Merge branch 'master' of https://source.jalview.org/git/jalviewjs.git
[jalviewjs.git] / src / javajs / util / Eigen.java
index 2f75774..f7b5adf 100644 (file)
-/* $RCSfile$\r
- * $Author: egonw $\r
- * $Date: 2005-11-10 09:52:44f -0600 (Thu, 10 Nov 2005) $\r
- * $Revision: 4255 $\r
- *\r
- * Copyright (C) 2003-2005  Miguel, Jmol Development, www.jmol.org\r
- *\r
- * Contact: jmol-developers@lists.sf.net\r
- *\r
- *  This library is free software; you can redistribute it and/or\r
- *  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public\r
- *  License as published by the Free Software Foundation; either\r
- *  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.\r
- *\r
- *  This library is distributed in the hope that it will be useful,\r
- *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
- *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU\r
- *  Lesser General Public License for more details.\r
- *\r
- *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public\r
- *  License along with this library; if not, write to the Free Software\r
- *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.\r
- */\r
-\r
-package javajs.util;\r
-\r
-import javajs.api.EigenInterface;\r
-\r
-\r
-/**\r
- * Eigenvalues and eigenvectors of a real matrix.\r
- * See javajs.api.EigenInterface() as well.\r
- * \r
- * adapted by Bob Hanson from http://math.nist.gov/javanumerics/jama/ (public\r
- * domain); adding quaternion superimposition capability; removing\r
- * nonsymmetric reduction to Hessenberg form, which we do not need in Jmol.\r
- * \r
- * Output is as a set of double[n] columns, but for the EigenInterface\r
- * we return them as V3[3] and float[3] (or double[3]) values.\r
- * \r
- * Eigenvalues and eigenvectors are sorted from smallest to largest eigenvalue.\r
- * \r
- * <P>\r
- * If A is symmetric, then A = V*D*V' where the eigenvalue matrix D is diagonal\r
- * and the eigenvector matrix V is orthogonal. I.e. A =\r
- * V.times(D.times(V.transpose())) and V.times(V.transpose()) equals the\r
- * identity matrix.\r
- * <P>\r
- * If A is not symmetric, then the eigenvalue matrix D is block diagonal with\r
- * the real eigenvalues in 1-by-1 blocks and any complex eigenvalues, lambda +\r
- * i*mu, in 2-by-2 blocks, [lambda, mu; -mu, lambda]. The columns of V represent\r
- * the eigenvectors in the sense that A*V = V*D, i.e. A.times(V) equals\r
- * V.times(D). The matrix V may be badly conditioned, or even singular, so the\r
- * validity of the equation A = V*D*inverse(V) depends upon V.cond().\r
- **/\r
-\r
-public class Eigen implements EigenInterface {\r
-\r
-  /* ------------------------\r
-  Public Methods\r
-  * ------------------------ */\r
-\r
-  public Eigen() {}\r
-  \r
-  public Eigen set(int n) {\r
-    this.n = n;\r
-    V = new double[n][n];\r
-    d = new double[n];\r
-    e = new double[n];\r
-    return this;\r
-  }\r
-\r
-  @Override\r
-  public Eigen setM(double[][] m) {\r
-    set(m.length);\r
-    calc(m);\r
-    return this;\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * return values sorted from smallest to largest value.\r
-   */\r
-  @Override\r
-  public double[] getEigenvalues() {\r
-    return d;\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * Specifically for 3x3 systems, returns eigenVectors as V3[3]\r
-   * and values as float[3]; sorted from smallest to largest value.\r
-   * \r
-   * @param eigenVectors  returned vectors\r
-   * @param eigenValues   returned values\r
-   * \r
-   */\r
-  @Override\r
-  public void fillFloatArrays(V3[] eigenVectors, float[] eigenValues) {\r
-    for (int i = 0; i < 3; i++) {\r
-      if (eigenVectors != null) {\r
-        if (eigenVectors[i] == null)\r
-          eigenVectors[i] = new V3();\r
-        eigenVectors[i].set((float) V[0][i], (float) V[1][i], (float) V[2][i]);\r
-      }\r
-      if (eigenValues != null)\r
-        eigenValues[i] = (float) d[i];\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * Transpose V and turn into floats; sorted from smallest to largest value.\r
-   * \r
-   * @return ROWS of eigenvectors f[0], f[1], f[2], etc.\r
-   */\r
-  @Override\r
-  public float[][] getEigenvectorsFloatTransposed() {\r
-    float[][] f = new float[n][n];\r
-    for (int i = n; --i >= 0;)\r
-      for (int j = n; --j >= 0;)\r
-        f[j][i] = (float) V[i][j];\r
-    return f;\r
-  }\r
-\r
-\r
-  /**\r
-   * Check for symmetry, then construct the eigenvalue decomposition\r
-   * \r
-   * @param A\r
-   *        Square matrix\r
-   */\r
-\r
-  public void calc(double[][] A) {\r
-\r
-    /* Jmol only has need of symmetric solutions \r
-     * \r
-    issymmetric = true;\r
-    \r
-    for (int j = 0; (j < n) & issymmetric; j++) {\r
-      for (int i = 0; (i < n) & issymmetric; i++) {\r
-        issymmetric = (A[i][j] == A[j][i]);\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    if (issymmetric) {\r
-     */\r
-    for (int i = 0; i < n; i++) {\r
-      for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-        V[i][j] = A[i][j];\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    // Tridiagonalize.\r
-    tred2();\r
-\r
-    // Diagonalize.\r
-    tql2();\r
-    /*\r
-      } else {\r
-        H = new double[n][n];\r
-        ort = new double[n];\r
-\r
-        for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-          for (int i = 0; i < n; i++) {\r
-            H[i][j] = A[i][j];\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        // Reduce to Hessenberg form.\r
-        orthes();\r
-\r
-        // Reduce Hessenberg to real Schur form.\r
-        hqr2();\r
-      }\r
-    */\r
-\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * Return the real parts of the eigenvalues\r
-   * \r
-   * @return real(diag(D))\r
-   */\r
-\r
-  public double[] getRealEigenvalues() {\r
-    return d;\r
-  }\r
-\r
-  /**\r
-   * Return the imaginary parts of the eigenvalues\r
-   * \r
-   * @return imag(diag(D))\r
-   */\r
-\r
-  public double[] getImagEigenvalues() {\r
-    return e;\r
-  }\r
-\r
-  /* ------------------------\r
-     Class variables\r
-   * ------------------------ */\r
-\r
-  /**\r
-   * Row and column dimension (square matrix).\r
-   * \r
-   * @serial matrix dimension.\r
-   */\r
-  private int n = 3;\r
-\r
-  /**\r
-   * Symmetry flag.\r
-   * \r
-   * @serial internal symmetry flag.\r
-   */\r
-  //private boolean issymmetric = true;\r
-\r
-  /**\r
-   * Arrays for internal storage of eigenvalues.\r
-   * \r
-   * @serial internal storage of eigenvalues.\r
-   */\r
-  private double[] d, e;\r
-\r
-  /**\r
-   * Array for internal storage of eigenvectors.\r
-   * \r
-   * @serial internal storage of eigenvectors.\r
-   */\r
-  private double[][] V;\r
-\r
-  /**\r
-   * Array for internal storage of nonsymmetric Hessenberg form.\r
-   * \r
-   * @serial internal storage of nonsymmetric Hessenberg form.\r
-   */\r
-  //private double[][] H;\r
-\r
-  /**\r
-   * Working storage for nonsymmetric algorithm.\r
-   * \r
-   * @serial working storage for nonsymmetric algorithm.\r
-   */\r
-  //private double[] ort;\r
-\r
-  /* ------------------------\r
-     Private Methods\r
-   * ------------------------ */\r
-\r
-  // Symmetric Householder reduction to tridiagonal form.\r
-\r
-  private void tred2() {\r
-\r
-    //  This is derived from the Algol procedures tred2 by\r
-    //  Bowdler, Martin, Reinsch, and Wilkinson, Handbook for\r
-    //  Auto. Comp., Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding\r
-    //  Fortran subroutine in EISPACK.\r
-\r
-    for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-      d[j] = V[n - 1][j];\r
-    }\r
-\r
-    // Householder reduction to tridiagonal form.\r
-\r
-    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {\r
-\r
-      // Scale to avoid under/overflow.\r
-\r
-      double scale = 0.0;\r
-      double h = 0.0;\r
-      for (int k = 0; k < i; k++) {\r
-        scale = scale + Math.abs(d[k]);\r
-      }\r
-      if (scale == 0.0) {\r
-        e[i] = d[i - 1];\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          d[j] = V[i - 1][j];\r
-          V[i][j] = 0.0;\r
-          V[j][i] = 0.0;\r
-        }\r
-      } else {\r
-\r
-        // Generate Householder vector.\r
-\r
-        for (int k = 0; k < i; k++) {\r
-          d[k] /= scale;\r
-          h += d[k] * d[k];\r
-        }\r
-        double f = d[i - 1];\r
-        double g = Math.sqrt(h);\r
-        if (f > 0) {\r
-          g = -g;\r
-        }\r
-        e[i] = scale * g;\r
-        h = h - f * g;\r
-        d[i - 1] = f - g;\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          e[j] = 0.0;\r
-        }\r
-\r
-        // Apply similarity transformation to remaining columns.\r
-\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          f = d[j];\r
-          V[j][i] = f;\r
-          g = e[j] + V[j][j] * f;\r
-          for (int k = j + 1; k <= i - 1; k++) {\r
-            g += V[k][j] * d[k];\r
-            e[k] += V[k][j] * f;\r
-          }\r
-          e[j] = g;\r
-        }\r
-        f = 0.0;\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          e[j] /= h;\r
-          f += e[j] * d[j];\r
-        }\r
-        double hh = f / (h + h);\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          e[j] -= hh * d[j];\r
-        }\r
-        for (int j = 0; j < i; j++) {\r
-          f = d[j];\r
-          g = e[j];\r
-          for (int k = j; k <= i - 1; k++) {\r
-            V[k][j] -= (f * e[k] + g * d[k]);\r
-          }\r
-          d[j] = V[i - 1][j];\r
-          V[i][j] = 0.0;\r
-        }\r
-      }\r
-      d[i] = h;\r
-    }\r
-\r
-    // Accumulate transformations.\r
-\r
-    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {\r
-      V[n - 1][i] = V[i][i];\r
-      V[i][i] = 1.0;\r
-      double h = d[i + 1];\r
-      if (h != 0.0) {\r
-        for (int k = 0; k <= i; k++) {\r
-          d[k] = V[k][i + 1] / h;\r
-        }\r
-        for (int j = 0; j <= i; j++) {\r
-          double g = 0.0;\r
-          for (int k = 0; k <= i; k++) {\r
-            g += V[k][i + 1] * V[k][j];\r
-          }\r
-          for (int k = 0; k <= i; k++) {\r
-            V[k][j] -= g * d[k];\r
-          }\r
-        }\r
-      }\r
-      for (int k = 0; k <= i; k++) {\r
-        V[k][i + 1] = 0.0;\r
-      }\r
-    }\r
-    for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-      d[j] = V[n - 1][j];\r
-      V[n - 1][j] = 0.0;\r
-    }\r
-    V[n - 1][n - 1] = 1.0;\r
-    e[0] = 0.0;\r
-  }\r
-\r
-  // Symmetric tridiagonal QL algorithm.\r
-\r
-  private void tql2() {\r
-\r
-    //  This is derived from the Algol procedures tql2, by\r
-    //  Bowdler, Martin, Reinsch, and Wilkinson, Handbook for\r
-    //  Auto. Comp., Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding\r
-    //  Fortran subroutine in EISPACK.\r
-\r
-    for (int i = 1; i < n; i++) {\r
-      e[i - 1] = e[i];\r
-    }\r
-    e[n - 1] = 0.0;\r
-\r
-    double f = 0.0;\r
-    double tst1 = 0.0;\r
-    double eps = Math.pow(2.0, -52.0);\r
-    for (int l = 0; l < n; l++) {\r
-\r
-      // Find small subdiagonal element\r
-\r
-      tst1 = Math.max(tst1, Math.abs(d[l]) + Math.abs(e[l]));\r
-      int m = l;\r
-      while (m < n) {\r
-        if (Math.abs(e[m]) <= eps * tst1) {\r
-          break;\r
-        }\r
-        m++;\r
-      }\r
-\r
-      // If m == l, d[l] is an eigenvalue,\r
-      // otherwise, iterate.\r
-\r
-      if (m > l) {\r
-        int iter = 0;\r
-        do {\r
-          iter = iter + 1; // (Could check iteration count here.)\r
-\r
-          // Compute implicit shift\r
-\r
-          double g = d[l];\r
-          double p = (d[l + 1] - g) / (2.0 * e[l]);\r
-          double r = hypot(p, 1.0);\r
-          if (p < 0) {\r
-            r = -r;\r
-          }\r
-          d[l] = e[l] / (p + r);\r
-          d[l + 1] = e[l] * (p + r);\r
-          double dl1 = d[l + 1];\r
-          double h = g - d[l];\r
-          for (int i = l + 2; i < n; i++) {\r
-            d[i] -= h;\r
-          }\r
-          f = f + h;\r
-\r
-          // Implicit QL transformation.\r
-\r
-          p = d[m];\r
-          double c = 1.0;\r
-          double c2 = c;\r
-          double c3 = c;\r
-          double el1 = e[l + 1];\r
-          double s = 0.0;\r
-          double s2 = 0.0;\r
-          for (int i = m - 1; i >= l; i--) {\r
-            c3 = c2;\r
-            c2 = c;\r
-            s2 = s;\r
-            g = c * e[i];\r
-            h = c * p;\r
-            r = hypot(p, e[i]);\r
-            e[i + 1] = s * r;\r
-            s = e[i] / r;\r
-            c = p / r;\r
-            p = c * d[i] - s * g;\r
-            d[i + 1] = h + s * (c * g + s * d[i]);\r
-\r
-            // Accumulate transformation.\r
-\r
-            for (int k = 0; k < n; k++) {\r
-              h = V[k][i + 1];\r
-              V[k][i + 1] = s * V[k][i] + c * h;\r
-              V[k][i] = c * V[k][i] - s * h;\r
-            }\r
-          }\r
-          p = -s * s2 * c3 * el1 * e[l] / dl1;\r
-          e[l] = s * p;\r
-          d[l] = c * p;\r
-\r
-          // Check for convergence.\r
-\r
-        } while (Math.abs(e[l]) > eps * tst1);\r
-      }\r
-      d[l] = d[l] + f;\r
-      e[l] = 0.0;\r
-    }\r
-\r
-    // Sort eigenvalues and corresponding vectors.\r
-\r
-    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {\r
-      int k = i;\r
-      double p = d[i];\r
-      for (int j = i + 1; j < n; j++) {\r
-        if (d[j] < p) {\r
-          k = j;\r
-          p = d[j];\r
-        }\r
-      }\r
-      if (k != i) {\r
-        d[k] = d[i];\r
-        d[i] = p;\r
-        for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-          p = V[j][i];\r
-          V[j][i] = V[j][k];\r
-          V[j][k] = p;\r
-        }\r
-      }\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  private static double hypot(double a, double b) {\r
-\r
-    // sqrt(a^2 + b^2) without under/overflow. \r
-\r
-    double r;\r
-    if (Math.abs(a) > Math.abs(b)) {\r
-      r = b / a;\r
-      r = Math.abs(a) * Math.sqrt(1 + r * r);\r
-    } else if (b != 0) {\r
-      r = a / b;\r
-      r = Math.abs(b) * Math.sqrt(1 + r * r);\r
-    } else {\r
-      r = 0.0;\r
-    }\r
-    return r;\r
-  }\r
-\r
-  // Nonsymmetric reduction to Hessenberg form.\r
-\r
-  /*\r
-  private void orthes() {\r
-\r
-    //  This is derived from the Algol procedures orthes and ortran,\r
-    //  by Martin and Wilkinson, Handbook for Auto. Comp.,\r
-    //  Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding\r
-    //  Fortran subroutines in EISPACK.\r
-\r
-    int low = 0;\r
-    int high = n - 1;\r
-\r
-    for (int m = low + 1; m <= high - 1; m++) {\r
-\r
-      // Scale column.\r
-\r
-      double scale = 0.0;\r
-      for (int i = m; i <= high; i++) {\r
-        scale = scale + Math.abs(H[i][m - 1]);\r
-      }\r
-      if (scale != 0.0) {\r
-\r
-        // Compute Householder transformation.\r
-\r
-        double h = 0.0;\r
-        for (int i = high; i >= m; i--) {\r
-          ort[i] = H[i][m - 1] / scale;\r
-          h += ort[i] * ort[i];\r
-        }\r
-        double g = Math.sqrt(h);\r
-        if (ort[m] > 0) {\r
-          g = -g;\r
-        }\r
-        h = h - ort[m] * g;\r
-        ort[m] = ort[m] - g;\r
-\r
-        // Apply Householder similarity transformation\r
-        // H = (I-u*u'/h)*H*(I-u*u')/h)\r
-\r
-        for (int j = m; j < n; j++) {\r
-          double f = 0.0;\r
-          for (int i = high; i >= m; i--) {\r
-            f += ort[i] * H[i][j];\r
-          }\r
-          f = f / h;\r
-          for (int i = m; i <= high; i++) {\r
-            H[i][j] -= f * ort[i];\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        for (int i = 0; i <= high; i++) {\r
-          double f = 0.0;\r
-          for (int j = high; j >= m; j--) {\r
-            f += ort[j] * H[i][j];\r
-          }\r
-          f = f / h;\r
-          for (int j = m; j <= high; j++) {\r
-            H[i][j] -= f * ort[j];\r
-          }\r
-        }\r
-        ort[m] = scale * ort[m];\r
-        H[m][m - 1] = scale * g;\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    // Accumulate transformations (Algol's ortran).\r
-\r
-    for (int i = 0; i < n; i++) {\r
-      for (int j = 0; j < n; j++) {\r
-        V[i][j] = (i == j ? 1.0 : 0.0);\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    for (int m = high - 1; m >= low + 1; m--) {\r
-      if (H[m][m - 1] != 0.0) {\r
-        for (int i = m + 1; i <= high; i++) {\r
-          ort[i] = H[i][m - 1];\r
-        }\r
-        for (int j = m; j <= high; j++) {\r
-          double g = 0.0;\r
-          for (int i = m; i <= high; i++) {\r
-            g += ort[i] * V[i][j];\r
-          }\r
-          // Double division avoids possible underflow\r
-          g = (g / ort[m]) / H[m][m - 1];\r
-          for (int i = m; i <= high; i++) {\r
-            V[i][j] += g * ort[i];\r
-          }\r
-        }\r
-      }\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  // Complex scalar division.\r
-\r
-  private transient double cdivr, cdivi;\r
-\r
-  private void cdiv(double xr, double xi, double yr, double yi) {\r
-    double r, d;\r
-    if (Math.abs(yr) > Math.abs(yi)) {\r
-      r = yi / yr;\r
-      d = yr + r * yi;\r
-      cdivr = (xr + r * xi) / d;\r
-      cdivi = (xi - r * xr) / d;\r
-    } else {\r
-      r = yr / yi;\r
-      d = yi + r * yr;\r
-      cdivr = (r * xr + xi) / d;\r
-      cdivi = (r * xi - xr) / d;\r
-    }\r
-  }\r
-\r
-  // Nonsymmetric reduction from Hessenberg to real Schur form.\r
-\r
-  private void hqr2() {\r
-\r
-    //  This is derived from the Algol procedure hqr2,\r
-    //  by Martin and Wilkinson, Handbook for Auto. Comp.,\r
-    //  Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding\r
-    //  Fortran subroutine in EISPACK.\r
-\r
-    // Initialize\r
-\r
-    int nn = this.n;\r
-    int n = nn - 1;\r
-    int low = 0;\r
-    int high = nn - 1;\r
-    double eps = Math.pow(2.0, -52.0);\r
-    double exshift = 0.0;\r
-    double p = 0, q = 0, r = 0, s = 0, z = 0, t, w, x, y;\r
-\r
-    // Store roots isolated by balanc and compute matrix norm\r
-\r
-    double norm = 0.0;\r
-    for (int i = 0; i < nn; i++) {\r
-      if (i < low || i > high) {\r
-        d[i] = H[i][i];\r
-        e[i] = 0.0;\r
-      }\r
-      for (int j = Math.max(i - 1, 0); j < nn; j++) {\r
-        norm = norm + Math.abs(H[i][j]);\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    // Outer loop over eigenvalue index\r
-\r
-    int iter = 0;\r
-    while (n >= low) {\r
-\r
-      // Look for single small sub-diagonal element\r
-\r
-      int l = n;\r
-      while (l > low) {\r
-        s = Math.abs(H[l - 1][l - 1]) + Math.abs(H[l][l]);\r
-        if (s == 0.0) {\r
-          s = norm;\r
-        }\r
-        if (Math.abs(H[l][l - 1]) < eps * s) {\r
-          break;\r
-        }\r
-        l--;\r
-      }\r
-\r
-      // Check for convergence\r
-      // One root found\r
-\r
-      if (l == n) {\r
-        H[n][n] = H[n][n] + exshift;\r
-        d[n] = H[n][n];\r
-        e[n] = 0.0;\r
-        n--;\r
-        iter = 0;\r
-\r
-        // Two roots found\r
-\r
-      } else if (l == n - 1) {\r
-        w = H[n][n - 1] * H[n - 1][n];\r
-        p = (H[n - 1][n - 1] - H[n][n]) / 2.0;\r
-        q = p * p + w;\r
-        z = Math.sqrt(Math.abs(q));\r
-        H[n][n] = H[n][n] + exshift;\r
-        H[n - 1][n - 1] = H[n - 1][n - 1] + exshift;\r
-        x = H[n][n];\r
-\r
-        // Real pair\r
-\r
-        if (q >= 0) {\r
-          if (p >= 0) {\r
-            z = p + z;\r
-          } else {\r
-            z = p - z;\r
-          }\r
-          d[n - 1] = x + z;\r
-          d[n] = d[n - 1];\r
-          if (z != 0.0) {\r
-            d[n] = x - w / z;\r
-          }\r
-          e[n - 1] = 0.0;\r
-          e[n] = 0.0;\r
-          x = H[n][n - 1];\r
-          s = Math.abs(x) + Math.abs(z);\r
-          p = x / s;\r
-          q = z / s;\r
-          r = Math.sqrt(p * p + q * q);\r
-          p = p / r;\r
-          q = q / r;\r
-\r
-          // Row modification\r
-\r
-          for (int j = n - 1; j < nn; j++) {\r
-            z = H[n - 1][j];\r
-            H[n - 1][j] = q * z + p * H[n][j];\r
-            H[n][j] = q * H[n][j] - p * z;\r
-          }\r
-\r
-          // Column modification\r
-\r
-          for (int i = 0; i <= n; i++) {\r
-            z = H[i][n - 1];\r
-            H[i][n - 1] = q * z + p * H[i][n];\r
-            H[i][n] = q * H[i][n] - p * z;\r
-          }\r
-\r
-          // Accumulate transformations\r
-\r
-          for (int i = low; i <= high; i++) {\r
-            z = V[i][n - 1];\r
-            V[i][n - 1] = q * z + p * V[i][n];\r
-            V[i][n] = q * V[i][n] - p * z;\r
-          }\r
-\r
-          // Complex pair\r
-\r
-        } else {\r
-          d[n - 1] = x + p;\r
-          d[n] = x + p;\r
-          e[n - 1] = z;\r
-          e[n] = -z;\r
-        }\r
-        n = n - 2;\r
-        iter = 0;\r
-\r
-        // No convergence yet\r
-\r
-      } else {\r
-\r
-        // Form shift\r
-\r
-        x = H[n][n];\r
-        y = 0.0;\r
-        w = 0.0;\r
-        if (l < n) {\r
-          y = H[n - 1][n - 1];\r
-          w = H[n][n - 1] * H[n - 1][n];\r
-        }\r
-\r
-        // Wilkinson's original ad hoc shift\r
-\r
-        if (iter == 10) {\r
-          exshift += x;\r
-          for (int i = low; i <= n; i++) {\r
-            H[i][i] -= x;\r
-          }\r
-          s = Math.abs(H[n][n - 1]) + Math.abs(H[n - 1][n - 2]);\r
-          x = y = 0.75 * s;\r
-          w = -0.4375 * s * s;\r
-        }\r
-\r
-        // MATLAB's new ad hoc shift\r
-\r
-        if (iter == 30) {\r
-          s = (y - x) / 2.0;\r
-          s = s * s + w;\r
-          if (s > 0) {\r
-            s = Math.sqrt(s);\r
-            if (y < x) {\r
-              s = -s;\r
-            }\r
-            s = x - w / ((y - x) / 2.0 + s);\r
-            for (int i = low; i <= n; i++) {\r
-              H[i][i] -= s;\r
-            }\r
-            exshift += s;\r
-            x = y = w = 0.964;\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        iter = iter + 1; // (Could check iteration count here.)\r
-\r
-        // Look for two consecutive small sub-diagonal elements\r
-\r
-        int m = n - 2;\r
-        while (m >= l) {\r
-          z = H[m][m];\r
-          r = x - z;\r
-          s = y - z;\r
-          p = (r * s - w) / H[m + 1][m] + H[m][m + 1];\r
-          q = H[m + 1][m + 1] - z - r - s;\r
-          r = H[m + 2][m + 1];\r
-          s = Math.abs(p) + Math.abs(q) + Math.abs(r);\r
-          p = p / s;\r
-          q = q / s;\r
-          r = r / s;\r
-          if (m == l) {\r
-            break;\r
-          }\r
-          if (Math.abs(H[m][m - 1]) * (Math.abs(q) + Math.abs(r)) < eps\r
-              * (Math.abs(p) * (Math.abs(H[m - 1][m - 1]) + Math.abs(z) + Math\r
-                  .abs(H[m + 1][m + 1])))) {\r
-            break;\r
-          }\r
-          m--;\r
-        }\r
-\r
-        for (int i = m + 2; i <= n; i++) {\r
-          H[i][i - 2] = 0.0;\r
-          if (i > m + 2) {\r
-            H[i][i - 3] = 0.0;\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        // Double QR step involving rows l:n and columns m:n\r
-\r
-        for (int k = m; k <= n - 1; k++) {\r
-          boolean notlast = (k != n - 1);\r
-          if (k != m) {\r
-            p = H[k][k - 1];\r
-            q = H[k + 1][k - 1];\r
-            r = (notlast ? H[k + 2][k - 1] : 0.0);\r
-            x = Math.abs(p) + Math.abs(q) + Math.abs(r);\r
-            if (x != 0.0) {\r
-              p = p / x;\r
-              q = q / x;\r
-              r = r / x;\r
-            }\r
-          }\r
-          if (x == 0.0) {\r
-            break;\r
-          }\r
-          s = Math.sqrt(p * p + q * q + r * r);\r
-          if (p < 0) {\r
-            s = -s;\r
-          }\r
-          if (s != 0) {\r
-            if (k != m) {\r
-              H[k][k - 1] = -s * x;\r
-            } else if (l != m) {\r
-              H[k][k - 1] = -H[k][k - 1];\r
-            }\r
-            p = p + s;\r
-            x = p / s;\r
-            y = q / s;\r
-            z = r / s;\r
-            q = q / p;\r
-            r = r / p;\r
-\r
-            // Row modification\r
-\r
-            for (int j = k; j < nn; j++) {\r
-              p = H[k][j] + q * H[k + 1][j];\r
-              if (notlast) {\r
-                p = p + r * H[k + 2][j];\r
-                H[k + 2][j] = H[k + 2][j] - p * z;\r
-              }\r
-              H[k][j] = H[k][j] - p * x;\r
-              H[k + 1][j] = H[k + 1][j] - p * y;\r
-            }\r
-\r
-            // Column modification\r
-\r
-            for (int i = 0; i <= Math.min(n, k + 3); i++) {\r
-              p = x * H[i][k] + y * H[i][k + 1];\r
-              if (notlast) {\r
-                p = p + z * H[i][k + 2];\r
-                H[i][k + 2] = H[i][k + 2] - p * r;\r
-              }\r
-              H[i][k] = H[i][k] - p;\r
-              H[i][k + 1] = H[i][k + 1] - p * q;\r
-            }\r
-\r
-            // Accumulate transformations\r
-\r
-            for (int i = low; i <= high; i++) {\r
-              p = x * V[i][k] + y * V[i][k + 1];\r
-              if (notlast) {\r
-                p = p + z * V[i][k + 2];\r
-                V[i][k + 2] = V[i][k + 2] - p * r;\r
-              }\r
-              V[i][k] = V[i][k] - p;\r
-              V[i][k + 1] = V[i][k + 1] - p * q;\r
-            }\r
-          } // (s != 0)\r
-        } // k loop\r
-      } // check convergence\r
-    } // while (n >= low)\r
-\r
-    // Backsubstitute to find vectors of upper triangular form\r
-\r
-    if (norm == 0.0) {\r
-      return;\r
-    }\r
-\r
-    for (n = nn - 1; n >= 0; n--) {\r
-      p = d[n];\r
-      q = e[n];\r
-\r
-      // Real vector\r
-\r
-      if (q == 0) {\r
-        int l = n;\r
-        H[n][n] = 1.0;\r
-        for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {\r
-          w = H[i][i] - p;\r
-          r = 0.0;\r
-          for (int j = l; j <= n; j++) {\r
-            r = r + H[i][j] * H[j][n];\r
-          }\r
-          if (e[i] < 0.0) {\r
-            z = w;\r
-            s = r;\r
-          } else {\r
-            l = i;\r
-            if (e[i] == 0.0) {\r
-              if (w != 0.0) {\r
-                H[i][n] = -r / w;\r
-              } else {\r
-                H[i][n] = -r / (eps * norm);\r
-              }\r
-\r
-              // Solve real equations\r
-\r
-            } else {\r
-              x = H[i][i + 1];\r
-              y = H[i + 1][i];\r
-              q = (d[i] - p) * (d[i] - p) + e[i] * e[i];\r
-              t = (x * s - z * r) / q;\r
-              H[i][n] = t;\r
-              if (Math.abs(x) > Math.abs(z)) {\r
-                H[i + 1][n] = (-r - w * t) / x;\r
-              } else {\r
-                H[i + 1][n] = (-s - y * t) / z;\r
-              }\r
-            }\r
-\r
-            // Overflow control\r
-\r
-            t = Math.abs(H[i][n]);\r
-            if ((eps * t) * t > 1) {\r
-              for (int j = i; j <= n; j++) {\r
-                H[j][n] = H[j][n] / t;\r
-              }\r
-            }\r
-          }\r
-        }\r
-\r
-        // Complex vector\r
-\r
-      } else if (q < 0) {\r
-        int l = n - 1;\r
-\r
-        // Last vector component imaginary so matrix is triangular\r
-\r
-        if (Math.abs(H[n][n - 1]) > Math.abs(H[n - 1][n])) {\r
-          H[n - 1][n - 1] = q / H[n][n - 1];\r
-          H[n - 1][n] = -(H[n][n] - p) / H[n][n - 1];\r
-        } else {\r
-          cdiv(0.0, -H[n - 1][n], H[n - 1][n - 1] - p, q);\r
-          H[n - 1][n - 1] = cdivr;\r
-          H[n - 1][n] = cdivi;\r
-        }\r
-        H[n][n - 1] = 0.0;\r
-        H[n][n] = 1.0;\r
-        for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {\r
-          double ra, sa, vr, vi;\r
-          ra = 0.0;\r
-          sa = 0.0;\r
-          for (int j = l; j <= n; j++) {\r
-            ra = ra + H[i][j] * H[j][n - 1];\r
-            sa = sa + H[i][j] * H[j][n];\r
-          }\r
-          w = H[i][i] - p;\r
-\r
-          if (e[i] < 0.0) {\r
-            z = w;\r
-            r = ra;\r
-            s = sa;\r
-          } else {\r
-            l = i;\r
-            if (e[i] == 0) {\r
-              cdiv(-ra, -sa, w, q);\r
-              H[i][n - 1] = cdivr;\r
-              H[i][n] = cdivi;\r
-            } else {\r
-\r
-              // Solve complex equations\r
-\r
-              x = H[i][i + 1];\r
-              y = H[i + 1][i];\r
-              vr = (d[i] - p) * (d[i] - p) + e[i] * e[i] - q * q;\r
-              vi = (d[i] - p) * 2.0 * q;\r
-              if (vr == 0.0 & vi == 0.0) {\r
-                vr = eps\r
-                    * norm\r
-                    * (Math.abs(w) + Math.abs(q) + Math.abs(x) + Math.abs(y) + Math\r
-                        .abs(z));\r
-              }\r
-              cdiv(x * r - z * ra + q * sa, x * s - z * sa - q * ra, vr, vi);\r
-              H[i][n - 1] = cdivr;\r
-              H[i][n] = cdivi;\r
-              if (Math.abs(x) > (Math.abs(z) + Math.abs(q))) {\r
-                H[i + 1][n - 1] = (-ra - w * H[i][n - 1] + q * H[i][n]) / x;\r
-                H[i + 1][n] = (-sa - w * H[i][n] - q * H[i][n - 1]) / x;\r
-              } else {\r
-                cdiv(-r - y * H[i][n - 1], -s - y * H[i][n], z, q);\r
-                H[i + 1][n - 1] = cdivr;\r
-                H[i + 1][n] = cdivi;\r
-              }\r
-            }\r
-\r
-            // Overflow control\r
-\r
-            t = Math.max(Math.abs(H[i][n - 1]), Math.abs(H[i][n]));\r
-            if ((eps * t) * t > 1) {\r
-              for (int j = i; j <= n; j++) {\r
-                H[j][n - 1] = H[j][n - 1] / t;\r
-                H[j][n] = H[j][n] / t;\r
-              }\r
-            }\r
-          }\r
-        }\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    // Vectors of isolated roots\r
-\r
-    for (int i = 0; i < nn; i++) {\r
-      if (i < low || i > high) {\r
-        for (int j = i; j < nn; j++) {\r
-          V[i][j] = H[i][j];\r
-        }\r
-      }\r
-    }\r
-\r
-    // Back transformation to get eigenvectors of original matrix\r
-\r
-    for (int j = nn - 1; j >= low; j--) {\r
-      for (int i = low; i <= high; i++) {\r
-        z = 0.0;\r
-        for (int k = low; k <= Math.min(j, high); k++) {\r
-          z = z + V[i][k] * H[k][j];\r
-        }\r
-        V[i][j] = z;\r
-      }\r
-    }\r
-  }\r
-     */\r
-\r
-\r
-}\r
+/* $RCSfile$
+ * $Author: egonw $
+ * $Date: 2005-11-10 09:52:44f -0600 (Thu, 10 Nov 2005) $
+ * $Revision: 4255 $
+ *
+ * Copyright (C) 2003-2005  Miguel, Jmol Development, www.jmol.org
+ *
+ * Contact: jmol-developers@lists.sf.net
+ *
+ *  This library is free software; you can redistribute it and/or
+ *  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+ *  License as published by the Free Software Foundation; either
+ *  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+ *
+ *  This library is distributed in the hope that it will be useful,
+ *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ *  Lesser General Public License for more details.
+ *
+ *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+ *  License along with this library; if not, write to the Free Software
+ *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
+ */
+
+package javajs.util;
+
+import javajs.api.EigenInterface;
+
+
+/**
+ * Eigenvalues and eigenvectors of a real matrix.
+ * See javajs.api.EigenInterface() as well.
+ * 
+ * adapted by Bob Hanson from http://math.nist.gov/javanumerics/jama/ (public
+ * domain); adding quaternion superimposition capability; removing
+ * nonsymmetric reduction to Hessenberg form, which we do not need in Jmol.
+ * 
+ * Output is as a set of double[n] columns, but for the EigenInterface
+ * we return them as V3[3] and float[3] (or double[3]) values.
+ * 
+ * Eigenvalues and eigenvectors are sorted from smallest to largest eigenvalue.
+ * 
+ * <P>
+ * If A is symmetric, then A = V*D*V' where the eigenvalue matrix D is diagonal
+ * and the eigenvector matrix V is orthogonal. I.e. A =
+ * V.times(D.times(V.transpose())) and V.times(V.transpose()) equals the
+ * identity matrix.
+ * <P>
+ * If A is not symmetric, then the eigenvalue matrix D is block diagonal with
+ * the real eigenvalues in 1-by-1 blocks and any complex eigenvalues, lambda +
+ * i*mu, in 2-by-2 blocks, [lambda, mu; -mu, lambda]. The columns of V represent
+ * the eigenvectors in the sense that A*V = V*D, i.e. A.times(V) equals
+ * V.times(D). The matrix V may be badly conditioned, or even singular, so the
+ * validity of the equation A = V*D*inverse(V) depends upon V.cond().
+ **/
+
+public class Eigen implements EigenInterface {
+
+  /* ------------------------
+  Public Methods
+  * ------------------------ */
+
+  public Eigen() {}
+  
+  public Eigen set(int n) {
+    this.n = n;
+    V = new double[n][n];
+    d = new double[n];
+    e = new double[n];
+    return this;
+  }
+
+  @Override
+  public Eigen setM(double[][] m) {
+    set(m.length);
+    calc(m);
+    return this;
+  }
+
+  /**
+   * return values sorted from smallest to largest value.
+   */
+  @Override
+  public double[] getEigenvalues() {
+    return d;
+  }
+
+  /**
+   * Specifically for 3x3 systems, returns eigenVectors as V3[3]
+   * and values as float[3]; sorted from smallest to largest value.
+   * 
+   * @param eigenVectors  returned vectors
+   * @param eigenValues   returned values
+   * 
+   */
+  @Override
+  public void fillFloatArrays(V3[] eigenVectors, float[] eigenValues) {
+    for (int i = 0; i < 3; i++) {
+      if (eigenVectors != null) {
+        if (eigenVectors[i] == null)
+          eigenVectors[i] = new V3();
+        eigenVectors[i].set((float) V[0][i], (float) V[1][i], (float) V[2][i]);
+      }
+      if (eigenValues != null)
+        eigenValues[i] = (float) d[i];
+    }
+  }
+
+  /**
+   * Transpose V and turn into floats; sorted from smallest to largest value.
+   * 
+   * @return ROWS of eigenvectors f[0], f[1], f[2], etc.
+   */
+  @Override
+  public float[][] getEigenvectorsFloatTransposed() {
+    float[][] f = new float[n][n];
+    for (int i = n; --i >= 0;)
+      for (int j = n; --j >= 0;)
+        f[j][i] = (float) V[i][j];
+    return f;
+  }
+
+
+  /**
+   * Check for symmetry, then construct the eigenvalue decomposition
+   * 
+   * @param A
+   *        Square matrix
+   */
+
+  public void calc(double[][] A) {
+
+    /* Jmol only has need of symmetric solutions 
+     * 
+    issymmetric = true;
+    
+    for (int j = 0; (j < n) & issymmetric; j++) {
+      for (int i = 0; (i < n) & issymmetric; i++) {
+        issymmetric = (A[i][j] == A[j][i]);
+      }
+    }
+
+    if (issymmetric) {
+     */
+    for (int i = 0; i < n; i++) {
+      for (int j = 0; j < n; j++) {
+        V[i][j] = A[i][j];
+      }
+    }
+
+    // Tridiagonalize.
+    tred2();
+
+    // Diagonalize.
+    tql2();
+    /*
+      } else {
+        H = new double[n][n];
+        ort = new double[n];
+
+        for (int j = 0; j < n; j++) {
+          for (int i = 0; i < n; i++) {
+            H[i][j] = A[i][j];
+          }
+        }
+
+        // Reduce to Hessenberg form.
+        orthes();
+
+        // Reduce Hessenberg to real Schur form.
+        hqr2();
+      }
+    */
+
+  }
+
+  /**
+   * Return the real parts of the eigenvalues
+   * 
+   * @return real(diag(D))
+   */
+
+  public double[] getRealEigenvalues() {
+    return d;
+  }
+
+  /**
+   * Return the imaginary parts of the eigenvalues
+   * 
+   * @return imag(diag(D))
+   */
+
+  public double[] getImagEigenvalues() {
+    return e;
+  }
+
+  /* ------------------------
+     Class variables
+   * ------------------------ */
+
+  /**
+   * Row and column dimension (square matrix).
+   * 
+   * @serial matrix dimension.
+   */
+  private int n = 3;
+
+  /**
+   * Symmetry flag.
+   * 
+   * @serial internal symmetry flag.
+   */
+  //private boolean issymmetric = true;
+
+  /**
+   * Arrays for internal storage of eigenvalues.
+   * 
+   * @serial internal storage of eigenvalues.
+   */
+  private double[] d, e;
+
+  /**
+   * Array for internal storage of eigenvectors.
+   * 
+   * @serial internal storage of eigenvectors.
+   */
+  private double[][] V;
+
+  /**
+   * Array for internal storage of nonsymmetric Hessenberg form.
+   * 
+   * @serial internal storage of nonsymmetric Hessenberg form.
+   */
+  //private double[][] H;
+
+  /**
+   * Working storage for nonsymmetric algorithm.
+   * 
+   * @serial working storage for nonsymmetric algorithm.
+   */
+  //private double[] ort;
+
+  /* ------------------------
+     Private Methods
+   * ------------------------ */
+
+  // Symmetric Householder reduction to tridiagonal form.
+
+  private void tred2() {
+
+    //  This is derived from the Algol procedures tred2 by
+    //  Bowdler, Martin, Reinsch, and Wilkinson, Handbook for
+    //  Auto. Comp., Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding
+    //  Fortran subroutine in EISPACK.
+
+    for (int j = 0; j < n; j++) {
+      d[j] = V[n - 1][j];
+    }
+
+    // Householder reduction to tridiagonal form.
+
+    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
+
+      // Scale to avoid under/overflow.
+
+      double scale = 0.0;
+      double h = 0.0;
+      for (int k = 0; k < i; k++) {
+        scale = scale + Math.abs(d[k]);
+      }
+      if (scale == 0.0) {
+        e[i] = d[i - 1];
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          d[j] = V[i - 1][j];
+          V[i][j] = 0.0;
+          V[j][i] = 0.0;
+        }
+      } else {
+
+        // Generate Householder vector.
+
+        for (int k = 0; k < i; k++) {
+          d[k] /= scale;
+          h += d[k] * d[k];
+        }
+        double f = d[i - 1];
+        double g = Math.sqrt(h);
+        if (f > 0) {
+          g = -g;
+        }
+        e[i] = scale * g;
+        h = h - f * g;
+        d[i - 1] = f - g;
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          e[j] = 0.0;
+        }
+
+        // Apply similarity transformation to remaining columns.
+
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          f = d[j];
+          V[j][i] = f;
+          g = e[j] + V[j][j] * f;
+          for (int k = j + 1; k <= i - 1; k++) {
+            g += V[k][j] * d[k];
+            e[k] += V[k][j] * f;
+          }
+          e[j] = g;
+        }
+        f = 0.0;
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          e[j] /= h;
+          f += e[j] * d[j];
+        }
+        double hh = f / (h + h);
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          e[j] -= hh * d[j];
+        }
+        for (int j = 0; j < i; j++) {
+          f = d[j];
+          g = e[j];
+          for (int k = j; k <= i - 1; k++) {
+            V[k][j] -= (f * e[k] + g * d[k]);
+          }
+          d[j] = V[i - 1][j];
+          V[i][j] = 0.0;
+        }
+      }
+      d[i] = h;
+    }
+
+    // Accumulate transformations.
+
+    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
+      V[n - 1][i] = V[i][i];
+      V[i][i] = 1.0;
+      double h = d[i + 1];
+      if (h != 0.0) {
+        for (int k = 0; k <= i; k++) {
+          d[k] = V[k][i + 1] / h;
+        }
+        for (int j = 0; j <= i; j++) {
+          double g = 0.0;
+          for (int k = 0; k <= i; k++) {
+            g += V[k][i + 1] * V[k][j];
+          }
+          for (int k = 0; k <= i; k++) {
+            V[k][j] -= g * d[k];
+          }
+        }
+      }
+      for (int k = 0; k <= i; k++) {
+        V[k][i + 1] = 0.0;
+      }
+    }
+    for (int j = 0; j < n; j++) {
+      d[j] = V[n - 1][j];
+      V[n - 1][j] = 0.0;
+    }
+    V[n - 1][n - 1] = 1.0;
+    e[0] = 0.0;
+  }
+
+  // Symmetric tridiagonal QL algorithm.
+
+  private void tql2() {
+
+    //  This is derived from the Algol procedures tql2, by
+    //  Bowdler, Martin, Reinsch, and Wilkinson, Handbook for
+    //  Auto. Comp., Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding
+    //  Fortran subroutine in EISPACK.
+
+    for (int i = 1; i < n; i++) {
+      e[i - 1] = e[i];
+    }
+    e[n - 1] = 0.0;
+
+    double f = 0.0;
+    double tst1 = 0.0;
+    double eps = Math.pow(2.0, -52.0);
+    for (int l = 0; l < n; l++) {
+
+      // Find small subdiagonal element
+
+      tst1 = Math.max(tst1, Math.abs(d[l]) + Math.abs(e[l]));
+      int m = l;
+      while (m < n) {
+        if (Math.abs(e[m]) <= eps * tst1) {
+          break;
+        }
+        m++;
+      }
+
+      // If m == l, d[l] is an eigenvalue,
+      // otherwise, iterate.
+
+      if (m > l) {
+        int iter = 0;
+        do {
+          iter = iter + 1; // (Could check iteration count here.)
+
+          // Compute implicit shift
+
+          double g = d[l];
+          double p = (d[l + 1] - g) / (2.0 * e[l]);
+          double r = hypot(p, 1.0);
+          if (p < 0) {
+            r = -r;
+          }
+          d[l] = e[l] / (p + r);
+          d[l + 1] = e[l] * (p + r);
+          double dl1 = d[l + 1];
+          double h = g - d[l];
+          for (int i = l + 2; i < n; i++) {
+            d[i] -= h;
+          }
+          f = f + h;
+
+          // Implicit QL transformation.
+
+          p = d[m];
+          double c = 1.0;
+          double c2 = c;
+          double c3 = c;
+          double el1 = e[l + 1];
+          double s = 0.0;
+          double s2 = 0.0;
+          for (int i = m - 1; i >= l; i--) {
+            c3 = c2;
+            c2 = c;
+            s2 = s;
+            g = c * e[i];
+            h = c * p;
+            r = hypot(p, e[i]);
+            e[i + 1] = s * r;
+            s = e[i] / r;
+            c = p / r;
+            p = c * d[i] - s * g;
+            d[i + 1] = h + s * (c * g + s * d[i]);
+
+            // Accumulate transformation.
+
+            for (int k = 0; k < n; k++) {
+              h = V[k][i + 1];
+              V[k][i + 1] = s * V[k][i] + c * h;
+              V[k][i] = c * V[k][i] - s * h;
+            }
+          }
+          p = -s * s2 * c3 * el1 * e[l] / dl1;
+          e[l] = s * p;
+          d[l] = c * p;
+
+          // Check for convergence.
+
+        } while (Math.abs(e[l]) > eps * tst1);
+      }
+      d[l] = d[l] + f;
+      e[l] = 0.0;
+    }
+
+    // Sort eigenvalues and corresponding vectors.
+
+    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
+      int k = i;
+      double p = d[i];
+      for (int j = i + 1; j < n; j++) {
+        if (d[j] < p) {
+          k = j;
+          p = d[j];
+        }
+      }
+      if (k != i) {
+        d[k] = d[i];
+        d[i] = p;
+        for (int j = 0; j < n; j++) {
+          p = V[j][i];
+          V[j][i] = V[j][k];
+          V[j][k] = p;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  private static double hypot(double a, double b) {
+
+    // sqrt(a^2 + b^2) without under/overflow. 
+
+    double r;
+    if (Math.abs(a) > Math.abs(b)) {
+      r = b / a;
+      r = Math.abs(a) * Math.sqrt(1 + r * r);
+    } else if (b != 0) {
+      r = a / b;
+      r = Math.abs(b) * Math.sqrt(1 + r * r);
+    } else {
+      r = 0.0;
+    }
+    return r;
+  }
+
+  // Nonsymmetric reduction to Hessenberg form.
+
+  /*
+  private void orthes() {
+
+    //  This is derived from the Algol procedures orthes and ortran,
+    //  by Martin and Wilkinson, Handbook for Auto. Comp.,
+    //  Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding
+    //  Fortran subroutines in EISPACK.
+
+    int low = 0;
+    int high = n - 1;
+
+    for (int m = low + 1; m <= high - 1; m++) {
+
+      // Scale column.
+
+      double scale = 0.0;
+      for (int i = m; i <= high; i++) {
+        scale = scale + Math.abs(H[i][m - 1]);
+      }
+      if (scale != 0.0) {
+
+        // Compute Householder transformation.
+
+        double h = 0.0;
+        for (int i = high; i >= m; i--) {
+          ort[i] = H[i][m - 1] / scale;
+          h += ort[i] * ort[i];
+        }
+        double g = Math.sqrt(h);
+        if (ort[m] > 0) {
+          g = -g;
+        }
+        h = h - ort[m] * g;
+        ort[m] = ort[m] - g;
+
+        // Apply Householder similarity transformation
+        // H = (I-u*u'/h)*H*(I-u*u')/h)
+
+        for (int j = m; j < n; j++) {
+          double f = 0.0;
+          for (int i = high; i >= m; i--) {
+            f += ort[i] * H[i][j];
+          }
+          f = f / h;
+          for (int i = m; i <= high; i++) {
+            H[i][j] -= f * ort[i];
+          }
+        }
+
+        for (int i = 0; i <= high; i++) {
+          double f = 0.0;
+          for (int j = high; j >= m; j--) {
+            f += ort[j] * H[i][j];
+          }
+          f = f / h;
+          for (int j = m; j <= high; j++) {
+            H[i][j] -= f * ort[j];
+          }
+        }
+        ort[m] = scale * ort[m];
+        H[m][m - 1] = scale * g;
+      }
+    }
+
+    // Accumulate transformations (Algol's ortran).
+
+    for (int i = 0; i < n; i++) {
+      for (int j = 0; j < n; j++) {
+        V[i][j] = (i == j ? 1.0 : 0.0);
+      }
+    }
+
+    for (int m = high - 1; m >= low + 1; m--) {
+      if (H[m][m - 1] != 0.0) {
+        for (int i = m + 1; i <= high; i++) {
+          ort[i] = H[i][m - 1];
+        }
+        for (int j = m; j <= high; j++) {
+          double g = 0.0;
+          for (int i = m; i <= high; i++) {
+            g += ort[i] * V[i][j];
+          }
+          // Double division avoids possible underflow
+          g = (g / ort[m]) / H[m][m - 1];
+          for (int i = m; i <= high; i++) {
+            V[i][j] += g * ort[i];
+          }
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  // Complex scalar division.
+
+  private transient double cdivr, cdivi;
+
+  private void cdiv(double xr, double xi, double yr, double yi) {
+    double r, d;
+    if (Math.abs(yr) > Math.abs(yi)) {
+      r = yi / yr;
+      d = yr + r * yi;
+      cdivr = (xr + r * xi) / d;
+      cdivi = (xi - r * xr) / d;
+    } else {
+      r = yr / yi;
+      d = yi + r * yr;
+      cdivr = (r * xr + xi) / d;
+      cdivi = (r * xi - xr) / d;
+    }
+  }
+
+  // Nonsymmetric reduction from Hessenberg to real Schur form.
+
+  private void hqr2() {
+
+    //  This is derived from the Algol procedure hqr2,
+    //  by Martin and Wilkinson, Handbook for Auto. Comp.,
+    //  Vol.ii-Linear Algebra, and the corresponding
+    //  Fortran subroutine in EISPACK.
+
+    // Initialize
+
+    int nn = this.n;
+    int n = nn - 1;
+    int low = 0;
+    int high = nn - 1;
+    double eps = Math.pow(2.0, -52.0);
+    double exshift = 0.0;
+    double p = 0, q = 0, r = 0, s = 0, z = 0, t, w, x, y;
+
+    // Store roots isolated by balanc and compute matrix norm
+
+    double norm = 0.0;
+    for (int i = 0; i < nn; i++) {
+      if (i < low || i > high) {
+        d[i] = H[i][i];
+        e[i] = 0.0;
+      }
+      for (int j = Math.max(i - 1, 0); j < nn; j++) {
+        norm = norm + Math.abs(H[i][j]);
+      }
+    }
+
+    // Outer loop over eigenvalue index
+
+    int iter = 0;
+    while (n >= low) {
+
+      // Look for single small sub-diagonal element
+
+      int l = n;
+      while (l > low) {
+        s = Math.abs(H[l - 1][l - 1]) + Math.abs(H[l][l]);
+        if (s == 0.0) {
+          s = norm;
+        }
+        if (Math.abs(H[l][l - 1]) < eps * s) {
+          break;
+        }
+        l--;
+      }
+
+      // Check for convergence
+      // One root found
+
+      if (l == n) {
+        H[n][n] = H[n][n] + exshift;
+        d[n] = H[n][n];
+        e[n] = 0.0;
+        n--;
+        iter = 0;
+
+        // Two roots found
+
+      } else if (l == n - 1) {
+        w = H[n][n - 1] * H[n - 1][n];
+        p = (H[n - 1][n - 1] - H[n][n]) / 2.0;
+        q = p * p + w;
+        z = Math.sqrt(Math.abs(q));
+        H[n][n] = H[n][n] + exshift;
+        H[n - 1][n - 1] = H[n - 1][n - 1] + exshift;
+        x = H[n][n];
+
+        // Real pair
+
+        if (q >= 0) {
+          if (p >= 0) {
+            z = p + z;
+          } else {
+            z = p - z;
+          }
+          d[n - 1] = x + z;
+          d[n] = d[n - 1];
+          if (z != 0.0) {
+            d[n] = x - w / z;
+          }
+          e[n - 1] = 0.0;
+          e[n] = 0.0;
+          x = H[n][n - 1];
+          s = Math.abs(x) + Math.abs(z);
+          p = x / s;
+          q = z / s;
+          r = Math.sqrt(p * p + q * q);
+          p = p / r;
+          q = q / r;
+
+          // Row modification
+
+          for (int j = n - 1; j < nn; j++) {
+            z = H[n - 1][j];
+            H[n - 1][j] = q * z + p * H[n][j];
+            H[n][j] = q * H[n][j] - p * z;
+          }
+
+          // Column modification
+
+          for (int i = 0; i <= n; i++) {
+            z = H[i][n - 1];
+            H[i][n - 1] = q * z + p * H[i][n];
+            H[i][n] = q * H[i][n] - p * z;
+          }
+
+          // Accumulate transformations
+
+          for (int i = low; i <= high; i++) {
+            z = V[i][n - 1];
+            V[i][n - 1] = q * z + p * V[i][n];
+            V[i][n] = q * V[i][n] - p * z;
+          }
+
+          // Complex pair
+
+        } else {
+          d[n - 1] = x + p;
+          d[n] = x + p;
+          e[n - 1] = z;
+          e[n] = -z;
+        }
+        n = n - 2;
+        iter = 0;
+
+        // No convergence yet
+
+      } else {
+
+        // Form shift
+
+        x = H[n][n];
+        y = 0.0;
+        w = 0.0;
+        if (l < n) {
+          y = H[n - 1][n - 1];
+          w = H[n][n - 1] * H[n - 1][n];
+        }
+
+        // Wilkinson's original ad hoc shift
+
+        if (iter == 10) {
+          exshift += x;
+          for (int i = low; i <= n; i++) {
+            H[i][i] -= x;
+          }
+          s = Math.abs(H[n][n - 1]) + Math.abs(H[n - 1][n - 2]);
+          x = y = 0.75 * s;
+          w = -0.4375 * s * s;
+        }
+
+        // MATLAB's new ad hoc shift
+
+        if (iter == 30) {
+          s = (y - x) / 2.0;
+          s = s * s + w;
+          if (s > 0) {
+            s = Math.sqrt(s);
+            if (y < x) {
+              s = -s;
+            }
+            s = x - w / ((y - x) / 2.0 + s);
+            for (int i = low; i <= n; i++) {
+              H[i][i] -= s;
+            }
+            exshift += s;
+            x = y = w = 0.964;
+          }
+        }
+
+        iter = iter + 1; // (Could check iteration count here.)
+
+        // Look for two consecutive small sub-diagonal elements
+
+        int m = n - 2;
+        while (m >= l) {
+          z = H[m][m];
+          r = x - z;
+          s = y - z;
+          p = (r * s - w) / H[m + 1][m] + H[m][m + 1];
+          q = H[m + 1][m + 1] - z - r - s;
+          r = H[m + 2][m + 1];
+          s = Math.abs(p) + Math.abs(q) + Math.abs(r);
+          p = p / s;
+          q = q / s;
+          r = r / s;
+          if (m == l) {
+            break;
+          }
+          if (Math.abs(H[m][m - 1]) * (Math.abs(q) + Math.abs(r)) < eps
+              * (Math.abs(p) * (Math.abs(H[m - 1][m - 1]) + Math.abs(z) + Math
+                  .abs(H[m + 1][m + 1])))) {
+            break;
+          }
+          m--;
+        }
+
+        for (int i = m + 2; i <= n; i++) {
+          H[i][i - 2] = 0.0;
+          if (i > m + 2) {
+            H[i][i - 3] = 0.0;
+          }
+        }
+
+        // Double QR step involving rows l:n and columns m:n
+
+        for (int k = m; k <= n - 1; k++) {
+          boolean notlast = (k != n - 1);
+          if (k != m) {
+            p = H[k][k - 1];
+            q = H[k + 1][k - 1];
+            r = (notlast ? H[k + 2][k - 1] : 0.0);
+            x = Math.abs(p) + Math.abs(q) + Math.abs(r);
+            if (x != 0.0) {
+              p = p / x;
+              q = q / x;
+              r = r / x;
+            }
+          }
+          if (x == 0.0) {
+            break;
+          }
+          s = Math.sqrt(p * p + q * q + r * r);
+          if (p < 0) {
+            s = -s;
+          }
+          if (s != 0) {
+            if (k != m) {
+              H[k][k - 1] = -s * x;
+            } else if (l != m) {
+              H[k][k - 1] = -H[k][k - 1];
+            }
+            p = p + s;
+            x = p / s;
+            y = q / s;
+            z = r / s;
+            q = q / p;
+            r = r / p;
+
+            // Row modification
+
+            for (int j = k; j < nn; j++) {
+              p = H[k][j] + q * H[k + 1][j];
+              if (notlast) {
+                p = p + r * H[k + 2][j];
+                H[k + 2][j] = H[k + 2][j] - p * z;
+              }
+              H[k][j] = H[k][j] - p * x;
+              H[k + 1][j] = H[k + 1][j] - p * y;
+            }
+
+            // Column modification
+
+            for (int i = 0; i <= Math.min(n, k + 3); i++) {
+              p = x * H[i][k] + y * H[i][k + 1];
+              if (notlast) {
+                p = p + z * H[i][k + 2];
+                H[i][k + 2] = H[i][k + 2] - p * r;
+              }
+              H[i][k] = H[i][k] - p;
+              H[i][k + 1] = H[i][k + 1] - p * q;
+            }
+
+            // Accumulate transformations
+
+            for (int i = low; i <= high; i++) {
+              p = x * V[i][k] + y * V[i][k + 1];
+              if (notlast) {
+                p = p + z * V[i][k + 2];
+                V[i][k + 2] = V[i][k + 2] - p * r;
+              }
+              V[i][k] = V[i][k] - p;
+              V[i][k + 1] = V[i][k + 1] - p * q;
+            }
+          } // (s != 0)
+        } // k loop
+      } // check convergence
+    } // while (n >= low)
+
+    // Backsubstitute to find vectors of upper triangular form
+
+    if (norm == 0.0) {
+      return;
+    }
+
+    for (n = nn - 1; n >= 0; n--) {
+      p = d[n];
+      q = e[n];
+
+      // Real vector
+
+      if (q == 0) {
+        int l = n;
+        H[n][n] = 1.0;
+        for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
+          w = H[i][i] - p;
+          r = 0.0;
+          for (int j = l; j <= n; j++) {
+            r = r + H[i][j] * H[j][n];
+          }
+          if (e[i] < 0.0) {
+            z = w;
+            s = r;
+          } else {
+            l = i;
+            if (e[i] == 0.0) {
+              if (w != 0.0) {
+                H[i][n] = -r / w;
+              } else {
+                H[i][n] = -r / (eps * norm);
+              }
+
+              // Solve real equations
+
+            } else {
+              x = H[i][i + 1];
+              y = H[i + 1][i];
+              q = (d[i] - p) * (d[i] - p) + e[i] * e[i];
+              t = (x * s - z * r) / q;
+              H[i][n] = t;
+              if (Math.abs(x) > Math.abs(z)) {
+                H[i + 1][n] = (-r - w * t) / x;
+              } else {
+                H[i + 1][n] = (-s - y * t) / z;
+              }
+            }
+
+            // Overflow control
+
+            t = Math.abs(H[i][n]);
+            if ((eps * t) * t > 1) {
+              for (int j = i; j <= n; j++) {
+                H[j][n] = H[j][n] / t;
+              }
+            }
+          }
+        }
+
+        // Complex vector
+
+      } else if (q < 0) {
+        int l = n - 1;
+
+        // Last vector component imaginary so matrix is triangular
+
+        if (Math.abs(H[n][n - 1]) > Math.abs(H[n - 1][n])) {
+          H[n - 1][n - 1] = q / H[n][n - 1];
+          H[n - 1][n] = -(H[n][n] - p) / H[n][n - 1];
+        } else {
+          cdiv(0.0, -H[n - 1][n], H[n - 1][n - 1] - p, q);
+          H[n - 1][n - 1] = cdivr;
+          H[n - 1][n] = cdivi;
+        }
+        H[n][n - 1] = 0.0;
+        H[n][n] = 1.0;
+        for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
+          double ra, sa, vr, vi;
+          ra = 0.0;
+          sa = 0.0;
+          for (int j = l; j <= n; j++) {
+            ra = ra + H[i][j] * H[j][n - 1];
+            sa = sa + H[i][j] * H[j][n];
+          }
+          w = H[i][i] - p;
+
+          if (e[i] < 0.0) {
+            z = w;
+            r = ra;
+            s = sa;
+          } else {
+            l = i;
+            if (e[i] == 0) {
+              cdiv(-ra, -sa, w, q);
+              H[i][n - 1] = cdivr;
+              H[i][n] = cdivi;
+            } else {
+
+              // Solve complex equations
+
+              x = H[i][i + 1];
+              y = H[i + 1][i];
+              vr = (d[i] - p) * (d[i] - p) + e[i] * e[i] - q * q;
+              vi = (d[i] - p) * 2.0 * q;
+              if (vr == 0.0 & vi == 0.0) {
+                vr = eps
+                    * norm
+                    * (Math.abs(w) + Math.abs(q) + Math.abs(x) + Math.abs(y) + Math
+                        .abs(z));
+              }
+              cdiv(x * r - z * ra + q * sa, x * s - z * sa - q * ra, vr, vi);
+              H[i][n - 1] = cdivr;
+              H[i][n] = cdivi;
+              if (Math.abs(x) > (Math.abs(z) + Math.abs(q))) {
+                H[i + 1][n - 1] = (-ra - w * H[i][n - 1] + q * H[i][n]) / x;
+                H[i + 1][n] = (-sa - w * H[i][n] - q * H[i][n - 1]) / x;
+              } else {
+                cdiv(-r - y * H[i][n - 1], -s - y * H[i][n], z, q);
+                H[i + 1][n - 1] = cdivr;
+                H[i + 1][n] = cdivi;
+              }
+            }
+
+            // Overflow control
+
+            t = Math.max(Math.abs(H[i][n - 1]), Math.abs(H[i][n]));
+            if ((eps * t) * t > 1) {
+              for (int j = i; j <= n; j++) {
+                H[j][n - 1] = H[j][n - 1] / t;
+                H[j][n] = H[j][n] / t;
+              }
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    // Vectors of isolated roots
+
+    for (int i = 0; i < nn; i++) {
+      if (i < low || i > high) {
+        for (int j = i; j < nn; j++) {
+          V[i][j] = H[i][j];
+        }
+      }
+    }
+
+    // Back transformation to get eigenvectors of original matrix
+
+    for (int j = nn - 1; j >= low; j--) {
+      for (int i = low; i <= high; i++) {
+        z = 0.0;
+        for (int k = low; k <= Math.min(j, high); k++) {
+          z = z + V[i][k] * H[k][j];
+        }
+        V[i][j] = z;
+      }
+    }
+  }
+     */
+
+
+}