First attempt at xgges (qz decomposition), passing tests. Serialization failing across many modules
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d1c72f0686
commit
372152dc31
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@ -86,6 +86,7 @@ mod eigen;
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mod hessenberg;
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mod hessenberg;
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mod lu;
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mod lu;
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mod qr;
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mod qr;
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mod qz;
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mod schur;
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mod schur;
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mod svd;
|
mod svd;
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mod symmetric_eigen;
|
mod symmetric_eigen;
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||||||
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@ -97,6 +98,7 @@ pub use self::eigen::Eigen;
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||||||
pub use self::hessenberg::Hessenberg;
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pub use self::hessenberg::Hessenberg;
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pub use self::lu::{LUScalar, LU};
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pub use self::lu::{LUScalar, LU};
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pub use self::qr::QR;
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pub use self::qr::QR;
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||||||
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pub use self::qz::QZ;
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pub use self::schur::Schur;
|
pub use self::schur::Schur;
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||||||
pub use self::svd::SVD;
|
pub use self::svd::SVD;
|
||||||
pub use self::symmetric_eigen::SymmetricEigen;
|
pub use self::symmetric_eigen::SymmetricEigen;
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||||||
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@ -0,0 +1,288 @@
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#[cfg(feature = "serde-serialize")]
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use serde::{Deserialize, Serialize};
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use num::Zero;
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use num_complex::Complex;
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use simba::scalar::RealField;
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use crate::ComplexHelper;
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use na::allocator::Allocator;
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use na::dimension::{Const, Dim};
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use na::{DefaultAllocator, Matrix, OMatrix, OVector, Scalar};
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use lapack;
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/// Eigendecomposition of a real square matrix with complex eigenvalues.
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#[cfg_attr(feature = "serde-serialize", derive(Serialize, Deserialize))]
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#[cfg_attr(
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||||||
|
feature = "serde-serialize",
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serde(
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||||||
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bound(serialize = "DefaultAllocator: Allocator<T, D, D> + Allocator<T, D>,
|
||||||
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OVector<T, D>: Serialize,
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||||||
|
OMatrix<T, D, D>: Serialize")
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||||||
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)
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)]
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||||||
|
#[cfg_attr(
|
||||||
|
feature = "serde-serialize",
|
||||||
|
serde(
|
||||||
|
bound(deserialize = "DefaultAllocator: Allocator<T, D, D> + Allocator<T, D>,
|
||||||
|
OVector<T, D>: Serialize,
|
||||||
|
OMatrix<T, D, D>: Deserialize<'de>")
|
||||||
|
)
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|
)]
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#[derive(Clone, Debug)]
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||||||
|
pub struct QZ<T: Scalar, D: Dim>
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||||||
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where
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||||||
|
DefaultAllocator: Allocator<T, D> + Allocator<T, D, D>,
|
||||||
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{
|
||||||
|
alphar: OVector<T, D>,
|
||||||
|
alphai: OVector<T, D>,
|
||||||
|
beta: OVector<T,D>,
|
||||||
|
vsl: OMatrix<T, D, D>,
|
||||||
|
s: OMatrix<T, D, D>,
|
||||||
|
vsr: OMatrix<T, D, D>,
|
||||||
|
t: OMatrix<T, D, D>
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl<T: Scalar + Copy, D: Dim> Copy for QZ<T, D>
|
||||||
|
where
|
||||||
|
DefaultAllocator: Allocator<T, D, D> + Allocator<T, D>,
|
||||||
|
OMatrix<T, D, D>: Copy,
|
||||||
|
OVector<T, D>: Copy,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl<T: QZScalar + RealField, D: Dim> QZ<T, D>
|
||||||
|
where
|
||||||
|
DefaultAllocator: Allocator<T, D, D> + Allocator<T, D>,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/// Computes the eigenvalues and real Schur form of the matrix `m`.
|
||||||
|
///
|
||||||
|
/// Panics if the method did not converge.
|
||||||
|
pub fn new(a: OMatrix<T, D, D>, b: OMatrix<T, D, D>) -> Self {
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||||||
|
Self::try_new(a,b).expect("Schur decomposition: convergence failed.")
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
/// Computes the eigenvalues and real Schur form of the matrix `m`.
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||||||
|
///
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||||||
|
/// Returns `None` if the method did not converge.
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||||||
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pub fn try_new(mut a: OMatrix<T, D, D>, mut b: OMatrix<T, D, D>) -> Option<Self> {
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||||||
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assert!(
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||||||
|
a.is_square() && b.is_square(),
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|
"Unable to compute the qz decomposition of non-square matrices."
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);
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||||||
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||||||
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// another assert to compare shape?
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||||||
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let (nrows, ncols) = a.shape_generic();
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||||||
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let n = nrows.value();
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||||||
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let lda = n as i32;
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||||||
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let ldb = lda.clone();
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||||||
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||||||
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let mut info = 0;
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||||||
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||||||
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let mut alphar = Matrix::zeros_generic(nrows, Const::<1>);
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||||||
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let mut alphai = Matrix::zeros_generic(nrows, Const::<1>);
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||||||
|
let mut beta = Matrix::zeros_generic(nrows, Const::<1>);
|
||||||
|
let mut vsl = Matrix::zeros_generic(nrows, ncols);
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||||||
|
let mut vsr = Matrix::zeros_generic(nrows, ncols);
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||||||
|
// Placeholders:
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let mut bwork = [0i32];
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let mut unused = 0;
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||||||
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||||||
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let lwork = T::xgges_work_size(
|
||||||
|
b'V',
|
||||||
|
b'V',
|
||||||
|
b'N',
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
a.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
b.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
&mut unused,
|
||||||
|
alphar.as_mut_slice(),
|
||||||
|
alphai.as_mut_slice(),
|
||||||
|
beta.as_mut_slice(),
|
||||||
|
vsl.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
vsr.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
&mut bwork,
|
||||||
|
&mut info,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
lapack_check!(info);
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut work = vec![T::zero(); lwork as usize];
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||||||
|
|
||||||
|
T::xgges(
|
||||||
|
b'V',
|
||||||
|
b'V',
|
||||||
|
b'N',
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
a.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
b.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
&mut unused,
|
||||||
|
alphar.as_mut_slice(),
|
||||||
|
alphai.as_mut_slice(),
|
||||||
|
beta.as_mut_slice(),
|
||||||
|
vsl.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
vsr.as_mut_slice(),
|
||||||
|
n as i32,
|
||||||
|
&mut work,
|
||||||
|
lwork,
|
||||||
|
&mut bwork,
|
||||||
|
&mut info,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
lapack_check!(info);
|
||||||
|
|
||||||
|
Some(QZ {alphar, alphai, beta,
|
||||||
|
vsl, s:a,
|
||||||
|
vsr, t:b})
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// Retrieves the unitary matrix `Q` and the upper-quasitriangular matrix `T` such that the
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||||||
|
/// decomposed matrix equals `Q * T * Q.transpose()`.
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||||||
|
pub fn unpack(self) -> (OMatrix<T, D, D>, OMatrix<T, D, D>, OMatrix<T, D, D>, OMatrix<T, D, D>){
|
||||||
|
(self.vsl, self.s, self.t, self.vsr)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// computes the generalized eigenvalues
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||||||
|
#[must_use]
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||||||
|
pub fn eigenvalues(&self) -> OVector<Complex<T>, D>
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||||||
|
where
|
||||||
|
DefaultAllocator: Allocator<Complex<T>, D>,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut out = Matrix::zeros_generic(self.t.shape_generic().0, Const::<1>);
|
||||||
|
|
||||||
|
for i in 0..out.len() {
|
||||||
|
out[i] = Complex::new(self.alphar[i].clone()/self.beta[i].clone(),
|
||||||
|
self.alphai[i].clone()/self.beta[i].clone())
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* Lapack functions dispatch.
|
||||||
|
*
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
/// Trait implemented by scalars for which Lapack implements the RealField QZ decomposition.
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|
pub trait QZScalar: Scalar {
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||||||
|
#[allow(missing_docs)]
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||||||
|
fn xgges(
|
||||||
|
jobvsl: u8,
|
||||||
|
jobvsr: u8,
|
||||||
|
sort: u8,
|
||||||
|
// select: ???
|
||||||
|
n: i32,
|
||||||
|
a: &mut [Self],
|
||||||
|
lda: i32,
|
||||||
|
b: &mut [Self],
|
||||||
|
ldb: i32,
|
||||||
|
sdim: &mut i32,
|
||||||
|
alphar: &mut [Self],
|
||||||
|
alphai: &mut [Self],
|
||||||
|
beta : &mut [Self],
|
||||||
|
vsl: &mut [Self],
|
||||||
|
ldvsl: i32,
|
||||||
|
vsr: &mut [Self],
|
||||||
|
ldvsr: i32,
|
||||||
|
work: &mut [Self],
|
||||||
|
lwork: i32,
|
||||||
|
bwork: &mut [i32],
|
||||||
|
info: &mut i32
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
#[allow(missing_docs)]
|
||||||
|
fn xgges_work_size(
|
||||||
|
jobvsl: u8,
|
||||||
|
jobvsr: u8,
|
||||||
|
sort: u8,
|
||||||
|
// select: ???
|
||||||
|
n: i32,
|
||||||
|
a: &mut [Self],
|
||||||
|
lda: i32,
|
||||||
|
b: &mut [Self],
|
||||||
|
ldb: i32,
|
||||||
|
sdim: &mut i32,
|
||||||
|
alphar: &mut [Self],
|
||||||
|
alphai: &mut [Self],
|
||||||
|
beta : &mut [Self],
|
||||||
|
vsl: &mut [Self],
|
||||||
|
ldvsl: i32,
|
||||||
|
vsr: &mut [Self],
|
||||||
|
ldvsr: i32,
|
||||||
|
bwork: &mut [i32],
|
||||||
|
info: &mut i32
|
||||||
|
) -> i32;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
macro_rules! real_eigensystem_scalar_impl (
|
||||||
|
($N: ty, $xgges: path) => (
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impl QZScalar for $N {
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||||||
|
#[inline]
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||||||
|
fn xgges(jobvsl: u8,
|
||||||
|
jobvsr: u8,
|
||||||
|
sort: u8,
|
||||||
|
// select: ???
|
||||||
|
n: i32,
|
||||||
|
a: &mut [$N],
|
||||||
|
lda: i32,
|
||||||
|
b: &mut [$N],
|
||||||
|
ldb: i32,
|
||||||
|
sdim: &mut i32,
|
||||||
|
alphar: &mut [$N],
|
||||||
|
alphai: &mut [$N],
|
||||||
|
beta : &mut [$N],
|
||||||
|
vsl: &mut [$N],
|
||||||
|
ldvsl: i32,
|
||||||
|
vsr: &mut [$N],
|
||||||
|
ldvsr: i32,
|
||||||
|
work: &mut [$N],
|
||||||
|
lwork: i32,
|
||||||
|
bwork: &mut [i32],
|
||||||
|
info: &mut i32) {
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||||||
|
unsafe { $xgges(jobvsl, jobvsr, sort, None, n, a, lda, b, ldb, sdim, alphar, alphai, beta, vsl, ldvsl, vsr, ldvsr, work, lwork, bwork, info); }
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#[inline]
|
||||||
|
fn xgges_work_size(jobvsl: u8,
|
||||||
|
jobvsr: u8,
|
||||||
|
sort: u8,
|
||||||
|
// select: ???
|
||||||
|
n: i32,
|
||||||
|
a: &mut [$N],
|
||||||
|
lda: i32,
|
||||||
|
b: &mut [$N],
|
||||||
|
ldb: i32,
|
||||||
|
sdim: &mut i32,
|
||||||
|
alphar: &mut [$N],
|
||||||
|
alphai: &mut [$N],
|
||||||
|
beta : &mut [$N],
|
||||||
|
vsl: &mut [$N],
|
||||||
|
ldvsl: i32,
|
||||||
|
vsr: &mut [$N],
|
||||||
|
ldvsr: i32,
|
||||||
|
bwork: &mut [i32],
|
||||||
|
info: &mut i32)
|
||||||
|
-> i32 {
|
||||||
|
let mut work = [ Zero::zero() ];
|
||||||
|
let lwork = -1 as i32;
|
||||||
|
|
||||||
|
unsafe { $xgges(jobvsl, jobvsr, sort, None, n, a, lda, b, ldb, sdim, alphar, alphai, beta, vsl, ldvsl, vsr, ldvsr, &mut work, lwork, bwork, info); }
|
||||||
|
ComplexHelper::real_part(work[0]) as i32
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
real_eigensystem_scalar_impl!(f32, lapack::sgges);
|
||||||
|
real_eigensystem_scalar_impl!(f64, lapack::dgges);
|
|
@ -1,6 +1,7 @@
|
||||||
mod cholesky;
|
mod cholesky;
|
||||||
mod lu;
|
mod lu;
|
||||||
mod qr;
|
mod qr;
|
||||||
|
mod qz;
|
||||||
mod real_eigensystem;
|
mod real_eigensystem;
|
||||||
mod schur;
|
mod schur;
|
||||||
mod svd;
|
mod svd;
|
||||||
|
|
|
@ -0,0 +1,27 @@
|
||||||
|
use na::DMatrix;
|
||||||
|
use nl::QZ;
|
||||||
|
use std::cmp;
|
||||||
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||||||
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use crate::proptest::*;
|
||||||
|
use proptest::{prop_assert, proptest};
|
||||||
|
|
||||||
|
proptest! {
|
||||||
|
#[test]
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||||||
|
fn qz(n in PROPTEST_MATRIX_DIM) {
|
||||||
|
let n = cmp::max(1, cmp::min(n, 10));
|
||||||
|
let a = DMatrix::<f64>::new_random(n, n);
|
||||||
|
let b = DMatrix::<f64>::new_random(n, n);
|
||||||
|
|
||||||
|
let (vsl,s,t,vsr) = QZ::new(a.clone(), b.clone()).unpack();
|
||||||
|
|
||||||
|
prop_assert!(relative_eq!(&vsl * s * vsr.transpose(), a, epsilon = 1.0e-7));
|
||||||
|
prop_assert!(relative_eq!(vsl * t * vsr.transpose(), b, epsilon = 1.0e-7))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn qz_static(a in matrix4(), b in matrix4()) {
|
||||||
|
let (vsl,s,t,vsr) = QZ::new(a.clone(), b.clone()).unpack();
|
||||||
|
prop_assert!(relative_eq!(&vsl * s * vsr.transpose(), a, epsilon = 1.0e-7));
|
||||||
|
prop_assert!(relative_eq!(vsl * t * vsr.transpose(), b, epsilon = 1.0e-7))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
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