chiark - git - mdw - storin/blob - matrix.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: matrix.c,v 1.1 2000/05/21 11:28:30 mdw Exp $
   4  *
   5  * Matrix arithmetic mod %$2^{24}$%
   6  *
   7  * (c) 2000 Mark Wooding
   8  */
   9
  10 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  11  *
  12  * Copyright (c) 2000 Mark Wooding
  13  * All rights reserved.
  14  *
  15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  16  * modification, are permitted provided that the following conditions are
  17  * met:
  18  *
  19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  21  *
  22  * 2, Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  *
  26  * 3. The name of the authors may not be used to endorse or promote
  27  *    products derived from this software without specific prior written
  28  *    permission.
  29  *
  30  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  31  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  32  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
  33  * NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  34  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  35  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  36  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  37  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  38  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN
  39  * ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  40  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  41  *
  42  * Instead of accepting the above terms, you may redistribute and/or modify
  43  * this software under the terms of either the GNU General Public License,
  44  * or the GNU Library General Public License, published by the Free
  45  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
  46  * option) any later version.
  47  */
  48
  49 /*----- Revision history --------------------------------------------------*
  50  *
  51  * $Log: matrix.c,v $
  52  * Revision 1.1  2000/05/21 11:28:30  mdw
  53  * Initial check-in.
  54  *
  55  */
  56
  57 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  58
  59 #include <assert.h>
  60 #include <stdio.h>
  61 #include <stdlib.h>
  62
  63 #include "arith24.h"
  64 #include "bits.h"
  65 #include "matrix.h"
  66
  67 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  68
  69 /* --- @matmul@ --- *
  70  *
  71  * Arguments:   @uint24 *d@ = pointer to destination matrix
  72  *              @uint24 *a, *b@ = pointer to operand matrices
  73  *              @unsigned x, y, z@ = dimensions of the operand matrices
  74  *
  75  * Returns:     ---
  76  *
  77  * Use:         Performs matrix multiplication mod %$2^{24}$%.  The matrix
  78  *              @d@ may not overlap either operand matrix.
  79  */
  80
  81 void matmul(uint24 *d, const uint24 *a, const uint24 *b,
  82             unsigned x, unsigned y, unsigned z)
  83 {
  84   unsigned i, j, k;
  85
  86   for (i = 0; i < x; i++) {
  87     const uint24 *bb = b;
  88     for (j = 0; j < z; j++) {
  89       uint24 n = 0;
  90       for (k = 0; k < y; k++)
  91         n += a[k] * bb[k * z];
  92       *d++ = U24(n);
  93       bb++;
  94     }
  95     a += y;
  96   }
  97 }
  98
  99 /* --- @matinv@ --- *
 100  *
 101  * Arguments:   @uint24 *d@ = pointer to destination matrix
 102  *              @uint24 *a@ = pointer to operand matrix
 103  *              @unsigned x, y@ = dimensions of operand matrix
 104  *
 105  * Returns:     Zero if the matrix was successfully inverted, %$-1$% if the
 106  *              matrix is singular.
 107  *
 108  * Use:         Computes the mod %$2^{24}$% inverse of a square matrix.
 109  */
 110
 111 int matinv(uint24 *d, uint24 *a, unsigned x, unsigned y)
 112 {
 113   unsigned i, j, k;
 114   uint24 *aa;
 115   uint32 *p, *q, *r, *s;
 116
 117   assert(x == y);
 118
 119   aa = malloc(sizeof(uint24) * x * y);
 120   if (!aa) {
 121     fprintf(stderr, "unable to allocate memory\n");
 122     exit(EXIT_FAILURE);
 123   }
 124   memcpy(aa, a, sizeof(uint24) * x * y);
 125
 126   p = d;
 127   for (i = 0; i < x; i++) {
 128     for (j = 0; j < y; j++)
 129       *p++ = i == j;
 130   }
 131
 132   for (i = 0; i < x; i++) {
 133     uint24 c = inv24(aa[(x + 1) * i]);
 134     if (!c)
 135       goto fail;
 136     r = aa + y * i;
 137     s = d + y * i;
 138     for (j = 0; j < y; j++) {
 139       r[j] = U24(r[j] * c);
 140       s[j] = U24(s[j] * c);
 141     }
 142     for (j = 0; j < x; j++) {
 143       if (j == i)
 144         continue;
 145       p = aa + y * j;
 146       q = d + y * j;
 147       c = p[i];
 148       for (k = 0; k < y; k++) {
 149         p[k] = U24(p[k] - c * r[k]);
 150         q[k] = U24(q[k] - c * s[k]);
 151       }
 152     }
 153   }
 154
 155   free(aa);
 156   return (0);
 157
 158 fail:
 159   free(aa);
 160   return (-1);
 161 }
 162
 163 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/