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<?php/**
 *    @package JAMA
 *
 *    For an m-by-n matrix A with m >= n, the LU decomposition is an m-by-n
 *    unit lower triangular matrix L, an n-by-n upper triangular matrix U,
 *    and a permutation vector piv of length m so that A(piv,:) = L*U.
 *    If m < n, then L is m-by-m and U is m-by-n.
 *
 *    The LU decompostion with pivoting always exists, even if the matrix is
 *    singular, so the constructor will never fail. The primary use of the
 *    LU decomposition is in the solution of square systems of simultaneous
 *    linear equations. This will fail if isNonsingular() returns false.
 *
 *    @author Paul Meagher
 *    @author Bartosz Matosiuk
 *    @author Michael Bommarito
 *    @version 1.1
 *    @license PHP v3.0
 */
 class PHPExcel_Shared_JAMA_LUDecomposition {
 
 const MatrixSingularException    = "Can only perform operation on singular matrix.";
 const MatrixSquareException        = "Mismatched Row dimension";
 
 /**
 *    Decomposition storage
 *    @var array
 */
 private $LU = array();
 
 /**
 *    Row dimension.
 *    @var int
 */
 private $m;
 
 /**
 *    Column dimension.
 *    @var int
 */
 private $n;
 
 /**
 *    Pivot sign.
 *    @var int
 */
 private $pivsign;
 
 /**
 *    Internal storage of pivot vector.
 *    @var array
 */
 private $piv = array();
 
 
 /**
 *    LU Decomposition constructor.
 *
 *    @param $A Rectangular matrix
 *    @return Structure to access L, U and piv.
 */
 public function __construct($A) {
 if ($A instanceof PHPExcel_Shared_JAMA_Matrix) {
 // Use a "left-looking", dot-product, Crout/Doolittle algorithm.
 $this->LU = $A->getArray();
 $this->m  = $A->getRowDimension();
 $this->n  = $A->getColumnDimension();
 for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
 $this->piv[$i] = $i;
 }
 $this->pivsign = 1;
 $LUrowi = $LUcolj = array();
 
 // Outer loop.
 for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
 // Make a copy of the j-th column to localize references.
 for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
 $LUcolj[$i] = &$this->LU[$i][$j];
 }
 // Apply previous transformations.
 for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
 $LUrowi = $this->LU[$i];
 // Most of the time is spent in the following dot product.
 $kmax = min($i,$j);
 $s = 0.0;
 for ($k = 0; $k < $kmax; ++$k) {
 $s += $LUrowi[$k] * $LUcolj[$k];
 }
 $LUrowi[$j] = $LUcolj[$i] -= $s;
 }
 // Find pivot and exchange if necessary.
 $p = $j;
 for ($i = $j+1; $i < $this->m; ++$i) {
 if (abs($LUcolj[$i]) > abs($LUcolj[$p])) {
 $p = $i;
 }
 }
 if ($p != $j) {
 for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
 $t = $this->LU[$p][$k];
 $this->LU[$p][$k] = $this->LU[$j][$k];
 $this->LU[$j][$k] = $t;
 }
 $k = $this->piv[$p];
 $this->piv[$p] = $this->piv[$j];
 $this->piv[$j] = $k;
 $this->pivsign = $this->pivsign * -1;
 }
 // Compute multipliers.
 if (($j < $this->m) && ($this->LU[$j][$j] != 0.0)) {
 for ($i = $j+1; $i < $this->m; ++$i) {
 $this->LU[$i][$j] /= $this->LU[$j][$j];
 }
 }
 }
 } else {
 throw new PHPExcel_Calculation_Exception(PHPExcel_Shared_JAMA_Matrix::ArgumentTypeException);
 }
 }    //    function __construct()
 
 
 /**
 *    Get lower triangular factor.
 *
 *    @return array Lower triangular factor
 */
 public function getL() {
 for ($i = 0; $i < $this->m; ++$i) {
 for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
 if ($i > $j) {
 $L[$i][$j] = $this->LU[$i][$j];
 } elseif ($i == $j) {
 $L[$i][$j] = 1.0;
 } else {
 $L[$i][$j] = 0.0;
 }
 }
 }
 return new PHPExcel_Shared_JAMA_Matrix($L);
 }    //    function getL()
 
 
 /**
 *    Get upper triangular factor.
 *
 *    @return array Upper triangular factor
 */
 public function getU() {
 for ($i = 0; $i < $this->n; ++$i) {
 for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
 if ($i <= $j) {
 $U[$i][$j] = $this->LU[$i][$j];
 } else {
 $U[$i][$j] = 0.0;
 }
 }
 }
 return new PHPExcel_Shared_JAMA_Matrix($U);
 }    //    function getU()
 
 
 /**
 *    Return pivot permutation vector.
 *
 *    @return array Pivot vector
 */
 public function getPivot() {
 return $this->piv;
 }    //    function getPivot()
 
 
 /**
 *    Alias for getPivot
 *
 *    @see getPivot
 */
 public function getDoublePivot() {
 return $this->getPivot();
 }    //    function getDoublePivot()
 
 
 /**
 *    Is the matrix nonsingular?
 *
 *    @return true if U, and hence A, is nonsingular.
 */
 public function isNonsingular() {
 for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
 if ($this->LU[$j][$j] == 0) {
 return false;
 }
 }
 return true;
 }    //    function isNonsingular()
 
 
 /**
 *    Count determinants
 *
 *    @return array d matrix deterninat
 */
 public function det() {
 if ($this->m == $this->n) {
 $d = $this->pivsign;
 for ($j = 0; $j < $this->n; ++$j) {
 $d *= $this->LU[$j][$j];
 }
 return $d;
 } else {
 throw new PHPExcel_Calculation_Exception(PHPExcel_Shared_JAMA_Matrix::MatrixDimensionException);
 }
 }    //    function det()
 
 
 /**
 *    Solve A*X = B
 *
 *    @param  $B  A Matrix with as many rows as A and any number of columns.
 *    @return  X so that L*U*X = B(piv,:)
 *    @PHPExcel_Calculation_Exception  IllegalArgumentException Matrix row dimensions must agree.
 *    @PHPExcel_Calculation_Exception  RuntimeException  Matrix is singular.
 */
 public function solve($B) {
 if ($B->getRowDimension() == $this->m) {
 if ($this->isNonsingular()) {
 // Copy right hand side with pivoting
 $nx = $B->getColumnDimension();
 $X  = $B->getMatrix($this->piv, 0, $nx-1);
 // Solve L*Y = B(piv,:)
 for ($k = 0; $k < $this->n; ++$k) {
 for ($i = $k+1; $i < $this->n; ++$i) {
 for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
 $X->A[$i][$j] -= $X->A[$k][$j] * $this->LU[$i][$k];
 }
 }
 }
 // Solve U*X = Y;
 for ($k = $this->n-1; $k >= 0; --$k) {
 for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
 $X->A[$k][$j] /= $this->LU[$k][$k];
 }
 for ($i = 0; $i < $k; ++$i) {
 for ($j = 0; $j < $nx; ++$j) {
 $X->A[$i][$j] -= $X->A[$k][$j] * $this->LU[$i][$k];
 }
 }
 }
 return $X;
 } else {
 throw new PHPExcel_Calculation_Exception(self::MatrixSingularException);
 }
 } else {
 throw new PHPExcel_Calculation_Exception(self::MatrixSquareException);
 }
 }    //    function solve()
 
 }    //    class PHPExcel_Shared_JAMA_LUDecomposition
 
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