?? matrix.h
字號:
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Matrix.h :
// Interface of the class CMatrix
// Author : freeia
// Modified Date : 3/11/2003
// E-mail : freeia@163.com
// Company/School : hdcad
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#ifndef _MATRIX_H
#define _MATRIX_H
#include <vector>
using namespace std;
typedef vector <double> VDOUBLE;
typedef vector <VDOUBLE> TMatrix;
class __declspec(dllexport) CMatrix
{
/************************************************************************
* the interface function of the class CMatrix *
************************************************************************/
public:
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction and Destruction
CMatrix();
CMatrix(CMatrix& cMatrixB);
virtual ~CMatrix();
TMatrix m_pTMatrix; // 指向矩陣的頭指針
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// According to the parameters nRow & nCol to construct a matrix
CMatrix(unsigned int nRow, unsigned int nCol);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// This function initialize the matrix :
// the matrix which has been initialized has 0 row & 0 column, and
// all elements in it is zeros.
//
void Initialize();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// This function initialize the matrix :
// the matrix which has been initialized has 0 row & 0 column, and
// all elements in it is zeros.
//
void InitializeZero();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// To make random in the elements of the matrix and the elements of the
// matrix has been randomized between -1 and 1.These elements must be
// decimal fractions.
//
void RandomInitialize();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Overload Operations
// 'CMatrix + CMatrix'
CMatrix operator + (CMatrix& cMatrixB);
// 'CMatrix - CMatrix'
CMatrix operator - (CMatrix& cMatrixB);
// 'CMatrix * CMatrix'
CMatrix operator * (CMatrix& cMatrixB);
// 'CMatrix * double'
CMatrix operator * (double nValue);
// 'CMatrix = CMatrix'
CMatrix& operator = (CMatrix& cMatrixB);
// 'CMatrix += CMatrix'
CMatrix& operator += (CMatrix& cMatrixB);
// 'CMatrix .* CMatrix'
CMatrix operator / (CMatrix& cMatrixB);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Transpose the matrix
//
CMatrix Transpose();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Inverse the matrix
//
CMatrix Inverse();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Load the data from the file and reset the rows and the colums of the
// matrix
//
bool LoadDataFromFile(CString& strFileName);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Save the data from the CMatrix object to the specified file
//
bool SaveDataToFile(CString& strFileName);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Get the matrix Row Number
//
unsigned int GetMatrixRowNumber() const
{
return m_nRow;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Get the matrix Colum Number
//
unsigned int GetMatrixColNumber() const
{
return m_nCol;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Load the data from the file and reset the rows and the colums of
// the matrixes.
// Parameter:
// [in] strFileName
// [out]cMatrixInputToHideWeightValue
// [out]cMatrixHideLayerValveValue
// [out]cMatrixHideToOutputWeightValue
// [out]cMatrixOutputLayerValveValue
// [out]nInputLayerNumber
// [out]nHideLayerNumber
// [out]nOutputLayerNumber
// [out]nComboArithmetic
// [out]nComboFunc
//
bool LoadDataFromFileSpecial ( CString& strFileName,
CMatrix& cMatrixInputToHideWeightValue,
CMatrix& cMatrixHideLayerValveValue,
CMatrix& cMatrixHideToOutputWeightValue,
CMatrix& cMatrixOutputLayerValveValue,
unsigned int &nInputLayerNumber,
unsigned int &nHideLayerNumber,
unsigned int &nOutputLayerNumber,
int &nComboArithmetic,
int &nComboFunc);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Copy data from a vector to a matrix
// Parameter:
// [out] cMatrix ----> the returned value
// [in] nIndex ----> the index in vector
// Notes:
// the object copied must be vector!!!
//
void CopySubMatrixFromVector(CMatrix& cMatrix,unsigned int nIndex);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Copy data from sub matrix to another matrix
// Parameter:
// [out] cMatrix ----> 矩陣的子矩陣返回的結(jié)果
// [in] nStartX ----> 子矩陣在矩陣中的起始坐標,對應行,索引從1開始
// [in] nStartY ----> 子矩陣在矩陣中的起始坐標,對應列,索引從1開始
//
void CopySubMatrix(CMatrix& cMatrix,unsigned int nStartX,unsigned int nStartY);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Copy Matrix
// Parameter:
// [in] cMatrix ----> be copied matrix
//
void CopyMatrix(CMatrix& cMatrix);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 將矩陣的所有的元素按列合成一列
// 例如：
// matrix = [
// 1 2 3
// 4 5 6
// 7 8 9
// ]
// CMatrix cMatrix = matrix.MergeColumnsToColumnVector();
// cMatrix =
// [ 1
// 4
// 7
// 2
// 5
// 8
// 3
// 6
// 9 ]
//
CMatrix MergeColumnsToColumnVector();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = f(x) = 1 / (1 + exp(-x)) ( 0 < f(x) < 1)
//
CMatrix Sigmoid();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = f'(x) = (1 / (1 + exp(-x)))' ( 0 < f(x) < 1)
// = exp(-x)/((1 + exp(-x))*(1 + exp(-x)))
//
CMatrix SigmoidDerivative();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = tanh(x) = (1 - exp(-x)) / (1 + exp(-x))
// = 1 - 2 * exp(-x) / (1 + exp(-x)) ( -1 < f(x) < 1)
//
CMatrix tanh();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = tanh'(x) = ((1 - exp(-x)) / (1 + exp(-x)))' ( -1 < f(x) < 1)
// = 2*exp(-x)/((1 + exp(-x))*(1 + exp(-x)))
//
CMatrix tanhDerivative();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = Tansig(x) = 2 / (1 + exp(-2 * x)) -1
//
CMatrix Tansig();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中所有的元素進行一次非線性變換:
// 變換后的值y與變換前的值的關系是:
// y = Tansig'(x) = (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1)'
// = (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1) * (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1) -1
//
CMatrix TansigDerivative();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中的元素進行一次操作:
// 使所有行中的相對應的列元素相等
// Parameter:
// nRowIndex ----> 行索引值(the index starts from 0)
// 以此行做為標準,使矩陣中其余的行相對應的列的值
// 與此行相對應的列的值相等
//
void MakeAllColumnElementsSameValue(unsigned int nRowIndex);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣中的元素進行一次操作:
// 使矩陣變?yōu)閱挝魂? //
void Eye();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Get System Error
//
double GetSystemError() const;
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Make all the matrix elements to be changed into absolute value
//
CMatrix AbsoluteValue();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Parameter:
// CMatrix& cMatrix: 被拷貝的數(shù)據(jù)源
// unsigned int nIndex: 被拷貝的數(shù)據(jù)在對象中的開始索引位置
// Purpose:
// This function will copy all the data of the cMatrix
// Notes:
// The object must be column vector!!!
//
void GetMatrixData(CMatrix& cMatrix, unsigned int nIndex);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Parameter:
// CMatrix& cMatrix: 被填充的矩陣
// unsigned int nIndex: 被拷貝的數(shù)據(jù)在對象中的開始索引位置
// Purpose:
// This function will copy part of the object data into cMatrix
// Notes:
// The object must be column vector!!!
//
void SetMatrixData(CMatrix& cMatrix, unsigned int nIndex);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Parameter:
// CMatrix& cMatrix: 被拷貝的數(shù)據(jù)源
// unsigned int nIndex: 被拷貝的數(shù)據(jù)在對象中的開始索引位置
// unsigned int nRow: 被拷貝的數(shù)據(jù)在被拷貝對象中的行索引(從0開始)
// Purpose:
// This function will copy all the data of the cMatrix
// Notes:
// The object must be column vector!!!
//
void GetMatrixRowData(CMatrix& cMatrix, unsigned int nIndex, unsigned int nRow);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Parameter:
// CMatrix& cMatrix: 被填充的矩陣
// unsigned int nIndex: 被拷貝的數(shù)據(jù)在對象中的開始索引位置
// unsigned int nRow: 被填充的數(shù)據(jù)在被填充對象中的行索引
// Purpose:
// This function will copy part of the object data to fill the special
// row of the cMatrix
// Notes:
// The object must be column vector!!!
//
void SetMatrixRowData(CMatrix& cMatrix, unsigned int nIndex, unsigned int nRow);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Get the total value of the matrix
double GetTotalElementValue();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣進行拓展
// 實現(xiàn)功能:
// 對矩陣的列數(shù)進行拓展,nTimes是每列拓展的次數(shù)
//
void nncpyi(CMatrix &cMatrix, unsigned int nTimes);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣進行拓展
// 實現(xiàn)功能:
// 對矩陣的列數(shù)進行拓展
// matrix = [
// 1 2 3
// 4 5 6
// 7 8 9
// ]
//
// nncpyd(matrix) = [
// 1 0 0 2 0 0 3 0 0
// 0 4 0 0 5 0 0 6 0
// 0 0 7 0 0 8 0 0 9
// ]
void nncpyd(CMatrix &cMatrix);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 對矩陣進行拓展
// 實現(xiàn)功能:
// 對矩陣的列數(shù)進行拓展,nTimes是每列拓展的次數(shù)
// matrix = [
// 1 2 3
// 4 5 6
// 7 8 9
// ]
// nTimes = 2
//
// nncpyd(matrix) = [
// 1 2 3 1 2 3
// 4 5 6 4 5 6
// 7 8 9 7 8 9
// ]
//
void nncpy (CMatrix& cMatrix, unsigned int nTimes);
private:
unsigned int m_nRow; // 矩陣所擁有的行數(shù)
unsigned int m_nCol; // 矩陣所擁有的列數(shù)
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 注意:
// 在重新設置矩陣的行數(shù)和列數(shù)后,矩陣中的元素被重新初始化為0
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 設置矩陣的行數(shù)
//
void SetMatrixRowNumber(unsigned int nRow);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 設置矩陣的列數(shù)
//
void SetMatrixColNumber(unsigned int nCol);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 設置矩陣的行列數(shù)
//
void SetMatrixRowAndCol(unsigned int nRow,unsigned int nCol);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 交換矩陣的兩行
//
void SwapMatrixRow(unsigned int nRow1,unsigned int nRow2);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 交換矩陣的兩列
//
void SwapMatrixCol(unsigned int nCol1,unsigned int nCol2);
};
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// overload operator 'double - CMatrix'
__declspec(dllexport) CMatrix operator - (double nValue,CMatrix& cMatrixB);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 矩陣合并運算符
// 合并規(guī)則:
// 1. 參與合并運算的兩個矩陣的行數(shù)必須相等;
// 2. 參與合并的兩個矩陣的列數(shù)可以不相等;
// 3. 合并后返回的矩陣的行數(shù)與參與合并的矩陣的行數(shù)相等,列數(shù)是參與合并的
// 兩個矩陣的列數(shù)之和;
//
__declspec(dllexport) CMatrix MergeMatrix(CMatrix& cMatrixA,CMatrix& cMatrixB);
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