k];
|
||||
}
|
||||
for ($i = 0; $i < $k; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$i][$j] -= $X[$k][$j] * $this->L[$k][$i];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return new Matrix($X, $this->m, $nx);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
0
Math/Matrix/EigenvalueDecomposition.php
Normal file
0
Math/Matrix/EigenvalueDecomposition.php
Normal file
185
Math/Matrix/LUDecomposition.php
Normal file
185
Math/Matrix/LUDecomposition.php
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,185 @@
|
|||
<?php
|
||||
/**
|
||||
* Orange Management
|
||||
*
|
||||
* PHP Version 7.1
|
||||
*
|
||||
* @category TBD
|
||||
* @package TBD
|
||||
* @copyright Dennis Eichhorn
|
||||
* @license OMS License 1.0
|
||||
* @version 1.0.0
|
||||
* @link http://orange-management.com
|
||||
*/
|
||||
declare(strict_types=1);
|
||||
|
||||
namespace phpOMS\Math\Matrix;
|
||||
|
||||
class LUDecomposition
|
||||
{
|
||||
private $LU = [];
|
||||
|
||||
private $m = 0;
|
||||
private $n = 0;
|
||||
|
||||
private $pivSign = 1;
|
||||
|
||||
private $piv = [];
|
||||
|
||||
public function __construct(Matrix $M)
|
||||
{
|
||||
$this->LU = $M->toArray();
|
||||
$this->m = $M->getM();
|
||||
$this->n = $M->getN();
|
||||
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$this->piv[$i] = $i;
|
||||
}
|
||||
|
||||
$this->pivSign = 1;
|
||||
$LUrowi = $LUcolj = [];
|
||||
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
// Make a copy of the j-th column to localize references.
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$LUcolj[$i] = &$this->LU[$i][$j];
|
||||
}
|
||||
// Apply previous transformations.
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$LUrowi = $this->LU[$i];
|
||||
// Most of the time is spent in the following dot product.
|
||||
$kmax = min($i,$j);
|
||||
$s = 0.0;
|
||||
for ($k = 0; $k < $kmax; ++$k) {
|
||||
$s += $LUrowi[$k] * $LUcolj[$k];
|
||||
}
|
||||
$LUrowi[$j] = $LUcolj[$i] -= $s;
|
||||
}
|
||||
// Find pivot and exchange if necessary.
|
||||
$p = $j;
|
||||
for ($i = $j+1; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
if (abs($LUcolj[$i]) > abs($LUcolj[$p])) {
|
||||
$p = $i;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if ($p != $j) {
|
||||
for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
|
||||
$t = $this->LU[$p][$k];
|
||||
$this->LU[$p][$k] = $this->LU[$j][$k];
|
||||
$this->LU[$j][$k] = $t;
|
||||
}
|
||||
$k = $this->piv[$p];
|
||||
$this->piv[$p] = $this->piv[$j];
|
||||
$this->piv[$j] = $k;
|
||||
$this->pivSign = $this->pivSign * -1;
|
||||
}
|
||||
// Compute multipliers.
|
||||
if (($j < $this->m) && ($this->LU[$j][$j] != 0.0)) {
|
||||
for ($i = $j+1; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$this->LU[$i][$j] /= $this->LU[$j][$j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function getL()
|
||||
{
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($i > $j) {
|
||||
$L[$i][$j] = $this->LU[$i][$j];
|
||||
} elseif ($i == $j) {
|
||||
$L[$i][$j] = 1.0;
|
||||
} else {
|
||||
$L[$i][$j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
$matrix = new Matrix();
|
||||
$matrix->setMatrix($L);
|
||||
|
||||
return $matrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function getU()
|
||||
{
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->n; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($i <= $j) {
|
||||
$U[$i][$j] = $this->LU[$i][$j];
|
||||
} else {
|
||||
$U[$i][$j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
$matrix = new Matrix();
|
||||
$matrix->setMatrix($U);
|
||||
|
||||
return $matrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function getPivot()
|
||||
{
|
||||
return $this->piv;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function isNonsingular() : bool
|
||||
{
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($this->LU[$j][$j] == 0) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function det()
|
||||
{
|
||||
$d = $this->pivSign;
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
$d *= $this->LU[$j][$j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
return $d;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function solve(Matrix $B)
|
||||
{
|
||||
if ($B->getM() !== $this->m) {
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (!$this->isNonsingular()) {
|
||||
}
|
||||
|
||||
var_dump($this->piv);
|
||||
|
||||
$nx = $B->getM();
|
||||
$X = $B->getMatrix($this->piv, 0, $nx-1);
|
||||
|
||||
// Solve L*Y = B(piv,:)
|
||||
for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
|
||||
for ($i = $k+1; $i < $this->n; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X->A[$i][$j] -= $X->A[$k][$j] * $this->LU[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Solve U*X = Y;
|
||||
for ($k = $this->n-1; $k >= 0; --$k) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X->A[$k][$j] /= $this->LU[$k][$k];
|
||||
}
|
||||
for ($i = 0; $i < $k; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X->A[$i][$j] -= $X->A[$k][$j] * $this->LU[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return $X;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
|
@ -68,7 +68,7 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
*
|
||||
* @since 1.0.0
|
||||
*/
|
||||
public function __construct(int $m, int $n = 1)
|
||||
public function __construct(int $m = 1, int $n = 1)
|
||||
{
|
||||
$this->n = $n;
|
||||
$this->m = $m;
|
||||
|
|
@ -146,6 +146,18 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
return $this->matrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Get matrix array.
|
||||
*
|
||||
* @return array
|
||||
*
|
||||
* @since 1.0.0
|
||||
*/
|
||||
public function toArray() : array
|
||||
{
|
||||
return $this->matrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* Get matrix rank.
|
||||
*
|
||||
|
|
@ -171,10 +183,8 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
*/
|
||||
public function setMatrix(array $matrix) : Matrix
|
||||
{
|
||||
if ($this->m !== count($matrix) || $this->n !== count($matrix[0])) {
|
||||
throw new InvalidDimensionException(count($matrix) . 'x' . count($matrix[0]));
|
||||
}
|
||||
|
||||
$this->m = count($matrix);
|
||||
$this->n = count($matrix[0] ?? 1);
|
||||
$this->matrix = $matrix;
|
||||
|
||||
return $this;
|
||||
|
|
@ -491,16 +501,7 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
*/
|
||||
public function inverse(int $algorithm = InverseType::GAUSS_JORDAN) : Matrix
|
||||
{
|
||||
if ($this->n !== $this->m) {
|
||||
throw new InvalidDimensionException($this->m . 'x' . $this->n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
switch ($algorithm) {
|
||||
case InverseType::GAUSS_JORDAN:
|
||||
return $this->inverseGaussJordan();
|
||||
default:
|
||||
throw new \Exception('Inversion algorithm');
|
||||
}
|
||||
return $this->solve(new IdentityMatrix($this->m, $this->m));
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
|
|
@ -561,9 +562,11 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
return $newMatrix;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function solve($b, int $algorithm) : Matrix
|
||||
public function solve(Matrix $B) : Matrix
|
||||
{
|
||||
return $this->gaussElimination($b);
|
||||
$M = $this->m === $this->n ? new LUDecomposition($this) : new QRDecomposition($this);
|
||||
|
||||
return $M->solve($B);
|
||||
}
|
||||
|
||||
private function gaussElimination($b) : Matrix
|
||||
|
|
@ -671,18 +674,8 @@ class Matrix implements \ArrayAccess, \Iterator
|
|||
*/
|
||||
public function det() : float
|
||||
{
|
||||
if ($this->n === 1) {
|
||||
return $this->matrix[0][0];
|
||||
}
|
||||
|
||||
$trianglize = $this->matrix;
|
||||
$prod = $this->upperTrianglize($trianglize);
|
||||
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->n; $i++) {
|
||||
$prod *= $trianglize[$i][$i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
return $prod;
|
||||
$L = new LUDecomposition($this);
|
||||
return $L->det();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
|
|
|
|||
187
Math/Matrix/QRDecomposition.php
Normal file
187
Math/Matrix/QRDecomposition.php
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,187 @@
|
|||
<?php
|
||||
/**
|
||||
* Orange Management
|
||||
*
|
||||
* PHP Version 7.1
|
||||
*
|
||||
* @category TBD
|
||||
* @package TBD
|
||||
* @copyright Dennis Eichhorn
|
||||
* @license OMS License 1.0
|
||||
* @version 1.0.0
|
||||
* @link http://orange-management.com
|
||||
*/
|
||||
declare(strict_types=1);
|
||||
|
||||
namespace phpOMS\Math\Matrix;
|
||||
|
||||
class QRDecomposition
|
||||
{
|
||||
private $QR = [];
|
||||
|
||||
private $m = 0;
|
||||
private $n = 0;
|
||||
|
||||
private $Rdiag = [];
|
||||
|
||||
public function __construct(Matrix $M)
|
||||
{
|
||||
// Initialize.
|
||||
$this->QR = $M->toArray();
|
||||
$this->m = $M->getRowDimension();
|
||||
$this->n = $M->getColumnDimension();
|
||||
|
||||
// Main loop.
|
||||
for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
|
||||
// Compute 2-norm of k-th column without under/overflow.
|
||||
$nrm = 0.0;
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$nrm = hypo($nrm, $this->QR[$i][$k]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if ($nrm != 0.0) {
|
||||
// Form k-th Householder vector.
|
||||
if ($this->QR[$k][$k] < 0) {
|
||||
$nrm = -$nrm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$this->QR[$i][$k] /= $nrm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
$this->QR[$k][$k] += 1.0;
|
||||
// Apply transformation to remaining columns.
|
||||
for ($j = $k+1; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
$s = 0.0;
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$s += $this->QR[$i][$k] * $this->QR[$i][$j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
$s = -$s/$this->QR[$k][$k];
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$this->QR[$i][$j] += $s * $this->QR[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
$this->Rdiag[$k] = -$nrm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function isFullRank() : bool
|
||||
{
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($this->Rdiag[$j] == 0) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public function getH()
|
||||
{
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($i >= $j) {
|
||||
$H[$i][$j] = $this->QR[$i][$j];
|
||||
} else {
|
||||
$H[$i][$j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
$matrix = new Matrix();
|
||||
$matrix->setArray($H);
|
||||
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||||
return $this->matrix;
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||||
}
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public function getR()
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||||
{
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||||
for ($i = 0; $i < $this->n; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($i < $j) {
|
||||
$R[$i][$j] = $this->QR[$i][$j];
|
||||
} elseif ($i == $j) {
|
||||
$R[$i][$j] = $this->Rdiag[$i];
|
||||
} else {
|
||||
$R[$i][$j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
$matrix = new Matrix();
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||||
$matrix->setArray($R);
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||||
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||||
return $this->matrix;
|
||||
}
|
||||
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||||
public function getQ()
|
||||
{
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||||
for ($k = $this->n-1; $k >= 0; --$k) {
|
||||
for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$Q[$i][$k] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
$Q[$k][$k] = 1.0;
|
||||
for ($j = $k; $j < $this->n; ++$j) {
|
||||
if ($this->QR[$k][$k] != 0) {
|
||||
$s = 0.0;
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$s += $this->QR[$i][$k] * $Q[$i][$j];
|
||||
}
|
||||
$s = -$s/$this->QR[$k][$k];
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$Q[$i][$j] += $s * $this->QR[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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||||
$matrix = new Matrix();
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||||
$matrix->setArray($Q);
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||||
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||||
return $this->matrix;
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||||
}
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||||
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||||
public function solve(Matrix $B)
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||||
{
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||||
if ($B->getRowDimension() !== $this->m) {
|
||||
}
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||||
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||||
if (!$this->isFullRank()) {
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||||
}
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$nx = $B->getColumnDimension();
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||||
$X = $B->getArrayCopy();
|
||||
// Compute Y = transpose(Q)*B
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||||
for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$s = 0.0;
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$s += $this->QR[$i][$k] * $X[$i][$j];
|
||||
}
|
||||
$s = -$s/$this->QR[$k][$k];
|
||||
for ($i = $k; $i < $this->m; ++$i) {
|
||||
$X[$i][$j] += $s * $this->QR[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// Solve R*X = Y;
|
||||
for ($k = $this->n-1; $k >= 0; --$k) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$k][$j] /= $this->Rdiag[$k];
|
||||
}
|
||||
for ($i = 0; $i < $k; ++$i) {
|
||||
for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
|
||||
$X[$i][$j] -= $X[$k][$j]* $this->QR[$i][$k];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
$matrix = new Matrix();
|
||||
$matrix->setArray($X);
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||||
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||||
return $matrix->getMatrix(0, $this->n-1, 0, $nx);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
0
Math/Matrix/SingularValueDecomposition.php
Normal file
0
Math/Matrix/SingularValueDecomposition.php
Normal file
|
|
@ -30,7 +30,6 @@ class MultipleLinearRegression
|
|||
$Y = new Matrix(count($y));
|
||||
$Y->setMatrix($y);
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||||
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||||
|
||||
return $XT->mult($X)->inverse()->mult($XT)->mult($Y)->getMatrix();
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}
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||||
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