src/jalview/math/RotatableMatrix.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer (Version 2.8.0b1)
   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 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  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  18  */
  19 package jalview.math;
  20
  21 /**
  22  * DOCUMENT ME!
  23  *
  24  * @author $author$
  25  * @version $Revision$
  26  */
  27 public class RotatableMatrix
  28 {
  29   float[][] matrix;
  30
  31   float[] temp;
  32
  33   float[][] rot;
  34
  35   /**
  36    * Creates a new RotatableMatrix object.
  37    *
  38    * @param rows
  39    *          DOCUMENT ME!
  40    * @param cols
  41    *          DOCUMENT ME!
  42    */
  43   public RotatableMatrix(int rows, int cols)
  44   {
  45     matrix = new float[rows][cols];
  46
  47     temp = new float[3];
  48
  49     rot = new float[3][3];
  50   }
  51
  52   /**
  53    * DOCUMENT ME!
  54    *
  55    * @param i
  56    *          DOCUMENT ME!
  57    * @param j
  58    *          DOCUMENT ME!
  59    * @param value
  60    *          DOCUMENT ME!
  61    */
  62   public void addElement(int i, int j, float value)
  63   {
  64     matrix[i][j] = value;
  65   }
  66
  67   /**
  68    * DOCUMENT ME!
  69    */
  70   public void print()
  71   {
  72     System.out.println(matrix[0][0] + " " + matrix[0][1] + " "
  73             + matrix[0][2]);
  74
  75     System.out.println(matrix[1][0] + " " + matrix[1][1] + " "
  76             + matrix[1][2]);
  77
  78     System.out.println(matrix[2][0] + " " + matrix[2][1] + " "
  79             + matrix[2][2]);
  80   }
  81
  82   /**
  83    * DOCUMENT ME!
  84    *
  85    * @param degrees
  86    *          DOCUMENT ME!
  87    * @param axis
  88    *          DOCUMENT ME!
  89    */
  90   public void rotate(float degrees, char axis)
  91   {
  92     float costheta = (float) Math.cos((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  93
  94     float sintheta = (float) Math.sin((degrees * Math.PI) / (float) 180.0);
  95
  96     if (axis == 'z')
  97     {
  98       rot[0][0] = (float) costheta;
  99
 100       rot[0][1] = (float) -sintheta;
 101
 102       rot[0][2] = (float) 0.0;
 103
 104       rot[1][0] = (float) sintheta;
 105
 106       rot[1][1] = (float) costheta;
 107
 108       rot[1][2] = (float) 0.0;
 109
 110       rot[2][0] = (float) 0.0;
 111
 112       rot[2][1] = (float) 0.0;
 113
 114       rot[2][2] = (float) 1.0;
 115
 116       preMultiply(rot);
 117     }
 118
 119     if (axis == 'x')
 120     {
 121       rot[0][0] = (float) 1.0;
 122
 123       rot[0][1] = (float) 0.0;
 124
 125       rot[0][2] = (float) 0.0;
 126
 127       rot[1][0] = (float) 0.0;
 128
 129       rot[1][1] = (float) costheta;
 130
 131       rot[1][2] = (float) sintheta;
 132
 133       rot[2][0] = (float) 0.0;
 134
 135       rot[2][1] = (float) -sintheta;
 136
 137       rot[2][2] = (float) costheta;
 138
 139       preMultiply(rot);
 140     }
 141
 142     if (axis == 'y')
 143     {
 144       rot[0][0] = (float) costheta;
 145
 146       rot[0][1] = (float) 0.0;
 147
 148       rot[0][2] = (float) -sintheta;
 149
 150       rot[1][0] = (float) 0.0;
 151
 152       rot[1][1] = (float) 1.0;
 153
 154       rot[1][2] = (float) 0.0;
 155
 156       rot[2][0] = (float) sintheta;
 157
 158       rot[2][1] = (float) 0.0;
 159
 160       rot[2][2] = (float) costheta;
 161
 162       preMultiply(rot);
 163     }
 164   }
 165
 166   /**
 167    * DOCUMENT ME!
 168    *
 169    * @param vect
 170    *          DOCUMENT ME!
 171    *
 172    * @return DOCUMENT ME!
 173    */
 174   public float[] vectorMultiply(float[] vect)
 175   {
 176     temp[0] = vect[0];
 177
 178     temp[1] = vect[1];
 179
 180     temp[2] = vect[2];
 181
 182     for (int i = 0; i < 3; i++)
 183     {
 184       temp[i] = (matrix[i][0] * vect[0]) + (matrix[i][1] * vect[1])
 185               + (matrix[i][2] * vect[2]);
 186     }
 187
 188     vect[0] = temp[0];
 189
 190     vect[1] = temp[1];
 191
 192     vect[2] = temp[2];
 193
 194     return vect;
 195   }
 196
 197   /**
 198    * DOCUMENT ME!
 199    *
 200    * @param mat
 201    *          DOCUMENT ME!
 202    */
 203   public void preMultiply(float[][] mat)
 204   {
 205     float[][] tmp = new float[3][3];
 206
 207     for (int i = 0; i < 3; i++)
 208     {
 209       for (int j = 0; j < 3; j++)
 210       {
 211         tmp[i][j] = (mat[i][0] * matrix[0][j]) + (mat[i][1] * matrix[1][j])
 212                 + (mat[i][2] * matrix[2][j]);
 213       }
 214     }
 215
 216     for (int i = 0; i < 3; i++)
 217     {
 218       for (int j = 0; j < 3; j++)
 219       {
 220         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 221       }
 222     }
 223   }
 224
 225   /**
 226    * DOCUMENT ME!
 227    *
 228    * @param mat
 229    *          DOCUMENT ME!
 230    */
 231   public void postMultiply(float[][] mat)
 232   {
 233     float[][] tmp = new float[3][3];
 234
 235     for (int i = 0; i < 3; i++)
 236     {
 237       for (int j = 0; j < 3; j++)
 238       {
 239         tmp[i][j] = (matrix[i][0] * mat[0][j]) + (matrix[i][1] * mat[1][j])
 240                 + (matrix[i][2] * mat[2][j]);
 241       }
 242     }
 243
 244     for (int i = 0; i < 3; i++)
 245     {
 246       for (int j = 0; j < 3; j++)
 247       {
 248         matrix[i][j] = tmp[i][j];
 249       }
 250     }
 251   }
 252
 253   /**
 254    * DOCUMENT ME!
 255    *
 256    * @param args
 257    *          DOCUMENT ME!
 258    */
 259   public static void main(String[] args)
 260   {
 261     RotatableMatrix m = new RotatableMatrix(3, 3);
 262
 263     m.addElement(0, 0, 1);
 264
 265     m.addElement(0, 1, 0);
 266
 267     m.addElement(0, 2, 0);
 268
 269     m.addElement(1, 0, 0);
 270
 271     m.addElement(1, 1, 2);
 272
 273     m.addElement(1, 2, 0);
 274
 275     m.addElement(2, 0, 0);
 276
 277     m.addElement(2, 1, 0);
 278
 279     m.addElement(2, 2, 1);
 280
 281     m.print();
 282
 283     RotatableMatrix n = new RotatableMatrix(3, 3);
 284
 285     n.addElement(0, 0, 2);
 286
 287     n.addElement(0, 1, 1);
 288
 289     n.addElement(0, 2, 1);
 290
 291     n.addElement(1, 0, 2);
 292
 293     n.addElement(1, 1, 1);
 294
 295     n.addElement(1, 2, 1);
 296
 297     n.addElement(2, 0, 2);
 298
 299     n.addElement(2, 1, 1);
 300
 301     n.addElement(2, 2, 1);
 302
 303     n.print();
 304
 305     // m.postMultiply(n.matrix);
 306     // m.print();
 307     // m.rotate(45,'z',new RotatableMatrix(3,3));
 308     float[] vect = new float[3];
 309
 310     vect[0] = 2;
 311
 312     vect[1] = 4;
 313
 314     vect[2] = 6;
 315
 316     vect = m.vectorMultiply(vect);
 317
 318     System.out.println(vect[0] + " " + vect[1] + " " + vect[2]);
 319   }
 320
 321   /**
 322    * DOCUMENT ME!
 323    */
 324   public void setIdentity()
 325   {
 326     matrix[0][0] = (float) 1.0;
 327
 328     matrix[1][1] = (float) 1.0;
 329
 330     matrix[2][2] = (float) 1.0;
 331
 332     matrix[0][1] = (float) 0.0;
 333
 334     matrix[0][2] = (float) 0.0;
 335
 336     matrix[1][0] = (float) 0.0;
 337
 338     matrix[1][2] = (float) 0.0;
 339
 340     matrix[2][0] = (float) 0.0;
 341
 342     matrix[2][1] = (float) 0.0;
 343   }
 344 }