math/RotatableMatrix.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.2)
   3  * Copyright (C) 2014 The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.math;
  22
  23 /**
  24  * DOCUMENT ME!
  25  *
  26  * @author $author$
  27  * @version $Revision$
  28  */
  29 public class RotatableMatrix
  30 {
  31   float[][] matrix;
  32
  33   float[] temp;
  34
  35   float[][] rot;
  36
  37   /**
  38    * Creates a new RotatableMatrix object.
  39    *
  40    * @param rows
  41    *          DOCUMENT ME!
  42    * @param cols
  43    *          DOCUMENT ME!
  44    */
  45   public RotatableMatrix(int rows, int cols)
  46   {
  47     matrix = new float[rows][cols];
  48
  49     temp = new float[3];
  50
  51     rot = new float[3][3];
  52   }
  53
  54   /**
  55    * DOCUMENT ME!
  56    *
  57    * @param i
  58    *          DOCUMENT ME!
  59    * @param j
  60    *          DOCUMENT ME!
  61    * @param value
  62    *          DOCUMENT ME!
  63    */
  64   public void addElement(int i, int j, float value)
  65   {
  66     matrix[i][j] = value;
  67   }
  68
  69   /**
  70    * DOCUMENT ME!
  71    */
  72   public void print()
  73   {
  74     System.out.println(matrix[0][0] + " " + matrix[0][1] + " "
  75             + matrix[0][2]);
  76
  77     System.out.println(matrix[1][0] + " " + matrix[1][1] + " "
  78             + matrix[1][2]);
  79
  80     System.out.println(matrix[2][0] + " " + matrix[2][1] + " "
  81             + matrix[2][2]);
  82   }
  83
  84   /**
  85    * DOCUMENT ME!
  86    *
  87    * @param degrees
  88    *          DOCUMENT ME!
  89    * @param axis
  90    *          DOCUMENT ME!
  91    */
  92   public void rotate(float degrees, char axis)
  93   {
  94     float costheta = (float) Math.cos((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  95
  96     float sintheta = (float) Math.sin((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  97
  98     if (axis == 'z')
  99     {
 100       rot[0][0] = (float) costheta;
 101
 102       rot[0][1] = (float) -sintheta;
 103
 104       rot[0][2] = (float) 0.0;
 105
 106       rot[1][0] = (float) sintheta;
 107
 108       rot[1][1] = (float) costheta;
 109
 110       rot[1][2] = (float) 0.0;
 111
 112       rot[2][0] = (float) 0.0;
 113
 114       rot[2][1] = (float) 0.0;
 115
 116       rot[2][2] = (float) 1.0;
 117
 118       preMultiply(rot);
 119     }
 120
 121     if (axis == 'x')
 122     {
 123       rot[0][0] = (float) 1.0;
 124
 125       rot[0][1] = (float) 0.0;
 126
 127       rot[0][2] = (float) 0.0;
 128
 129       rot[1][0] = (float) 0.0;
 130
 131       rot[1][1] = (float) costheta;
 132
 133       rot[1][2] = (float) sintheta;
 134
 135       rot[2][0] = (float) 0.0;
 136
 137       rot[2][1] = (float) -sintheta;
 138
 139       rot[2][2] = (float) costheta;
 140
 141       preMultiply(rot);
 142     }
 143
 144     if (axis == 'y')
 145     {
 146       rot[0][0] = (float) costheta;
 147
 148       rot[0][1] = (float) 0.0;
 149
 150       rot[0][2] = (float) -sintheta;
 151
 152       rot[1][0] = (float) 0.0;
 153
 154       rot[1][1] = (float) 1.0;
 155
 156       rot[1][2] = (float) 0.0;
 157
 158       rot[2][0] = (float) sintheta;
 159
 160       rot[2][1] = (float) 0.0;
 161
 162       rot[2][2] = (float) costheta;
 163
 164       preMultiply(rot);
 165     }
 166   }
 167
 168   /**
 169    * DOCUMENT ME!
 170    *
 171    * @param vect
 172    *          DOCUMENT ME!
 173    *
 174    * @return DOCUMENT ME!
 175    */
 176   public float[] vectorMultiply(float[] vect)
 177   {
 178     temp[0] = vect[0];
 179
 180     temp[1] = vect[1];
 181
 182     temp[2] = vect[2];
 183
 184     for (int i = 0; i < 3; i++)
 185     {
 186       temp[i] = (matrix[i][0] * vect[0]) + (matrix[i][1] * vect[1])
 187               + (matrix[i][2] * vect[2]);
 188     }
 189
 190     vect[0] = temp[0];
 191
 192     vect[1] = temp[1];
 193
 194     vect[2] = temp[2];
 195
 196     return vect;
 197   }
 198
 199   /**
 200    * DOCUMENT ME!
 201    *
 202    * @param mat
 203    *          DOCUMENT ME!
 204    */
 205   public void preMultiply(float[][] mat)
 206   {
 207     float[][] tmp = new float[3][3];
 208
 209     for (int i = 0; i < 3; i++)
 210     {
 211       for (int j = 0; j < 3; j++)
 212       {
 213         tmp[i][j] = (mat[i][0] * matrix[0][j]) + (mat[i][1] * matrix[1][j])
 214                 + (mat[i][2] * matrix[2][j]);
 215       }
 216     }
 217
 218     for (int i = 0; i < 3; i++)
 219     {
 220       for (int j = 0; j < 3; j++)
 221       {
 222         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 223       }
 224     }
 225   }
 226
 227   /**
 228    * DOCUMENT ME!
 229    *
 230    * @param mat
 231    *          DOCUMENT ME!
 232    */
 233   public void postMultiply(float[][] mat)
 234   {
 235     float[][] tmp = new float[3][3];
 236
 237     for (int i = 0; i < 3; i++)
 238     {
 239       for (int j = 0; j < 3; j++)
 240       {
 241         tmp[i][j] = (matrix[i][0] * mat[0][j]) + (matrix[i][1] * mat[1][j])
 242                 + (matrix[i][2] * mat[2][j]);
 243       }
 244     }
 245
 246     for (int i = 0; i < 3; i++)
 247     {
 248       for (int j = 0; j < 3; j++)
 249       {
 250         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 251       }
 252     }
 253   }
 254
 255   /**
 256    * DOCUMENT ME!
 257    *
 258    * @param args
 259    *          DOCUMENT ME!
 260    */
 261   public static void main(String[] args)
 262   {
 263     RotatableMatrix m = new RotatableMatrix(3, 3);
 264
 265     m.addElement(0, 0, 1);
 266
 267     m.addElement(0, 1, 0);
 268
 269     m.addElement(0, 2, 0);
 270
 271     m.addElement(1, 0, 0);
 272
 273     m.addElement(1, 1, 2);
 274
 275     m.addElement(1, 2, 0);
 276
 277     m.addElement(2, 0, 0);
 278
 279     m.addElement(2, 1, 0);
 280
 281     m.addElement(2, 2, 1);
 282
 283     m.print();
 284
 285     RotatableMatrix n = new RotatableMatrix(3, 3);
 286
 287     n.addElement(0, 0, 2);
 288
 289     n.addElement(0, 1, 1);
 290
 291     n.addElement(0, 2, 1);
 292
 293     n.addElement(1, 0, 2);
 294
 295     n.addElement(1, 1, 1);
 296
 297     n.addElement(1, 2, 1);
 298
 299     n.addElement(2, 0, 2);
 300
 301     n.addElement(2, 1, 1);
 302
 303     n.addElement(2, 2, 1);
 304
 305     n.print();
 306
 307     // m.postMultiply(n.matrix);
 308     // m.print();
 309     // m.rotate(45,'z',new RotatableMatrix(3,3));
 310     float[] vect = new float[3];
 311
 312     vect[0] = 2;
 313
 314     vect[1] = 4;
 315
 316     vect[2] = 6;
 317
 318     vect = m.vectorMultiply(vect);
 319
 320     System.out.println(vect[0] + " " + vect[1] + " " + vect[2]);
 321   }
 322
 323   /**
 324    * DOCUMENT ME!
 325    */
 326   public void setIdentity()
 327   {
 328     matrix[0][0] = (float) 1.0;
 329
 330     matrix[1][1] = (float) 1.0;
 331
 332     matrix[2][2] = (float) 1.0;
 333
 334     matrix[0][1] = (float) 0.0;
 335
 336     matrix[0][2] = (float) 0.0;
 337
 338     matrix[1][0] = (float) 0.0;
 339
 340     matrix[1][2] = (float) 0.0;
 341
 342     matrix[2][0] = (float) 0.0;
 343
 344     matrix[2][1] = (float) 0.0;
 345   }
 346 }