]> Creatis software - CreaPhase.git/blobdiff - octave_packages/general-1.3.1/majle.m
Add a useful package (from Source forge) for octave
[CreaPhase.git] / octave_packages / general-1.3.1 / majle.m
diff --git a/octave_packages/general-1.3.1/majle.m b/octave_packages/general-1.3.1/majle.m
new file mode 100644 (file)
index 0000000..6533a36
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,160 @@
+## Copyright (c) 2010 Andrew V. Knyazev <andrew.knyazev@ucdenver.edu>
+## Copyright (c) 2010 Merico .E. Argentati <Merico.Argentati@ucdenver.edu>
+## All rights reserved.
+##
+## Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+## modification, are permitted provided that the following conditions are met:
+##
+##     1 Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
+##       this list of conditions and the following disclaimer.
+##     2 Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+##       notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+##       documentation and/or other materials provided with the distribution.
+##     3 Neither the name of the author nor the names of its contributors may be
+##       used to endorse or promote products derived from this software without
+##       specific prior written permission.
+##
+## THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS ''AS IS''
+## AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+## IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
+## ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
+## ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+## DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
+## SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER
+## CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
+## OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
+## OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+
+%MAJLE (Weak) Majorization check
+%    S = MAJLE(X,Y) checks if the real part of X is (weakly) majorized by
+%    the real part of Y, where X and Y must be numeric (full or sparse)
+%    arrays. It returns S=0, if there is no weak majorization of X by Y,
+%    S=1, if there is a weak majorization of X by Y, or S=2, if there is a
+%    strong majorization of X by Y. The shapes of X and Y are ignored.
+%    NUMEL(X) and NUMEL(Y) may be different, in which case one of them is
+%    appended with zeros to match the sizes with the other and, in case of
+%    any negative components, a special warning is issued.  
+%
+%    S = MAJLE(X,Y,MAJLETOL) allows in addition to specify the tolerance in
+%    all inequalities [S,Z] = MAJLE(X,Y,MAJLETOL) also outputs a row vector
+%    Z, which appears in the definition of the (weak) majorization. In the
+%    traditional case, where the real vectors X and Y are of the same size,
+%    Z = CUMSUM(SORT(Y,'descend')-SORT(X,'descend')). Here, X is weakly
+%    majorized by Y, if MIN(Z)>0, and strongly majorized if MIN(Z)=0, see
+%    http://en.wikipedia.org/wiki/Majorization
+%
+%    The value of MAJLETOL depends on how X and Y have been computed, i.e.,
+%    on what the level of error in X or Y is. A good minimal starting point
+%    should be MAJLETOL=eps*MAX(NUMEL(X),NUMEL(Y)). The default is 0. 
+%
+%    % Examples:
+%    x = [2 2 2]; y = [1 2 3]; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 2.
+%    x = [2 2 2]; y = [1 2 4]; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 1.
+%    x = [2 2 2]; y = [1 2 2]; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 0.
+%    x = [2 2 2]; y = [1 2 2]; [s,z] = majle(x,y)
+%    % also returns the vector z = [ 0 0 -1].
+%    x = [2 2 2]; y = [1 2 2]; s = majle(x,y,1)
+%    % returns the value 2.
+%    x = [2 2]; y = [1 2 2]; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 1 and warns on tailing with zeros
+%    x = [2 2]; y = [-1 2 2]; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 0 and gives two warnings on tailing with zeros
+%    x = [2 -inf]; y = [4 inf]; [s,z] = majle(x,y)
+%    % returns s = 1 and z = [Inf   Inf].
+%    x = [2 inf]; y = [4 inf]; [s,z] = majle(x,y)
+%    % returns  s = 1 and z = [NaN NaN] and a warning on NaNs in z.
+%    x=speye(2); y=sparse([0 2; -1 1]); s = majle(x,y) 
+%    % returns the value 2.
+%    x = [2 2; 2 2]; y = [1 3 4]; [s,z] = majle(x,y) %and 
+%    x = [2 2; 2 2]+i; y = [1 3 4]-2*i; [s,z] = majle(x,y)
+%    % both return s = 2 and z = [2 3 2 0]. 
+%    x = [1 1 1 1 0]; y = [1 1 1 1 1 0 0]'; s = majle(x,y)
+%    % returns the value 1 and warns on tailing with zeros
+%
+%    % One can use this function to check numerically the validity of the
+%    Schur-Horn,Lidskii-Mirsky-Wielandt, and Gelfand-Naimark theorems: 
+%    clear all; n=100; majleTol=n*n*eps;
+%    A = randn(n,n); A = A'+A; eA = -sort(-eig(A)); dA = diag(A);
+%    majle(dA,eA,majleTol) % returns the value 2
+%    % which is the Schur-Horn theorem; and 
+%    B=randn(n,n); B=B'+B; eB=-sort(-eig(B)); 
+%    eAmB=-sort(-eig(A-B));
+%    majle(eA-eB,eAmB,majleTol) % returns the value 2 
+%    % which is the Lidskii-Mirsky-Wielandt theorem; finally
+%    A = randn(n,n); sA = -sort(-svd(A)); 
+%    B = randn(n,n); sB = -sort(-svd(B));
+%    sAB = -sort(-svd(A*B));
+%    majle(log2(sAB)-log2(sA), log2(sB), majleTol) % retuns the value 2
+%    majle(log2(sAB)-log2(sB), log2(sA), majleTol) % retuns the value 2
+%    % which are the log versions of the Gelfand-Naimark theorems
+
+%   Tested in MATLAB 7.9.0.529 (R2009b) and Octave 3.2.3. 
+function [s,z]=majle(x,y,majleTol)
+
+    if (nargin < 2)
+        error('MAJORIZATION:majle:NotEnoughInputs',...
+            'Not enough input arguments.');
+    end
+    if (nargin > 3)
+        error('MAJORIZATION:majle:TooManyInputs',...
+            'Too many input arguments.');
+    end
+    if (nargout > 2)
+        error('MAJORIZATION:majle:TooManyOutputs',...
+            'Too many output arguments.');
+    end
+
+    % Assign default values to unspecified parameters
+    if (nargin == 2)
+        majleTol = 0;
+    end
+
+    % transform into real (row) vectors
+    x=real(x); xc=reshape(x,1,numel(x)); clear x;
+    y=real(y); yc=reshape(y,1,numel(y)); clear y;
+
+    % sort both vectors in descending order
+    xc=-sort(-xc); yc=-sort(-yc);
+
+    % tail with zeros the shorter vector to make vectors of the same length
+    if size(xc,2)~=size(yc,2)
+        checkForNegative = (xc(end) < -majleTol) || (yc(end) < -majleTol);
+        warning('MAJORIZATION:majle:ResizeVectors', ...
+            'The input vectors have different sizes. Tailing with zeros.');
+        yc=[yc zeros(size(xc,2)-size(yc,2),1)'];
+        xc=[xc zeros(size(yc,2)-size(xc,2),1)'];
+        % but warn if negative
+        if checkForNegative
+            warning('MAJORIZATION:majle:ResizeNegativeVectors', ...
+                sprintf('%s%s\n%s\n%s', ...
+                'At least one of the input vectors ',...
+                'has negative components.',...
+                '         Tailing with zeros is most likely senseless.',...
+                '         Make sure that you know what you are doing.'));
+            % sort again both vectors in descending order
+            xc=-sort(-xc); yc=-sort(-yc);
+        end
+    end
+    z=cumsum(yc-xc);
+
+    %check for NaNs in z
+    if any(isnan(z))
+        warning('MAJORIZATION:majle:NaNsInComparisons', ...
+            sprintf('%s%s\n%s\n%s', ...
+            'At least one of the input vectors ',...
+            'includes -Inf, Inf, or NaN components.',...
+            '         Some comparisons could not be made. ',...
+            '         Make sure that you know what you are doing.'));
+    end
+
+    if min(z) < -majleTol
+        s=0;  % no majorization
+    elseif abs(z(end)) <= majleTol
+        s=2;   % strong majorization
+    else
+        s=1; % weak majorization
+    end
+endfunction