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// 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  
 
using namespace std; 
 
typedef vector  VDOUBLE; 
typedef vector  TMatrix; 
 
 
class __declspec(dllimport) CMatrix   
{	 
 
	/************************************************************************ 
	*				the interface function of the class CMatrix 			* 
	************************************************************************/ 
public: 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// Construction and Destruction	 
	CMatrix(); 
 
	CMatrix(CMatrix& cMatrixB); 
 
	virtual ~CMatrix(); 
 
	TMatrix	m_pTMatrix;				// 指向矩阵的头指针 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 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 * int' 
	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 ----> 矩阵的子矩阵返回的结果 
	//		[in]	nStartX ----> 子矩阵在矩阵中的起始坐标,对应行,索引从1开始 
	//		[in]	nStartY ----> 子矩阵在矩阵中的起始坐标,对应列,索引从1开始 
	// 
	void CopySubMatrix(CMatrix& cMatrix,unsigned int nStartX,unsigned int nStartY); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// Copy Matrix 
	//	Parameter: 
	//		[in]	cMatrix ----> be copied matrix 
	// 
	void CopyMatrix(CMatrix& cMatrix); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 将矩阵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(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = f(x) = 1 / (1 + exp(-x))	( 0 < f(x) < 1) 
	// 
	CMatrix Sigmoid(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = f'(x) = (1 / (1 + exp(-x)))'	( 0 < f(x) < 1) 
	//			  = exp(-x)/((1 + exp(-x))*(1 + exp(-x))) 
	// 
	CMatrix SigmoidDerivative(); 
 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = tanh(x) = (1 - exp(-x)) / (1 + exp(-x)) 
	//					 =  1 - 2 * exp(-x) / (1 + exp(-x))	( -1 < f(x) < 1) 
	// 
	CMatrix tanh();  
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = tanh'(x) = ((1 - exp(-x)) / (1 + exp(-x)))'	( -1 < f(x) < 1) 
	//					 = 	2*exp(-x)/((1 + exp(-x))*(1 + exp(-x))) 
	// 
	CMatrix tanhDerivative(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = Tansig(x) = 2 / (1 + exp(-2 * x)) -1 
	// 
	CMatrix Tansig(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中所有的元素进行一次非线性变换: 
	//		变换后的值y与变换前的值的关系是: 
	//			y = Tansig'(x) = (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1)' 
	//				= (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1) * (2 / (1 + exp(-2 * x)) -1) -1 
	// 
	CMatrix TansigDerivative(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中的元素进行一次操作: 
	//		使所有行中的相对应的列元素相等 
	//	Parameter: 
	//		nRowIndex	---->	行索引值(the index starts from 0) 
	//							以此行做为标准,使矩阵中其余的行相对应的列的值 
	//							与此行相对应的列的值相等	 
	// 
	void MakeAllColumnElementsSameValue(unsigned int nRowIndex); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵中的元素进行一次操作: 
	//		使矩阵变为单位阵 
	// 
	void Eye(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// Get System Error 
	// 
	double	GetSystemError() const; 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// Make all the matrix elements to be changed into absolute value 
	// 
	CMatrix AbsoluteValue(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// Parameter: 
	//		CMatrix& cMatrix:		被拷贝的数据源 
	//		unsigned int nIndex:	被拷贝的数据在对象中的开始索引位置 
	// 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:		被填充的矩阵 
	//		unsigned int nIndex:	被拷贝的数据在对象中的开始索引位置 
	// 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:		被拷贝的数据源 
	//		unsigned int nIndex:	被拷贝的数据在对象中的开始索引位置 
	//		unsigned int nRow:		被拷贝的数据在被拷贝对象中的行索引(从0开始) 
	// 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:		被填充的矩阵 
	//		unsigned int nIndex:	被拷贝的数据在对象中的开始索引位置 
	//		unsigned int nRow:		被填充的数据在被填充对象中的行索引 
	// 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(); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵进行拓展 
	//	实现功能: 
	//		对矩阵的列数进行拓展,nTimes是每列拓展的次数 
	// 
	void nncpyi(CMatrix &cMatrix, unsigned int nTimes); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵进行拓展 
	//	实现功能: 
	//		对矩阵的列数进行拓展 
	//	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); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 对矩阵进行拓展 
	//	实现功能: 
	//		对矩阵的列数进行拓展,nTimes是每列拓展的次数 
	//	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;			// 矩阵所拥有的行数 
	unsigned int m_nCol;			// 矩阵所拥有的列数 
 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 注意: 
	//		在重新设置矩阵的行数和列数后,矩阵中的元素被重新初始化为0 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 设置矩阵的行数 
	// 
	void SetMatrixRowNumber(unsigned int nRow); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 设置矩阵的列数 
	// 
	void SetMatrixColNumber(unsigned int nCol); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 设置矩阵的行列数 
	// 
	void SetMatrixRowAndCol(unsigned int nRow,unsigned int nCol); 
 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 交换矩阵的两行 
	// 
	void SwapMatrixRow(unsigned int nRow1,unsigned int nRow2); 
 
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
	// 交换矩阵的两列 
	// 
	void SwapMatrixCol(unsigned int nCol1,unsigned int nCol2); 
 
 
}; 
 
 
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
// overload operator 'double - CMatrix' 
__declspec(dllimport) CMatrix operator - (double nValue,CMatrix& cMatrixB); 
 
///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
// 矩阵合并运算符 
//	合并规则: 
//		1. 参与合并运算的两个矩阵的行数必须相等; 
//		2. 参与合并的两个矩阵的列数可以不相等; 
//		3. 合并后返回的矩阵的行数与参与合并的矩阵的行数相等,列数是参与合并的 
//			两个矩阵的列数之和; 
// 
__declspec(dllimport) CMatrix MergeMatrix(CMatrix& cMatrixA,CMatrix& cMatrixB); 
 
 
 
#endif // _MATRIX_H