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This file is a part of the rexy/r0nk/atlas project
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Copyright (C) 2020 rexy712
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it under the terms of the GNU General Public License as published by
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the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
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GNU General Public License for more details.
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along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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*/
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#ifndef REXY_DETAIL_MATRIX_HPP
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#define REXY_DETAIL_MATRIX_HPP
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#include <cstdlib> //size_t
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#include <utility> //integer_sequence
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namespace math::detail{
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template<size_t SW, size_t W = SW, size_t H = SW-1, size_t... Args>
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struct gen_id_tup {
|
|
using tup = typename gen_id_tup<SW, W-1, H, Args..., 0>::tup;
|
|
};
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template<size_t SW, size_t H, size_t... Args>
|
|
struct gen_id_tup<SW,SW,H,Args...> {
|
|
using tup = typename gen_id_tup<SW, SW-1, H, Args..., 1>::tup;
|
|
};
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template<size_t SW, size_t H, size_t... Args>
|
|
struct gen_id_tup<SW,0,H,Args...> {
|
|
using tup = typename gen_id_tup<SW, SW, H-1, Args..., 0>::tup;
|
|
};
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|
template<size_t SW, size_t... Args>
|
|
struct gen_id_tup<SW,SW,0,Args...> {
|
|
using tup = std::integer_sequence<size_t,Args...,1>;
|
|
};
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template<size_t N, size_t... Args>
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|
struct gen_zero_tup {
|
|
using tup = typename gen_zero_tup<N-1,Args...,0>::tup;
|
|
};
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template<size_t... Args>
|
|
struct gen_zero_tup<0,Args...> {
|
|
using tup = std::integer_sequence<size_t,Args...>;
|
|
};
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template<size_t W>
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struct id_initialization_matrix {
|
|
using tuple = typename gen_id_tup<W>::tup;
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|
};
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template<size_t W, size_t H>
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|
struct default_initialization_matrix {
|
|
using tuple = typename gen_zero_tup<W>::tup;
|
|
};
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|
template<size_t W>
|
|
struct default_initialization_matrix<W,W> {
|
|
using tuple = typename id_initialization_matrix<W>::tuple;
|
|
};
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template<typename T, size_t R>
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|
class mat_ref_obj
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|
{
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|
public:
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|
using size_type = size_t;
|
|
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|
protected:
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|
T* m_data = nullptr;
|
|
public:
|
|
constexpr mat_ref_obj(T* d, size_type i);
|
|
constexpr T& operator[](size_type i);
|
|
constexpr const T& operator[](size_type i)const;
|
|
};
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template<typename T, size_t R>
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struct determinate_helper {
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static constexpr T perform(const matrix<T,R,R>& m){
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T sum = 0;
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T op = 1;
|
|
for(size_t i = 0;i < R;++i){
|
|
T item = op * m[0][i];
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matrix<T,R-1,R-1> mul(no_initialize);
|
|
for(size_t j = 1, mj = 0;j < R;++j){
|
|
for(size_t k = 0, mk = 0;k < R;++k){
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|
if(k == i)
|
|
continue;
|
|
mul[mj][mk] = m[j][k];
|
|
++mk;
|
|
}
|
|
++mj;
|
|
}
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|
sum += item * determinate_helper<T,R-1>::perform(mul);
|
|
op = -op;
|
|
}
|
|
return sum;
|
|
}
|
|
};
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|
template<typename T>
|
|
struct determinate_helper<T,3> {
|
|
static constexpr T perform(const matrix<T,3,3>& m){
|
|
return (m.get(0) * ((m.get(4) * m.get(8)) - (m.get(5) * m.get(7))) -
|
|
m.get(1) * ((m.get(3) * m.get(8)) - (m.get(5) * m.get(6))) +
|
|
m.get(2) * ((m.get(3) * m.get(7)) - (m.get(4) * m.get(6))));
|
|
}
|
|
};
|
|
template<typename T>
|
|
struct determinate_helper<T,2> {
|
|
static constexpr T perform(const matrix<T,2,2>& m){
|
|
return m.get(0) * m.get(3) - m.get(1) * m.get(2);
|
|
}
|
|
};
|
|
|
|
template<typename T, size_t R>
|
|
struct inverse_helper {
|
|
//TODO generalized inverse
|
|
};
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|
template<typename T>
|
|
struct inverse_helper<T,2> {
|
|
static constexpr matrix<T,2,2> perform(const matrix<T,2,2>& m){
|
|
T det = m.determinate();
|
|
if(!det)
|
|
return matrix<T,2,2>(zero_initialize);
|
|
return matrix<T,2,2>(m.get(3) / det, -(m.get(1)) / det, -(m.get(2)) / det, m.get(0) / det);
|
|
}
|
|
};
|
|
template<typename T>
|
|
struct inverse_helper<T,3> {
|
|
static constexpr matrix<T,3,3> perform(const matrix<T,3,3>& m){
|
|
T det = m.determinate();
|
|
if(!det)
|
|
return matrix<T,3,3>(zero_initialize);
|
|
return matrix<T,3,3>(((m.get(4) * m.get(8)) - (m.get(5) * m.get(7))) / det,
|
|
-((m.get(1) * m.get(8)) - (m.get(2) * m.get(7))) / det,
|
|
((m.get(1) * m.get(5)) - (m.get(2) * m.get(4))) / det,
|
|
-((m.get(3) * m.get(8)) - (m.get(5) * m.get(6))) / det,
|
|
((m.get(0) * m.get(8)) - (m.get(2) * m.get(6))) / det,
|
|
-((m.get(0) * m.get(5)) - (m.get(2) * m.get(3))) / det,
|
|
((m.get(3) * m.get(7)) - (m.get(4) * m.get(6))) / det,
|
|
-((m.get(0) * m.get(7)) - (m.get(1) * m.get(6))) / det,
|
|
((m.get(0) * m.get(4)) - (m.get(1) * m.get(3))) / det);
|
|
}
|
|
};
|
|
template<typename T>
|
|
struct inverse_helper<T,4> {
|
|
static constexpr matrix<T,4,4> perform(const matrix<T,4,4>& m){
|
|
T det = m.determinate();
|
|
if(!det)
|
|
return matrix<T,4,4>(zero_initialize);
|
|
//Math is power
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|
return matrix<T,4,4>((m.get(5) * ((m.get(10) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(14))) -
|
|
m.get(6) * ((m.get(9) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(13))) +
|
|
m.get(7) * ((m.get(9) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(13)))) / det,
|
|
|
|
-(m.get(1) * ((m.get(10) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(14))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(9) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(13))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(9) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(13)))) / det,
|
|
|
|
(m.get(1) * ((m.get(6) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(14))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(5) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(13))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(5) * m.get(14)) - (m.get(6) * m.get(13)))) / det,
|
|
|
|
-(m.get(1) * ((m.get(6) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(10))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(5) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(9))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(5) * m.get(10)) - (m.get(6) * m.get(9)))) / det,
|
|
|
|
-(m.get(4) * ((m.get(10) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(14))) -
|
|
m.get(6) * ((m.get(8) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(12))) +
|
|
m.get(7) * ((m.get(8) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(12)))) / det,
|
|
|
|
(m.get(0) * ((m.get(10) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(14))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(8) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(12))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(8) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(12)))) / det,
|
|
|
|
-(m.get(0) * ((m.get(6) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(14))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(4) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(12))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(4) * m.get(14)) - (m.get(6) * m.get(12)))) / det,
|
|
|
|
(m.get(0) * ((m.get(6) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(10))) -
|
|
m.get(2) * ((m.get(4) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(8))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(4) * m.get(10)) - (m.get(6) * m.get(8)))) / det,
|
|
|
|
(m.get(4) * ((m.get(9) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(13))) -
|
|
m.get(5) * ((m.get(8) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(12))) +
|
|
m.get(7) * ((m.get(8) * m.get(13)) - (m.get(9) * m.get(12)))) / det,
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-(m.get(0) * ((m.get(9) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(13))) -
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m.get(1) * ((m.get(8) * m.get(15)) - (m.get(11) * m.get(12))) +
|
|
m.get(3) * ((m.get(8) * m.get(13)) - (m.get(9) * m.get(12)))) / det,
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(m.get(0) * ((m.get(5) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(13))) -
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m.get(1) * ((m.get(4) * m.get(15)) - (m.get(7) * m.get(12))) +
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|
m.get(3) * ((m.get(4) * m.get(13)) - (m.get(5) * m.get(12)))) / det,
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-(m.get(0) * ((m.get(5) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(9))) -
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m.get(1) * ((m.get(4) * m.get(11)) - (m.get(7) * m.get(8))) +
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|
m.get(3) * ((m.get(4) * m.get(9)) - (m.get(5) * m.get(8)))) / det,
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-(m.get(4) * ((m.get(9) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(13))) -
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m.get(5) * ((m.get(8) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(12))) +
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|
m.get(6) * ((m.get(8) * m.get(13)) - (m.get(9) * m.get(12)))) / det,
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(m.get(0) * ((m.get(9) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(13))) -
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m.get(1) * ((m.get(8) * m.get(14)) - (m.get(10) * m.get(12))) +
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m.get(2) * ((m.get(8) * m.get(13)) - (m.get(9) * m.get(12)))) / det,
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-(m.get(0) * ((m.get(5) * m.get(14)) - (m.get(6) * m.get(13))) -
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m.get(1) * ((m.get(4) * m.get(14)) - (m.get(6) * m.get(12))) +
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m.get(2) * ((m.get(4) * m.get(13)) - (m.get(5) * m.get(12)))) / det,
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(m.get(0) * ((m.get(5) * m.get(10)) - (m.get(6) * m.get(9))) -
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m.get(1) * ((m.get(4) * m.get(10)) - (m.get(6) * m.get(8))) +
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|
m.get(2) * ((m.get(4) * m.get(9)) - (m.get(5) * m.get(8)))) / det);
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|
}
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|
};
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|
}
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|
#include "matrix.tpp"
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#endif
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