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/***************************************************************************
3 by 3 Matrix class
NAME :matrix33.cpp
DATE :23/11/95
AUTHOR: Z.A. Nolan
***************************************************************************/
#include <iostream.h>
#include <math.h>
#include "zerotest.h"
#include "matrix33.h"
// Default constructor that makes the matrix all zero
TMatrix33::TMatrix33()
{
// set up the matrix as all zero's
_Mx[0][0]=0 ;
_Mx[0][1]=0 ;
_Mx[0][2]=0 ;
_Mx[1][0]=0 ;
_Mx[1][1]=0 ;
_Mx[1][2]=0 ;
_Mx[2][0]=0 ;
_Mx[2][1]=0 ;
_Mx[2][2]=0 ;
// set the error flag
_Error=0 ;
}
// Constructor that set the matrix to whatever the parameters are
TMatrix33::TMatrix33
(double Element00,double Element10,double Element20,
double Element01,double Element11,double Element21,
double Element02,double Element12,double Element22)
{
// set up the matrix as the values specified
_Mx[0][0]=Element00 ;
_Mx[1][0]=Element10 ;
_Mx[2][0]=Element20 ;
_Mx[0][1]=Element01 ;
_Mx[1][1]=Element11 ;
_Mx[2][1]=Element21 ;
_Mx[0][2]=Element02 ;
_Mx[1][2]=Element12 ;
_Mx[2][2]=Element22 ;
// Set the error flag
_Error=0 ;
}
// () operator (Selector)
double TMatrix33::operator() (int I,int J) const
{
// return the matrix item
return _Mx [I][J] ;
}
// () operator (Modifier)
double &TMatrix33::operator() (int I,int J)
{
// return the matrix item
return _Mx[I][J] ;
}
// + operator
TMatrix33 TMatrix33::operator+ (const TMatrix33 &Matrix) const
{
TMatrix33 Result ; // Result matrix
// do the matrix addition
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]+Matrix._Mx[0][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]+Matrix._Mx[1][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]+Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1]+Matrix._Mx[0][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1]+Matrix._Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1]+Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2]+Matrix._Mx[0][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2]+Matrix._Mx[1][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2]+Matrix._Mx[2][2] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// - operator
TMatrix33 TMatrix33::operator- (const TMatrix33 &Matrix) const
{
TMatrix33 Result ; // Result matrix
// do the matrix subtraction
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]-Matrix._Mx[0][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]-Matrix._Mx[1][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]-Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1]-Matrix._Mx[0][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1]-Matrix._Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1]-Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2]-Matrix._Mx[0][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2]-Matrix._Mx[1][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2]-Matrix._Mx[2][2] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// += operator
TMatrix33 TMatrix33::operator+= (const TMatrix33 &Matrix)
{
// do the += addition
_Mx[0][0]+=Matrix._Mx[0][0] ;
_Mx[1][0]+=Matrix._Mx[1][0] ;
_Mx[2][0]+=Matrix._Mx[2][0] ;
_Mx[0][1]+=Matrix._Mx[0][1] ;
_Mx[1][1]+=Matrix._Mx[1][1] ;
_Mx[2][1]+=Matrix._Mx[2][1] ;
_Mx[0][2]+=Matrix._Mx[0][2] ;
_Mx[1][2]+=Matrix._Mx[1][2] ;
_Mx[2][2]+=Matrix._Mx[2][2] ;
}
// -= operator
TMatrix33 TMatrix33::operator-= (const TMatrix33 &Matrix)
{
// do the -= subtraction
_Mx[0][0]-=Matrix._Mx[0][0] ;
_Mx[1][0]-=Matrix._Mx[1][0] ;
_Mx[2][0]-=Matrix._Mx[2][0] ;
_Mx[0][1]-=Matrix._Mx[0][1] ;
_Mx[1][1]-=Matrix._Mx[1][1] ;
_Mx[2][1]-=Matrix._Mx[2][1] ;
_Mx[0][2]-=Matrix._Mx[0][2] ;
_Mx[1][2]-=Matrix._Mx[1][2] ;
_Mx[2][2]-=Matrix._Mx[2][2] ;
}
// * operator (for a matrix)
TMatrix33 TMatrix33::operator* (const TMatrix33 &Matrix) const
{
TMatrix33 Result ; // the result matrix
// do the matrix multiply
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
// return the result
return Result ;
}
// *= operator (for a matrix)
TMatrix33 &TMatrix33::operator*= (const TMatrix33 &Matrix)
{
TMatrix33 Result ; // the result matrix
// Do the multiply
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][0]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][0]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][1]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][1]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[0][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[0][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[1][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[1][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][0]*Matrix._Mx[0][2]+
_Mx[2][1]*Matrix._Mx[1][2]+
_Mx[2][2]*Matrix._Mx[2][2] ;
// copy the result to the matrix
_Mx[0][0]=Result._Mx[0][0] ;
_Mx[1][0]=Result._Mx[1][0] ;
_Mx[2][0]=Result._Mx[2][0] ;
_Mx[0][1]=Result._Mx[0][1] ;
_Mx[1][1]=Result._Mx[1][1] ;
_Mx[2][1]=Result._Mx[2][1] ;
_Mx[0][2]=Result._Mx[0][2] ;
_Mx[1][2]=Result._Mx[1][2] ;
_Mx[2][2]=Result._Mx[2][2] ;
// return the result
return (*this) ;
}
// *= operator (for a scalar)
TMatrix33 TMatrix33::operator*= (double Scalar)
{
// do the scalar multiply
_Mx[0][0]*=Scalar ;
_Mx[1][0]*=Scalar ;
_Mx[2][0]*=Scalar ;
_Mx[0][1]*=Scalar ;
_Mx[1][1]*=Scalar ;
_Mx[2][1]*=Scalar ;
_Mx[0][2]*=Scalar ;
_Mx[1][2]*=Scalar ;
_Mx[2][2]*=Scalar ;
}
// * operator (for a scalar)
TMatrix33 TMatrix33::operator* (double Scalar) const
{
TMatrix33 Result ; // Result matrix
// do the scalar multiply
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]*Scalar ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]*Scalar ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]*Scalar ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1]*Scalar ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1]*Scalar ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1]*Scalar ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2]*Scalar ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2]*Scalar ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2]*Scalar ;
// return the result
return Result ;
}
// scale the matrix in x
TMatrix33 TMatrix33::ScaleX(double Scalar) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
// do the scaling in X
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0]*Scalar ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// scale the matrix in y
TMatrix33 TMatrix33::ScaleY(double Scalar) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
// do the scaling in Y
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0]*Scalar ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// scale the matrix in z
TMatrix33 TMatrix33::ScaleZ(double Scalar) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
// do the scaling in Z
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[1][0] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[2][0]*Scalar ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[0][1] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[2][1] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[0][2] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[1][2] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// Rotate X
TMatrix33 TMatrix33::RotateX (double Radians) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
double CosValue,SinValue ; // cos aznd sin values
// calculate the cos and sin
CosValue=cos (Radians) ;
SinValue=sin (Radians) ;
// make the rotation matrix
Result._Mx[0][0]=1 ;
Result._Mx[1][0]=0 ;
Result._Mx[2][0]=0 ;
Result._Mx[0][1]=0 ;
Result._Mx[1][1]=CosValue ;
Result._Mx[2][1]=-SinValue ;
Result._Mx[0][2]=0 ;
Result._Mx[1][2]=SinValue ;
Result._Mx[2][2]=CosValue ;
// do the rotation
Result=(*this)*Result ;
// return the result
return (Result) ;
}
// Rotate Y
TMatrix33 TMatrix33::RotateY (double Radians) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
double CosValue,SinValue ; // cos aznd sin values
// calculate the cos and sin
CosValue=cos (Radians) ;
SinValue=sin (Radians) ;
// make the rotation matrix
Result._Mx[0][0]=CosValue ;
Result._Mx[1][0]=0 ;
Result._Mx[2][0]=SinValue ;
Result._Mx[0][1]=0 ;
Result._Mx[1][1]=1 ;
Result._Mx[2][1]=0 ;
Result._Mx[0][2]=-SinValue ;
Result._Mx[1][2]=0 ;
Result._Mx[2][2]=CosValue ;
// do the rotation
Result=(*this)*Result ;
// return the result
return (Result) ;
}
// Rotate Z
TMatrix33 TMatrix33::RotateZ (double Radians) const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
double CosValue,SinValue ; // cos aznd sin values
// calculate the cos and sin
CosValue=cos (Radians) ;
SinValue=sin (Radians) ;
// make the rotation matrix
Result._Mx[0][0]=CosValue ;
Result._Mx[1][0]=-SinValue ;
Result._Mx[2][0]=0 ;
Result._Mx[0][1]=SinValue ;
Result._Mx[1][1]=CosValue ;
Result._Mx[2][1]=0 ;
Result._Mx[0][2]=0 ;
Result._Mx[1][2]=0 ;
Result._Mx[2][2]=1 ;
// do the rotation
Result=(*this)*Result ;
// return the result
return (Result) ;
}
// Transpose function
TMatrix33 TMatrix33::Transpose () const
{
TMatrix33 Result ; // result matrix
// transpose the matrix
Result._Mx[0][0]=_Mx[0][0] ;
Result._Mx[1][0]=_Mx[0][1] ;
Result._Mx[2][0]=_Mx[0][2] ;
Result._Mx[0][1]=_Mx[1][0] ;
Result._Mx[1][1]=_Mx[1][1] ;
Result._Mx[2][1]=_Mx[1][2] ;
Result._Mx[0][2]=_Mx[2][0] ;
Result._Mx[1][2]=_Mx[2][1] ;
Result._Mx[2][2]=_Mx[2][2] ;
// return the result
return Result ;
}
// determinant
double TMatrix33::Determinant() const
{
double Result ; // the result
// do the maths
Result=_Mx[0][0]*_Mx[1][1]*_Mx[2][2]-_Mx[0][0]*_Mx[2][1]*_Mx[1][2]-
_Mx[1][0]*_Mx[0][1]*_Mx[2][2]+_Mx[1][0]*_Mx[2][1]*_Mx[0][2]+
_Mx[2][0]*_Mx[0][1]*_Mx[1][2]-_Mx[2][0]*_Mx[0][2]*_Mx[1][1] ;
// return the result
return (Result) ;
}
// Invert
TMatrix33 TMatrix33::Invert() const
{
TMatrix33 Result ; // the result matrix
double Deter ; // the determinant of the starting matrix
// workout values and transpose the matrix
Result._Mx[0][0]=(_Mx[1][1]*_Mx[2][2]-_Mx[2][1]*_Mx[1][2]) ;
Result._Mx[0][1]=-(_Mx[0][1]*_Mx[2][2]-_Mx[2][1]*_Mx[0][2]) ;
Result._Mx[0][2]=(_Mx[0][1]*_Mx[1][2]-_Mx[1][1]*_Mx[0][2]) ;
Result._Mx[1][0]=-(_Mx[1][0]*_Mx[2][2]-_Mx[2][0]*_Mx[1][2]) ;
Result._Mx[1][1]=(_Mx[0][0]*_Mx[2][2]-_Mx[2][0]*_Mx[0][2]) ;
Result._Mx[1][2]=-(_Mx[0][0]*_Mx[1][2]-_Mx[1][1]*_Mx[0][2]) ;
Result._Mx[2][0]=(_Mx[0][1]*_Mx[2][1]-_Mx[2][0]*_Mx[1][1]) ;
Result._Mx[2][1]=-(_Mx[0][0]*_Mx[2][1]-_Mx[2][0]*_Mx[0][2]) ;
Result._Mx[2][2]=(_Mx[0][0]*_Mx[1][1]-_Mx[1][0]*_Mx[0][1]) ;
// do the scalar multiply and
Deter=(*this).Determinant() ;
// check for divide by zero
if (IsZero(Deter))
{
Result=Result*(1/Deter) ;
}
else
{
Result._Error=1 ;
}
// return the result /
return (Result) ;
}
// function to check the error flag
int TMatrix33::Error()
{
// return flase if no error has happened else return true
if (_Error==0)
{
return (0) ;
}
else
{
return (1) ;
}
}
// function to output a matrix
ostream& operator<<(ostream &Out,const TMatrix33 &Matrix)
{
// output the matrix
return Out
<<Matrix._Mx[0][0]<<'|'<<Matrix._Mx[1][0]<<'|'<<Matrix._Mx[2][0]<<endl
<<Matrix._Mx[0][1]<<'|'<<Matrix._Mx[1][1]<<'|'<<Matrix._Mx[2][1]<<endl
<<Matrix._Mx[0][2]<<'|'<<Matrix._Mx[1][2]<<'|'<<Matrix._Mx[2][2]<<endl;
}
// function to do Matrix*Vector
TVector TMatrix33::operator* (const TVector &Vector) const
{
TVector Result // result vector
(
// do the *
(Vector.X()*_Mx[0][0])+(Vector.Y()*_Mx[1][0])+(Vector.Z()*_Mx[2][0]),
(Vector.X()*_Mx[0][1])+(Vector.Y()*_Mx[1][1])+(Vector.Z()*_Mx[2][1]),
(Vector.X()*_Mx[0][2])+(Vector.Y()*_Mx[1][2])+(Vector.Z()*_Mx[2][2])
) ;
// return the result
return Result ;
}