src/jalview/math/RotatableMatrix.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.7)
   3  * Copyright (C) 2011 J Procter, AM Waterhouse, J Engelhardt, LM Lui, G Barton, M Clamp, S Searle
   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 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  12  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  13  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  14  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18 package jalview.math;
  19
  20 /**
  21  * DOCUMENT ME!
  22  *
  23  * @author $author$
  24  * @version $Revision$
  25  */
  26 public class RotatableMatrix
  27 {
  28   float[][] matrix;
  29
  30   float[] temp;
  31
  32   float[][] rot;
  33
  34   /**
  35    * Creates a new RotatableMatrix object.
  36    *
  37    * @param rows
  38    *          DOCUMENT ME!
  39    * @param cols
  40    *          DOCUMENT ME!
  41    */
  42   public RotatableMatrix(int rows, int cols)
  43   {
  44     matrix = new float[rows][cols];
  45
  46     temp = new float[3];
  47
  48     rot = new float[3][3];
  49   }
  50
  51   /**
  52    * DOCUMENT ME!
  53    *
  54    * @param i
  55    *          DOCUMENT ME!
  56    * @param j
  57    *          DOCUMENT ME!
  58    * @param value
  59    *          DOCUMENT ME!
  60    */
  61   public void addElement(int i, int j, float value)
  62   {
  63     matrix[i][j] = value;
  64   }
  65
  66   /**
  67    * DOCUMENT ME!
  68    */
  69   public void print()
  70   {
  71     System.out.println(matrix[0][0] + " " + matrix[0][1] + " "
  72             + matrix[0][2]);
  73
  74     System.out.println(matrix[1][0] + " " + matrix[1][1] + " "
  75             + matrix[1][2]);
  76
  77     System.out.println(matrix[2][0] + " " + matrix[2][1] + " "
  78             + matrix[2][2]);
  79   }
  80
  81   /**
  82    * DOCUMENT ME!
  83    *
  84    * @param degrees
  85    *          DOCUMENT ME!
  86    * @param axis
  87    *          DOCUMENT ME!
  88    */
  89   public void rotate(float degrees, char axis)
  90   {
  91     float costheta = (float) Math.cos((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  92
  93     float sintheta = (float) Math.sin((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  94
  95     if (axis == 'z')
  96     {
  97       rot[0][0] = (float) costheta;
  98
  99       rot[0][1] = (float) -sintheta;
 100
 101       rot[0][2] = (float) 0.0;
 102
 103       rot[1][0] = (float) sintheta;
 104
 105       rot[1][1] = (float) costheta;
 106
 107       rot[1][2] = (float) 0.0;
 108
 109       rot[2][0] = (float) 0.0;
 110
 111       rot[2][1] = (float) 0.0;
 112
 113       rot[2][2] = (float) 1.0;
 114
 115       preMultiply(rot);
 116     }
 117
 118     if (axis == 'x')
 119     {
 120       rot[0][0] = (float) 1.0;
 121
 122       rot[0][1] = (float) 0.0;
 123
 124       rot[0][2] = (float) 0.0;
 125
 126       rot[1][0] = (float) 0.0;
 127
 128       rot[1][1] = (float) costheta;
 129
 130       rot[1][2] = (float) sintheta;
 131
 132       rot[2][0] = (float) 0.0;
 133
 134       rot[2][1] = (float) -sintheta;
 135
 136       rot[2][2] = (float) costheta;
 137
 138       preMultiply(rot);
 139     }
 140
 141     if (axis == 'y')
 142     {
 143       rot[0][0] = (float) costheta;
 144
 145       rot[0][1] = (float) 0.0;
 146
 147       rot[0][2] = (float) -sintheta;
 148
 149       rot[1][0] = (float) 0.0;
 150
 151       rot[1][1] = (float) 1.0;
 152
 153       rot[1][2] = (float) 0.0;
 154
 155       rot[2][0] = (float) sintheta;
 156
 157       rot[2][1] = (float) 0.0;
 158
 159       rot[2][2] = (float) costheta;
 160
 161       preMultiply(rot);
 162     }
 163   }
 164
 165   /**
 166    * DOCUMENT ME!
 167    *
 168    * @param vect
 169    *          DOCUMENT ME!
 170    *
 171    * @return DOCUMENT ME!
 172    */
 173   public float[] vectorMultiply(float[] vect)
 174   {
 175     temp[0] = vect[0];
 176
 177     temp[1] = vect[1];
 178
 179     temp[2] = vect[2];
 180
 181     for (int i = 0; i < 3; i++)
 182     {
 183       temp[i] = (matrix[i][0] * vect[0]) + (matrix[i][1] * vect[1])
 184               + (matrix[i][2] * vect[2]);
 185     }
 186
 187     vect[0] = temp[0];
 188
 189     vect[1] = temp[1];
 190
 191     vect[2] = temp[2];
 192
 193     return vect;
 194   }
 195
 196   /**
 197    * DOCUMENT ME!
 198    *
 199    * @param mat
 200    *          DOCUMENT ME!
 201    */
 202   public void preMultiply(float[][] mat)
 203   {
 204     float[][] tmp = new float[3][3];
 205
 206     for (int i = 0; i < 3; i++)
 207     {
 208       for (int j = 0; j < 3; j++)
 209       {
 210         tmp[i][j] = (mat[i][0] * matrix[0][j]) + (mat[i][1] * matrix[1][j])
 211                 + (mat[i][2] * matrix[2][j]);
 212       }
 213     }
 214
 215     for (int i = 0; i < 3; i++)
 216     {
 217       for (int j = 0; j < 3; j++)
 218       {
 219         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 220       }
 221     }
 222   }
 223
 224   /**
 225    * DOCUMENT ME!
 226    *
 227    * @param mat
 228    *          DOCUMENT ME!
 229    */
 230   public void postMultiply(float[][] mat)
 231   {
 232     float[][] tmp = new float[3][3];
 233
 234     for (int i = 0; i < 3; i++)
 235     {
 236       for (int j = 0; j < 3; j++)
 237       {
 238         tmp[i][j] = (matrix[i][0] * mat[0][j]) + (matrix[i][1] * mat[1][j])
 239                 + (matrix[i][2] * mat[2][j]);
 240       }
 241     }
 242
 243     for (int i = 0; i < 3; i++)
 244     {
 245       for (int j = 0; j < 3; j++)
 246       {
 247         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 248       }
 249     }
 250   }
 251
 252   /**
 253    * DOCUMENT ME!
 254    *
 255    * @param args
 256    *          DOCUMENT ME!
 257    */
 258   public static void main(String[] args)
 259   {
 260     RotatableMatrix m = new RotatableMatrix(3, 3);
 261
 262     m.addElement(0, 0, 1);
 263
 264     m.addElement(0, 1, 0);
 265
 266     m.addElement(0, 2, 0);
 267
 268     m.addElement(1, 0, 0);
 269
 270     m.addElement(1, 1, 2);
 271
 272     m.addElement(1, 2, 0);
 273
 274     m.addElement(2, 0, 0);
 275
 276     m.addElement(2, 1, 0);
 277
 278     m.addElement(2, 2, 1);
 279
 280     m.print();
 281
 282     RotatableMatrix n = new RotatableMatrix(3, 3);
 283
 284     n.addElement(0, 0, 2);
 285
 286     n.addElement(0, 1, 1);
 287
 288     n.addElement(0, 2, 1);
 289
 290     n.addElement(1, 0, 2);
 291
 292     n.addElement(1, 1, 1);
 293
 294     n.addElement(1, 2, 1);
 295
 296     n.addElement(2, 0, 2);
 297
 298     n.addElement(2, 1, 1);
 299
 300     n.addElement(2, 2, 1);
 301
 302     n.print();
 303
 304     // m.postMultiply(n.matrix);
 305     // m.print();
 306     // m.rotate(45,'z',new RotatableMatrix(3,3));
 307     float[] vect = new float[3];
 308
 309     vect[0] = 2;
 310
 311     vect[1] = 4;
 312
 313     vect[2] = 6;
 314
 315     vect = m.vectorMultiply(vect);
 316
 317     System.out.println(vect[0] + " " + vect[1] + " " + vect[2]);
 318   }
 319
 320   /**
 321    * DOCUMENT ME!
 322    */
 323   public void setIdentity()
 324   {
 325     matrix[0][0] = (float) 1.0;
 326
 327     matrix[1][1] = (float) 1.0;
 328
 329     matrix[2][2] = (float) 1.0;
 330
 331     matrix[0][1] = (float) 0.0;
 332
 333     matrix[0][2] = (float) 0.0;
 334
 335     matrix[1][0] = (float) 0.0;
 336
 337     matrix[1][2] = (float) 0.0;
 338
 339     matrix[2][0] = (float) 0.0;
 340
 341     matrix[2][1] = (float) 0.0;
 342   }
 343 }