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Imported Healpix, cfitsio, cosmotool. Added cmake tool to build dependencies (cfitsio, hdf5, netcdf, boost, healpix, gsl, ..). Adjusted CMakeLists.txt
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external/cosmotool/src/eskow.hpp
vendored
Normal file
271
external/cosmotool/src/eskow.hpp
vendored
Normal file
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@ -0,0 +1,271 @@
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#ifndef __ESKOW_CHOLESKY_HPP
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#define __ESKOW_CHOLESKY_HPP
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#include <cmath>
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#include <vector>
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#include "mach.hpp"
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/* Implementation of Schnabel & Eskow, 1999, Vol. 9, No. 4, pp. 1135-148, SIAM J. OPTIM. */
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template<typename T, typename A>
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class CholeskyEskow
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{
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private:
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static const bool verbose_eskow = true;
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T tau, tau_bar, mu;
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void print_matrix(A& m, int N)
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{
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using std::cout;
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using std::endl;
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using std::setprecision;
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if (verbose_eskow)
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{
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for (int i = 0; i < N; i++)
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{
|
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for (int j = 0; j < N; j++)
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{
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cout.width(6);
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cout << setprecision(5) << m(i,j) << " ";
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}
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cout << endl;
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}
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cout << endl;
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}
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}
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T max_diag(A& m, int j, int N)
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{
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T maxval = std::abs(m(j,j));
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for (int k = j+1; k < N; k++)
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{
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maxval = std::max(maxval, std::abs(m(k,k)));
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}
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return maxval;
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}
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void minmax_diag(A& m, int j, int N, T& minval, T& maxval, int& i_min, int& i_max)
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{
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i_min = i_max = j;
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minval = maxval = m(j,j);
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for (int k = j+1; k < N; k++)
|
||||
{
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maxval = std::max(maxval, m(k,k));
|
||||
minval = std::min(minval, m(k,k));
|
||||
}
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||||
for (int k = j; k < N; k++)
|
||||
{
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||||
if (m(k,k) == minval && i_min < 0)
|
||||
i_min = k;
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||||
if (m(k,k) == maxval && i_max < 0)
|
||||
i_max = k;
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}
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}
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void swap_rows(A& m, int N, int i0, int i1)
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{
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for (int r = 0; r < N; r++)
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std::swap(m(r,i0), m(r,i1));
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}
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void swap_cols(A& m, int N, int i0, int i1)
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||||
{
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for (int c = 0; c < N; c++)
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std::swap(m(i0,c), m(i1,c));
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}
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T square(T x)
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{
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return x*x;
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}
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T min_row(A& m, int j, int N)
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{
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T a = 1/m(j,j);
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||||
T v = m(j+1,j+1) - square(m(j+1,j))*a;
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||||
for (int i = j+2; i < N; i++)
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||||
{
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v = std::min(v, m(i, i) - square(m(i,j))*a);
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||||
}
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return v;
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}
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int g_max(const std::vector<T>& g, int j, int N)
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{
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T a = g[j];
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int k = j;
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|
||||
for (int i = j+1; i < N; i++)
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||||
{
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if (a < g[i])
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||||
{
|
||||
a = g[i];
|
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k = i;
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}
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}
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return k;
|
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}
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public:
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CholeskyEskow()
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{
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tau = std::pow(mach_epsilon<T>(), 1./3);
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||||
tau_bar = std::pow(mach_epsilon<T>(), 2./3);
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mu=0.1;
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}
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void cholesky(A& m, int N, T& norm_E)
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{
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bool phaseone = true;
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T gamma = max_diag(m, 0, N);
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int j;
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norm_E = 0;
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||||
for (j = 0; j < N && phaseone; j++)
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{
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T minval, maxval;
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int i_min, i_max;
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print_matrix(m, N);
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||||
minmax_diag(m, j, N, minval, maxval, i_min, i_max);
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||||
if (maxval < tau_bar*gamma || minval < -mu*maxval)
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||||
{
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||||
phaseone = false;
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||||
break;
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}
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||||
if (i_max != j)
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||||
{
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||||
std::cout << "Have to swap i=" << i_max << " and j=" << j << std::endl;
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swap_cols(m, N, i_max, j);
|
||||
swap_rows(m, N, i_max, j);
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||||
|
||||
}
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||||
|
||||
if (min_row(m, j, N) < -mu*gamma)
|
||||
{
|
||||
phaseone = false;
|
||||
break;
|
||||
}
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||||
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||||
T L_jj = std::sqrt(m(j,j));
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||||
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||||
m(j,j) = L_jj;
|
||||
for (int i = j+1; i < N; i++)
|
||||
{
|
||||
m(i,j) /= L_jj;
|
||||
for (int k = j+1; k <= i; k++)
|
||||
m(i,k) -= m(i,j)*m(k,j);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
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||||
if (!phaseone && j == N-1)
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||||
{
|
||||
T A_nn = m(N-1,N-1);
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||||
T delta = -A_nn + std::max(tau*(-A_nn)/(1-tau), tau_bar*gamma);
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||||
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||||
m(N-1,N-1) = std::sqrt(m(N-1,N-1) + delta);
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||||
}
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|
||||
|
||||
if (!phaseone && j < (N-1))
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||||
{
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||||
std::cout << "Phase two ! (j=" << j << ")" << std::endl;
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||||
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||||
int k = j-1;
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||||
std::vector<T> g(N);
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||||
for (int i = k+1; i < N; i++)
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||||
{
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||||
g[i] = m(i,i);
|
||||
for (int j = k+1; j < i; j++)
|
||||
g[i] -= std::abs(m(i,j));
|
||||
for (int j = i+1; j < N; j++)
|
||||
g[i] -= std::abs(m(j,i));
|
||||
}
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||||
T delta, delta_prev = 0;
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||||
for (int j = k+1; j < N-2; j++)
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||||
{
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||||
int i = g_max(g, j, N);
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||||
T norm_j;
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||||
print_matrix(m, N);
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||||
if (i != j)
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||||
{
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||||
swap_cols(m, N, i, j);
|
||||
swap_rows(m, N, i, j);
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}
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||||
for (int i = j+1; j < N; j++)
|
||||
{
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||||
norm_j += std::abs(m(i,j));
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}
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||||
delta = std::max(delta_prev, std::max((T)0, -m(j,j) + std::max(norm_j,tau_bar*gamma)));
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||||
if (delta > 0)
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||||
{
|
||||
m(j,j) += delta;
|
||||
delta_prev = delta;
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}
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||||
if (m(j,j) != norm_j)
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||||
{
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||||
T temp = 1 - norm_j/m(j,j);
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|
||||
for (int i = j+1; j < N; j++)
|
||||
{
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||||
g[i] += std::abs(m(i,j))*temp;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
// Now we do the classic cholesky iteration
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T L_jj = std::sqrt(m(j,j));
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||||
m(j,j) = L_jj;
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||||
for (int i = j+1; i < N; i++)
|
||||
{
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||||
m(i,j) /= L_jj;
|
||||
for (int k = j+1; k <= i; k++)
|
||||
m(i,k) -= m(i,j)*m(k,j);
|
||||
}
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}
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// The final 2x2 submatrix is special
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T A00 = m(N-2, N-2), A01 = m(N-2, N-1), A11 = m(N-1,N-1);
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||||
T sq_DELTA = std::sqrt(square(A00-A11) + square(A01));
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||||
T lambda_hi = 0.5*((A00+A11) + sq_DELTA);
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||||
T lambda_lo = 0.5*((A00+A11) - sq_DELTA);
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||||
delta = std::max(std::max((T)0, -lambda_lo + std::max(tau*sq_DELTA/(1-tau), tau_bar*gamma)),delta_prev);
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||||
if (delta > 0)
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{
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||||
m(N-1,N-1) += delta;
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||||
m(N,N) += delta;
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||||
delta_prev = delta;
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}
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||||
m(N-2,N-2) = A00 = std::sqrt(A00);
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||||
m(N-1,N-2) = (A01 /= A00);
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||||
m(N-1,N-1) = std::sqrt(A11-A01*A01);
|
||||
norm_E = delta_prev;
|
||||
}
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||||
}
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
||||
#endif
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