[Math] Fix up the matrices
This commit is contained in:
parent
62570392b0
commit
c6203f1af8
1 changed files with 170 additions and 28 deletions
|
@ -7,42 +7,69 @@
|
||||||
//
|
//
|
||||||
|
|
||||||
/** A square matrix. */
|
/** A square matrix. */
|
||||||
protocol Matrix {
|
public protocol Matrix {
|
||||||
typealias ElementType
|
static var identity: Self { get }
|
||||||
|
|
||||||
static func dimension() -> Int
|
/** Number of elements in the underlying container. */
|
||||||
static func size() -> Int
|
static var count: Int { get }
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* Number of elements in a single row or column of the matrix. Since
|
||||||
|
* matrices are always square, this applies to row and column.
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
static var dimension: Int { get }
|
||||||
|
|
||||||
init()
|
init()
|
||||||
init?(values: [ElementType])
|
init(values: [Float]) throws
|
||||||
|
|
||||||
subscript(idx: Int) -> ElementType { get set }
|
/**
|
||||||
subscript(row: Int, col: Int) -> ElementType { get set }
|
* Element access
|
||||||
|
* @{
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
subscript(idx: Int) -> Float { get set }
|
||||||
|
subscript(row: Int, col: Int) -> Float { get set }
|
||||||
|
/** @} */
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
extension Matrix {
|
||||||
|
public static var count: Int {
|
||||||
|
return dimension * dimension
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public enum MatrixError: ErrorType {
|
||||||
|
case InvalidSize(given: Int, expected: Int)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// MARK: - Matrices
|
// MARK: - Matrices
|
||||||
|
|
||||||
public struct Matrix4<T: FloatingPointType>: Matrix {
|
public struct Matrix4: Matrix {
|
||||||
static func dimension() -> Int {
|
public static var identity: Matrix4 = {
|
||||||
return 4
|
var matrix = Matrix4()
|
||||||
}
|
for i in 0..<Matrix4.dimension {
|
||||||
|
matrix[i,i] = 1.0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return matrix
|
||||||
|
}()
|
||||||
|
|
||||||
static func size() -> Int {
|
private var data: [Float]
|
||||||
return dimension() * dimension()
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
public private(set) var data: [T]
|
|
||||||
|
|
||||||
public init() {
|
public init() {
|
||||||
data = [T](count: Matrix4.size(), repeatedValue: T(0))
|
data = [Float](count: Matrix4.count, repeatedValue: Float(0))
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
public init?(values: [T]) {
|
public init(values: [Float]) throws {
|
||||||
guard values.count == Matrix4.size() else { return nil }
|
guard values.count == Matrix4.count else {
|
||||||
|
throw MatrixError.InvalidSize(given: values.count, expected: Matrix4.count)
|
||||||
|
}
|
||||||
data = values
|
data = values
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
public subscript(idx: Int) -> T {
|
public static var dimension: Int {
|
||||||
|
return 4
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public subscript(idx: Int) -> Float {
|
||||||
get {
|
get {
|
||||||
return data[idx]
|
return data[idx]
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -51,7 +78,7 @@ public struct Matrix4<T: FloatingPointType>: Matrix {
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
public subscript(row: Int, col: Int) -> T {
|
public subscript(row: Int, col: Int) -> Float {
|
||||||
get {
|
get {
|
||||||
return data[indexFromCoordinates(row, col)]
|
return data[indexFromCoordinates(row, col)]
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -62,23 +89,138 @@ public struct Matrix4<T: FloatingPointType>: Matrix {
|
||||||
|
|
||||||
/** Convert a (row, col) pair into an index into the data array. */
|
/** Convert a (row, col) pair into an index into the data array. */
|
||||||
private func indexFromCoordinates(row: Int, _ col: Int) -> Int {
|
private func indexFromCoordinates(row: Int, _ col: Int) -> Int {
|
||||||
return row * Matrix4.dimension() + col
|
return row * Matrix4.dimension + col
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public struct Matrix3: Matrix {
|
||||||
|
public static var identity: Matrix3 = {
|
||||||
|
var matrix = Matrix3()
|
||||||
|
for i in 0..<Matrix3.dimension {
|
||||||
|
matrix[i,i] = 1.0
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return matrix
|
||||||
|
}()
|
||||||
|
|
||||||
struct Matrix3 {
|
private var data: [Float]
|
||||||
static let Rows = 3
|
|
||||||
static let Cols = 3
|
public init() {
|
||||||
static let Size = Matrix3.Rows * Matrix3.Cols
|
data = [Float](count: Matrix3.count, repeatedValue: Float(0))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public init(values: [Float]) throws {
|
||||||
|
guard values.count == Matrix3.count else {
|
||||||
|
throw MatrixError.InvalidSize(given: values.count, expected: Matrix3.count)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
data = values
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public static var dimension: Int {
|
||||||
|
return 3
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public subscript(idx: Int) -> Float {
|
||||||
|
get {
|
||||||
|
return data[idx]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
set(value) {
|
||||||
|
data[idx] = value
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public subscript(row: Int, col: Int) -> Float {
|
||||||
|
get {
|
||||||
|
return data[indexFromCoordinates(row, col)]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
set(value) {
|
||||||
|
data[indexFromCoordinates(row, col)] = value
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/** Convert a (row, col) pair into an index into the data array. */
|
||||||
|
private func indexFromCoordinates(row: Int, _ col: Int) -> Int {
|
||||||
|
return row * Matrix4.dimension + col
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// MARK: Vectors
|
// MARK: - Operators
|
||||||
|
|
||||||
|
public prefix func -<T: Matrix>(m: T) -> T {
|
||||||
|
var out = m
|
||||||
|
for i in 0..<T.count {
|
||||||
|
out[i] -= -out[i]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// MARK: Matrix-Scalar Multiplication
|
||||||
|
|
||||||
// MARK: - Matrix-Scalar Multiplication
|
public func *=<T: Matrix>(inout lhs: T, rhs: Float) {
|
||||||
|
for i in 0..<T.count {
|
||||||
|
lhs[i] *= rhs
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *<T: Matrix>(lhs: T, rhs: Float) -> T {
|
||||||
|
var out = lhs
|
||||||
|
out *= rhs
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *<T: Matrix>(lhs: Float, rhs: T) -> T {
|
||||||
|
return rhs * lhs
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func /=<T: Matrix>(inout lhs: T, rhs: Float) {
|
||||||
|
lhs *= (1.0 / rhs)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func /<T: Matrix>(lhs: T, rhs: Float) -> T {
|
||||||
|
var out = lhs
|
||||||
|
out /= rhs
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// MARK: Matrix-Matrix multiplication
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *=<T: Matrix>(inout lhs: T, rhs: T) {
|
||||||
|
for i in 0..<T.dimension {
|
||||||
|
for j in 0..<T.dimension {
|
||||||
|
// Each cell is Sigma(k=0, M)(lhs[ik] * rhs[kj]
|
||||||
|
for k in 0..<T.dimension {
|
||||||
|
lhs[i,j] += lhs[i,k] * rhs[k,j]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *<T: Matrix>(lhs: T, rhs: T) -> T {
|
||||||
|
var out = lhs
|
||||||
|
out *= rhs
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// MARK: Matrix-Vector multiplication
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *(lhs: Matrix4, rhs: Vector4) -> Vector4 {
|
||||||
|
var out = Vector4()
|
||||||
|
for i in 0..<Matrix4.dimension {
|
||||||
|
for j in 0..<Matrix4.dimension {
|
||||||
|
out[i] += lhs[i] * rhs[j]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
public func *(lhs: Matrix3, rhs: Vector3) -> Vector3 {
|
||||||
|
var out = Vector3()
|
||||||
|
for i in 0..<Matrix3.dimension {
|
||||||
|
for j in 0..<Matrix3.dimension {
|
||||||
|
out[i] += lhs[i] * rhs[j]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//func *<T: FloatingPointType>(matrix: Matrix4<T>, scalar: T) -> Matrix4<T> {
|
//func *<T: FloatingPointType>(matrix: Matrix4<T>, scalar: T) -> Matrix4<T> {
|
||||||
// var out: Matrix4<T>
|
// var out: Matrix4<T>
|
||||||
|
|
Loading…
Add table
Add a link
Reference in a new issue