py_vector.cpp 30 KB

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556557558559560561562563564565566567568569570571572573574575576577578579580581582583584585586587588589590591592593594595596597598599600601602603604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628629630631632633634635636637638639640641642643644645646647648649650651652653654655656657658659660661662663664665666667668669670671672673674675676677678679680681682683684685686687688689690691692693694695696697698699700701702
  1. #include <Eigen/Geometry>
  2. #include <Eigen/Dense>
  3. #include <Eigen/Sparse>
  4. #include "python_shared.h"
  5. /// Creates Python bindings for a dynamic Eigen matrix
  6. template <typename Type>
  7. py::class_<Type> bind_eigen_2(py::module &m, const char *name,
  8. py::object parent = py::object()) {
  9. typedef typename Type::Scalar Scalar;
  10. /* Many Eigen functions are templated and can't easily be referenced using
  11. a function pointer, thus a big portion of the binding code below
  12. instantiates Eigen code using small anonymous wrapper functions */
  13. py::class_<Type> matrix(m, name, parent);
  14. matrix
  15. /* Constructors */
  16. .def(py::init<>())
  17. .def(py::init<size_t, size_t>())
  18. .def("__init__", [](Type &m, Scalar f) {
  19. new (&m) Type(1, 1);
  20. m(0, 0) = f;
  21. })
  22. .def("__init__", [](Type &m, std::vector<std::vector< Scalar> >& b) {
  23. if (b.size() == 0)
  24. {
  25. new (&m) Type(0, 0);
  26. return;
  27. }
  28. // Size checks
  29. unsigned rows = b.size();
  30. unsigned cols = b[0].size();
  31. for (unsigned i=0;i<rows;++i)
  32. if (b[i].size() != cols)
  33. throw std::runtime_error("All rows should have the same size!");
  34. new (&m) Type(rows, cols);
  35. m.resize(rows,cols);
  36. for (unsigned i=0;i<rows;++i)
  37. for (unsigned j=0;j<cols;++j)
  38. m(i,j) = b[i][j];
  39. return;
  40. })
  41. .def("__init__", [](Type &m, std::vector<Scalar>& b) {
  42. if (b.size() == 0)
  43. {
  44. new (&m) Type(0, 0);
  45. return;
  46. }
  47. // Size checks
  48. unsigned rows = b.size();
  49. unsigned cols = 1;
  50. new (&m) Type(rows, cols);
  51. m.resize(rows,cols);
  52. for (unsigned i=0;i<rows;++i)
  53. m(i,0) = b[i];
  54. return;
  55. })
  56. .def("__init__", [](Type &m, py::buffer b) {
  57. py::buffer_info info = b.request();
  58. if (info.format != py::format_descriptor<Scalar>::value())
  59. throw std::runtime_error("Incompatible buffer format!");
  60. if (info.ndim == 1) {
  61. new (&m) Type(info.shape[0], 1);
  62. memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  63. } else if (info.ndim == 2) {
  64. if (info.strides[0] == sizeof(Scalar)) {
  65. new (&m) Type(info.shape[0], info.shape[1]);
  66. memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  67. } else {
  68. new (&m) Type(info.shape[1], info.shape[0]);
  69. memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  70. m.transposeInPlace();
  71. }
  72. } else {
  73. throw std::runtime_error("Incompatible buffer dimension!");
  74. }
  75. })
  76. /* Size query functions */
  77. .def("size", [](const Type &m) { return m.size(); })
  78. .def("cols", [](const Type &m) { return m.cols(); })
  79. .def("rows", [](const Type &m) { return m.rows(); })
  80. .def("shape", [](const Type &m) { return std::tuple<int,int>(m.rows(), m.cols()); })
  81. /* Extract rows and colums */
  82. .def("col", [](const Type &m, int i) {
  83. if (i<0 || i>=m.cols())
  84. throw std::runtime_error("Column index out of bound.");
  85. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(m.col(i));
  86. })
  87. .def("row", [](const Type &m, int i) {
  88. if (i<0 || i>=m.rows())
  89. throw std::runtime_error("Row index out of bound.");
  90. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(m.row(i));
  91. })
  92. /* Initialization */
  93. .def("setZero", [](Type &m) { m.setZero(); })
  94. .def("setIdentity", [](Type &m) { m.setIdentity(); })
  95. .def("setConstant", [](Type &m, Scalar value) { m.setConstant(value); })
  96. .def("setRandom", [](Type &m) { m.setRandom(); })
  97. .def("setZero", [](Type &m, const int& r, const int& c) { m.setZero(r,c); })
  98. .def("setIdentity", [](Type &m, const int& r, const int& c) { m.setIdentity(r,c); })
  99. .def("setConstant", [](Type &m, const int& r, const int& c, Scalar value) { m.setConstant(r,c,value); })
  100. .def("setRandom", [](Type &m, const int& r, const int& c) { m.setRandom(r,c); })
  101. .def("setCol", [](Type &m, int i, const Type& v) { m.col(i) = v; })
  102. .def("setRow", [](Type &m, int i, const Type& v) { m.row(i) = v; })
  103. .def("setBlock", [](Type &m, int i, int j, int p, int q, const Type& v) { m.block(i,j,p,q) = v; })
  104. .def("block", [](Type &m, int i, int j, int p, int q) { return Type(m.block(i,j,p,q)); })
  105. .def("rightCols", [](Type &m, const int& k) { return Type(m.rightCols(k)); })
  106. .def("leftCols", [](Type &m, const int& k) { return Type(m.leftCols(k)); })
  107. .def("setLeftCols", [](Type &m, const int& k, const Type& v) { return Type(m.leftCols(k) = v); })
  108. .def("setRightCols", [](Type &m, const int& k, const Type& v) { return Type(m.rightCols(k) = v); })
  109. .def("topRows", [](Type &m, const int& k) { return Type(m.topRows(k)); })
  110. .def("bottomRows", [](Type &m, const int& k) { return Type(m.bottomRows(k)); })
  111. .def("setTopRows", [](Type &m, const int& k, const Type& v) { return Type(m.topRows(k) = v); })
  112. .def("setBottomRows", [](Type &m, const int& k, const Type& v) { return Type(m.bottomRows(k) = v); })
  113. .def("topLeftCorner", [](Type &m, const int& p, const int&q) { return Type(m.topLeftCorner(p,q)); })
  114. .def("bottomLeftCorner", [](Type &m, const int& p, const int&q) { return Type(m.bottomLeftCorner(p,q)); })
  115. .def("topRightCorner", [](Type &m, const int& p, const int&q) { return Type(m.topRightCorner(p,q)); })
  116. .def("bottomRightCorner", [](Type &m, const int& p, const int&q) { return Type(m.bottomRightCorner(p,q)); })
  117. /* Resizing */
  118. .def("resize", [](Type &m, size_t s0, size_t s1) { m.resize(s0, s1); })
  119. .def("resizeLike", [](Type &m, const Type &m2) { m.resizeLike(m2); })
  120. .def("conservativeResize", [](Type &m, size_t s0, size_t s1) { m.conservativeResize(s0, s1); })
  121. .def("mean", [](const Type &m) {return m.mean();})
  122. .def("sum", [](const Type &m) {return m.sum();})
  123. .def("prod", [](const Type &m) {return m.prod();})
  124. .def("trace", [](const Type &m) {return m.trace();})
  125. .def("norm", [](const Type &m) {return m.norm();})
  126. .def("squaredNorm", [](const Type &m) {return m.squaredNorm();})
  127. .def("minCoeff", [](const Type &m) {return m.minCoeff();} )
  128. .def("maxCoeff", [](const Type &m) {return m.maxCoeff();} )
  129. .def("castdouble", [](const Type &m) {return Eigen::MatrixXd(m.template cast<double>());})
  130. .def("castint", [](const Type &m) {return Eigen::MatrixXi(m.template cast<int>());})
  131. /* Component-wise operations */
  132. .def("cwiseAbs", &Type::cwiseAbs)
  133. .def("cwiseAbs2", &Type::cwiseAbs2)
  134. .def("cwiseSqrt", &Type::cwiseSqrt)
  135. .def("cwiseInverse", &Type::cwiseInverse)
  136. .def("cwiseMin", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseMin(m2); })
  137. .def("cwiseMax", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseMax(m2); })
  138. .def("cwiseMin", [](const Type &m1, Scalar s) -> Type { return m1.cwiseMin(s); })
  139. .def("cwiseMax", [](const Type &m1, Scalar s) -> Type { return m1.cwiseMax(s); })
  140. .def("cwiseProduct", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseProduct(m2); })
  141. .def("cwiseQuotient", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseQuotient(m2); })
  142. /* Row and column-wise operations */
  143. .def("rowwiseSet", [](Type &m, const Type &m2) {return Type(m.rowwise() = Eigen::Matrix<Scalar, 1, Eigen::Dynamic>(m2));} )
  144. .def("rowwiseSum", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().sum());} )
  145. .def("rowwiseProd", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().prod());} )
  146. .def("rowwiseMean", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().mean());} )
  147. .def("rowwiseNorm", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().norm());} )
  148. .def("rowwiseNormalized", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().normalized());} )
  149. .def("rowwiseMinCoeff", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().minCoeff());} )
  150. .def("rowwiseMaxCoeff", [](const Type &m) {return Type(m.rowwise().maxCoeff());} )
  151. .def("colwiseSet", [](Type &m, const Type &m2) {return Type(m.colwise() = Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1>(m2));} )
  152. .def("colwiseSum", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().sum());} )
  153. .def("colwiseProd", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().prod());} )
  154. .def("colwiseMean", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().mean());} )
  155. .def("colwiseNorm", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().norm());} )
  156. .def("colwiseMinCoeff", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().minCoeff());} )
  157. .def("colwiseMaxCoeff", [](const Type &m) {return Type(m.colwise().maxCoeff());} )
  158. .def("replicate", [](const Type &m, const int& r, const int& c) {return Type(m.replicate(r,c));} )
  159. .def("asDiagonal", [](const Type &m) {return Eigen::DiagonalMatrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(m.asDiagonal());} )
  160. .def("sparseView", [](Type &m) { return Eigen::SparseMatrix<Scalar>(m.sparseView()); })
  161. /* Arithmetic operators (def_cast forcefully casts the result back to a
  162. Type to avoid type issues with Eigen's crazy expression templates) */
  163. .def_cast(-py::self)
  164. .def_cast(py::self + py::self)
  165. .def_cast(py::self - py::self)
  166. .def_cast(py::self * py::self)
  167. // .def_cast(py::self - Scalar())
  168. // .def_cast(py::self * Scalar())
  169. // .def_cast(py::self / Scalar())
  170. .def("__mul__", []
  171. (const Type &a, const Scalar& b)
  172. {
  173. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a * b);
  174. })
  175. .def("__rmul__", [](const Type& a, const Scalar& b)
  176. {
  177. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b * a);
  178. })
  179. .def("__add__", []
  180. (const Type &a, const Scalar& b)
  181. {
  182. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a.array() + b);
  183. })
  184. .def("__radd__", [](const Type& a, const Scalar& b)
  185. {
  186. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b + a.array());
  187. })
  188. .def("__sub__", []
  189. (const Type &a, const Scalar& b)
  190. {
  191. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a.array() - b);
  192. })
  193. .def("__rsub__", [](const Type& a, const Scalar& b)
  194. {
  195. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b - a.array());
  196. })
  197. .def("__div__", []
  198. (const Type &a, const Scalar& b)
  199. {
  200. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a / b);
  201. })
  202. .def("__truediv__", []
  203. (const Type &a, const Scalar& b)
  204. {
  205. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a / b);
  206. })
  207. /* Arithmetic in-place operators */
  208. .def_cast(py::self += py::self)
  209. .def_cast(py::self -= py::self)
  210. .def_cast(py::self *= py::self)
  211. .def_cast(py::self *= Scalar())
  212. .def_cast(py::self /= Scalar())
  213. /* Comparison operators */
  214. .def(py::self == py::self)
  215. .def(py::self != py::self)
  216. .def("__lt__", []
  217. (const Type &a, const Scalar& b) -> Eigen::Matrix<bool,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>
  218. {
  219. return Eigen::Matrix<bool, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>(a.array() < b);
  220. })
  221. .def("__gt__", []
  222. (const Type &a, const Scalar& b) -> Eigen::Matrix<bool,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>
  223. {
  224. return Eigen::Matrix<bool, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>(a.array() > b);
  225. })
  226. .def("__le__", []
  227. (const Type &a, const Scalar& b) -> Eigen::Matrix<bool,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>
  228. {
  229. return Eigen::Matrix<bool, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>(a.array() <= b);
  230. })
  231. .def("__ge__", []
  232. (const Type &a, const Scalar& b) -> Eigen::Matrix<bool,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>
  233. {
  234. return Eigen::Matrix<bool, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>(a.array() >= b);
  235. })
  236. .def("transposeInPlace", [](Type &m) { m.transposeInPlace(); })
  237. /* Other transformations */
  238. .def("transpose", [](Type &m) -> Type { return m.transpose(); })
  239. /* Python protocol implementations */
  240. .def("__repr__", [](const Type &v) {
  241. std::ostringstream oss;
  242. oss << v;
  243. return oss.str();
  244. })
  245. .def("__getitem__", [](const Type &m, std::pair<size_t, size_t> i) {
  246. if (i.first >= (size_t) m.rows() || i.second >= (size_t) m.cols())
  247. throw py::index_error();
  248. return m(i.first, i.second);
  249. })
  250. .def("__setitem__", [](Type &m, std::pair<size_t, size_t> i, Scalar v) {
  251. if (i.first >= (size_t) m.rows() || i.second >= (size_t) m.cols())
  252. throw py::index_error();
  253. m(i.first, i.second) = v;
  254. })
  255. .def("__getitem__", [](const Type &m, size_t i) {
  256. if (i >= (size_t) m.size())
  257. throw py::index_error();
  258. return m(i);
  259. })
  260. .def("__setitem__", [](Type &m, size_t i, Scalar v) {
  261. if (i >= (size_t) m.size())
  262. throw py::index_error();
  263. m(i) = v;
  264. })
  265. /* Buffer access for interacting with NumPy */
  266. .def_buffer([](Type &m) -> py::buffer_info {
  267. return py::buffer_info(
  268. m.data(), /* Pointer to buffer */
  269. sizeof(Scalar), /* Size of one scalar */
  270. /* Python struct-style format descriptor */
  271. py::format_descriptor<Scalar>::value(),
  272. 2, /* Number of dimensions */
  273. { (size_t) m.rows(), /* Buffer dimensions */
  274. (size_t) m.cols() },
  275. { sizeof(Scalar), /* Strides (in bytes) for each index */
  276. sizeof(Scalar) * m.rows() }
  277. );
  278. })
  279. /* Static initializers */
  280. .def_static("Zero", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Zero(n, m)); })
  281. .def_static("Random", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Random(n, m)); })
  282. .def_static("Ones", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Ones(n, m)); })
  283. .def_static("Constant", [](size_t n, size_t m, Scalar value) { return Type(Type::Constant(n, m, value)); })
  284. .def_static("Identity", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Identity(n, m)); })
  285. .def("MapMatrix", [](const Type& m, size_t r, size_t c)
  286. {
  287. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(Eigen::Map<const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>>(m.data(),r,c));
  288. })
  289. .def("copy", [](const Type &m) { return Type(m); })
  290. ;
  291. return matrix;
  292. }
  293. /// Creates Python bindings for a dynamic Eigen sparse order-2 tensor (i.e. a matrix)
  294. template <typename Type>
  295. py::class_<Type> bind_eigen_sparse_2(py::module &m, const char *name,
  296. py::object parent = py::object()) {
  297. typedef typename Type::Scalar Scalar;
  298. /* Many Eigen functions are templated and can't easily be referenced using
  299. a function pointer, thus a big portion of the binding code below
  300. instantiates Eigen code using small anonymous wrapper functions */
  301. py::class_<Type> matrix(m, name, parent);
  302. matrix
  303. /* Constructors */
  304. .def(py::init<>())
  305. .def(py::init<size_t, size_t>())
  306. // .def("__init__", [](Type &m, Scalar f) {
  307. // new (&m) Type(1, 1);
  308. // m(0, 0) = f;
  309. // })
  310. // .def("__init__", [](Type &m, py::buffer b) {
  311. // py::buffer_info info = b.request();
  312. // if (info.format != py::format_descriptor<Scalar>::value())
  313. // throw std::runtime_error("Incompatible buffer format!");
  314. // if (info.ndim == 1) {
  315. // new (&m) Type(info.shape[0], 1);
  316. // memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  317. // } else if (info.ndim == 2) {
  318. // if (info.strides[0] == sizeof(Scalar)) {
  319. // new (&m) Type(info.shape[0], info.shape[1]);
  320. // memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  321. // } else {
  322. // new (&m) Type(info.shape[1], info.shape[0]);
  323. // memcpy(m.data(), info.ptr, sizeof(Scalar) * m.size());
  324. // m.transposeInPlace();
  325. // }
  326. // } else {
  327. // throw std::runtime_error("Incompatible buffer dimension!");
  328. // }
  329. // })
  330. /* Size query functions */
  331. .def("size", [](const Type &m) { return m.size(); })
  332. .def("cols", [](const Type &m) { return m.cols(); })
  333. .def("rows", [](const Type &m) { return m.rows(); })
  334. .def("shape", [](const Type &m) { return std::tuple<int,int>(m.rows(), m.cols()); })
  335. /* Initialization */
  336. .def("setZero", [](Type &m) { m.setZero(); })
  337. .def("setIdentity", [](Type &m) { m.setIdentity(); })
  338. .def("transpose", [](Type &m) { return Type(m.transpose()); })
  339. .def("norm", [](Type &m) { return m.norm(); })
  340. /* Resizing */
  341. // .def("resize", [](Type &m, size_t s0, size_t s1) { m.resize(s0, s1); })
  342. // .def("resizeLike", [](Type &m, const Type &m2) { m.resizeLike(m2); })
  343. // .def("conservativeResize", [](Type &m, size_t s0, size_t s1) { m.conservativeResize(s0, s1); })
  344. /* Component-wise operations */
  345. // .def("cwiseAbs", &Type::cwiseAbs)
  346. // .def("cwiseAbs2", &Type::cwiseAbs2)
  347. // .def("cwiseSqrt", &Type::cwiseSqrt)
  348. // .def("cwiseInverse", &Type::cwiseInverse)
  349. // .def("cwiseMin", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseMin(m2); })
  350. // .def("cwiseMax", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseMax(m2); })
  351. // .def("cwiseMin", [](const Type &m1, Scalar s) -> Type { return m1.cwiseMin(s); })
  352. // .def("cwiseMax", [](const Type &m1, Scalar s) -> Type { return m1.cwiseMax(s); })
  353. // .def("cwiseProduct", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseProduct(m2); })
  354. // .def("cwiseQuotient", [](const Type &m1, const Type &m2) -> Type { return m1.cwiseQuotient(m2); })
  355. /* Arithmetic operators (def_cast forcefully casts the result back to a
  356. Type to avoid type issues with Eigen's crazy expression templates) */
  357. .def_cast(-py::self)
  358. .def_cast(py::self + py::self)
  359. .def_cast(py::self - py::self)
  360. .def_cast(py::self * py::self)
  361. .def_cast(py::self * Scalar())
  362. .def_cast(Scalar() * py::self)
  363. // Special case, sparse * dense produces a dense matrix
  364. // .def("__mul__", []
  365. // (const Type &a, const Scalar& b)
  366. // {
  367. // return Type(a * b);
  368. // })
  369. // .def("__rmul__", [](const Type& a, const Scalar& b)
  370. // {
  371. // return Type(b * a);
  372. // })
  373. .def("__mul__", []
  374. (const Type &a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  375. {
  376. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a * b);
  377. })
  378. .def("__rmul__", [](const Type& a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  379. {
  380. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b * a);
  381. })
  382. .def("__mul__", []
  383. (const Type &a, const Eigen::DiagonalMatrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  384. {
  385. return Type(a * b);
  386. })
  387. .def("__rmul__", [](const Type& a, const Eigen::DiagonalMatrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  388. {
  389. return Type(b * a);
  390. })
  391. //.def(py::self * Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>())
  392. // .def_cast(py::self / Scalar())
  393. /* Arithmetic in-place operators */
  394. // .def_cast(py::self += py::self)
  395. // .def_cast(py::self -= py::self)
  396. // .def_cast(py::self *= py::self)
  397. // .def_cast(py::self *= Scalar())
  398. // .def_cast(py::self /= Scalar())
  399. /* Comparison operators */
  400. // .def(py::self == py::self)
  401. // .def(py::self != py::self)
  402. // .def("transposeInPlace", [](Type &m) { m.transposeInPlace(); })
  403. // /* Other transformations */
  404. // .def("transpose", [](Type &m) -> Type { return m.transpose(); })
  405. /* Python protocol implementations */
  406. .def("__repr__", [](const Type &v) {
  407. std::ostringstream oss;
  408. oss << v;
  409. return oss.str();
  410. })
  411. /* Static initializers */
  412. // .def_static("Zero", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Zero(n, m)); })
  413. // .def_static("Ones", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Ones(n, m)); })
  414. // .def_static("Constant", [](size_t n, size_t m, Scalar value) { return Type(Type::Constant(n, m, value)); })
  415. // .def_static("Identity", [](size_t n, size_t m) { return Type(Type::Identity(n, m)); })
  416. .def("toCOO",[](const Type& m)
  417. {
  418. Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> t(m.nonZeros(),3);
  419. int count = 0;
  420. for (int k=0; k<m.outerSize(); ++k)
  421. for (typename Type::InnerIterator it(m,k); it; ++it)
  422. t.row(count++) << it.row(), it.col(), it.value();
  423. return t;
  424. })
  425. .def("fromCOO",[](Type& m, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& t, int rows, int cols)
  426. {
  427. typedef Eigen::Triplet<Scalar> T;
  428. std::vector<T> tripletList;
  429. tripletList.reserve(t.rows());
  430. for(unsigned i=0;i<t.rows();++i)
  431. tripletList.push_back(T(round(t(i,0)),round(t(i,1)),t(i,2)));
  432. if (rows == -1)
  433. rows = t.col(0).maxCoeff()+1;
  434. if (cols == -1)
  435. cols = t.col(1).maxCoeff()+1;
  436. m.resize(rows,cols);
  437. m.setFromTriplets(tripletList.begin(), tripletList.end());
  438. }, py::arg("t"), py::arg("rows") = -1, py::arg("cols") = -1)
  439. .def("insert",[](Type& m, const int row, const int col, const Scalar value)
  440. {
  441. return m.insert(row,col) = value;
  442. }, py::arg("row"), py::arg("col"), py::arg("value"))
  443. .def("makeCompressed",[](Type& m)
  444. {
  445. return m.makeCompressed();
  446. })
  447. .def("diagonal", [](const Type &m) {return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(m.diagonal());} )
  448. ;
  449. return matrix;
  450. }
  451. /// Creates Python bindings for a diagonal Eigen sparse order-2 tensor (i.e. a matrix)
  452. template <typename Type>
  453. py::class_<Type> bind_eigen_diagonal_2(py::module &m, const char *name,
  454. py::object parent = py::object()) {
  455. typedef typename Type::Scalar Scalar;
  456. /* Many Eigen functions are templated and can't easily be referenced using
  457. a function pointer, thus a big portion of the binding code below
  458. instantiates Eigen code using small anonymous wrapper functions */
  459. py::class_<Type> matrix(m, name, parent);
  460. matrix
  461. /* Constructors */
  462. .def(py::init<>())
  463. //.def(py::init<size_t, size_t>())
  464. /* Size query functions */
  465. .def("size", [](const Type &m) { return m.size(); })
  466. .def("cols", [](const Type &m) { return m.cols(); })
  467. .def("rows", [](const Type &m) { return m.rows(); })
  468. .def("shape", [](const Type &m) { return std::tuple<int,int>(m.rows(), m.cols()); })
  469. /* Initialization */
  470. .def("setZero", [](Type &m) { m.setZero(); })
  471. .def("setIdentity", [](Type &m) { m.setIdentity(); })
  472. /* Arithmetic operators (def_cast forcefully casts the result back to a
  473. Type to avoid type issues with Eigen's crazy expression templates) */
  474. // .def_cast(-py::self)
  475. // .def_cast(py::self + py::self)
  476. // .def_cast(py::self - py::self)
  477. // .def_cast(py::self * py::self)
  478. .def_cast(py::self * Scalar())
  479. .def_cast(Scalar() * py::self)
  480. // // Special case, sparse * dense produces a dense matrix
  481. // .def("__mul__", []
  482. // (const Type &a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  483. // {
  484. // return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a * b);
  485. // })
  486. // .def("__rmul__", [](const Type& a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  487. // {
  488. // return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b * a);
  489. // })
  490. .def("__mul__", []
  491. (const Type &a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  492. {
  493. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(a * b);
  494. })
  495. .def("__rmul__", [](const Type& a, const Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>& b)
  496. {
  497. return Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic>(b * a);
  498. })
  499. .def("__mul__", []
  500. (const Type &a, const Eigen::SparseMatrix<Scalar>& b)
  501. {
  502. return Eigen::SparseMatrix<Scalar>(a * b);
  503. })
  504. .def("__rmul__", [](const Type& a, const Eigen::SparseMatrix<Scalar>& b)
  505. {
  506. return Eigen::SparseMatrix<Scalar>(b * a);
  507. })
  508. /* Python protocol implementations */
  509. .def("__repr__", [](const Type &/*v*/) {
  510. std::ostringstream oss;
  511. oss << "<< operator undefined for diagonal matrices";
  512. return oss.str();
  513. })
  514. /* Other transformations */
  515. ;
  516. return matrix;
  517. }
  518. void python_export_vector(py::module &m) {
  519. py::module me = m.def_submodule(
  520. "eigen", "Wrappers for Eigen types");
  521. /* Bindings for VectorXd */
  522. // bind_eigen_1<Eigen::VectorXd> (me, "VectorXd");
  523. // py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::VectorXd>();
  524. // py::implicitly_convertible<double, Eigen::VectorXd>();
  525. /* Bindings for VectorXi */
  526. // bind_eigen_1<Eigen::VectorXi> (me, "VectorXi");
  527. // py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::VectorXi>();
  528. // py::implicitly_convertible<double, Eigen::VectorXi>();
  529. /* Bindings for MatrixXd */
  530. bind_eigen_2<Eigen::MatrixXd> (me, "MatrixXd");
  531. //py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::MatrixXd>();
  532. //py::implicitly_convertible<double, Eigen::MatrixXd>();
  533. /* Bindings for MatrixXi */
  534. bind_eigen_2<Eigen::MatrixXi> (me, "MatrixXi");
  535. // py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::MatrixXi>();
  536. //py::implicitly_convertible<double, Eigen::MatrixXi>();
  537. /* Bindings for MatrixXb */
  538. bind_eigen_2<Eigen::Matrix<bool,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> > (me, "MatrixXb");
  539. /* Bindings for MatrixXuc */
  540. bind_eigen_2<Eigen::Matrix<unsigned char,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> > (me, "MatrixXuc");
  541. // py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::Matrix<unsigned char,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> >();
  542. // py::implicitly_convertible<double, Eigen::Matrix<unsigned char,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> >();
  543. // /* Bindings for Vector3d */
  544. // auto vector3 = bind_eigen_1_3<Eigen::Vector3d>(me, "Vector3d");
  545. // vector3
  546. // .def("norm", [](const Eigen::Vector3d &v) { return v.norm(); })
  547. // .def("squaredNorm", [](const Eigen::Vector3d &v) { return v.squaredNorm(); })
  548. // .def("normalize", [](Eigen::Vector3d &v) { v.normalize(); })
  549. // .def("normalized", [](const Eigen::Vector3d &v) -> Eigen::Vector3d { return v.normalized(); })
  550. // .def("dot", [](const Eigen::Vector3d &v1, const Eigen::Vector3d &v2) { return v1.dot(v2); })
  551. // .def("cross", [](const Eigen::Vector3d &v1, const Eigen::Vector3d &v2) -> Eigen::Vector3d { return v1.cross(v2); })
  552. // .def_property("x", [](const Eigen::Vector3d &v) -> double { return v.x(); },
  553. // [](Eigen::Vector3d &v, double x) { v.x() = x; }, "X coordinate")
  554. // .def_property("y", [](const Eigen::Vector3d &v) -> double { return v.y(); },
  555. // [](Eigen::Vector3d &v, double y) { v.y() = y; }, "Y coordinate")
  556. // .def_property("z", [](const Eigen::Vector3d &v) -> double { return v.z(); },
  557. // [](Eigen::Vector3d &v, double z) { v.z() = z; }, "Z coordinate");
  558. //
  559. // py::implicitly_convertible<py::buffer, Eigen::Vector3d>();
  560. // py::implicitly_convertible<double, Eigen::Vector3d>();
  561. /* Bindings for SparseMatrix<double> */
  562. bind_eigen_sparse_2< Eigen::SparseMatrix<double> > (me, "SparseMatrixd");
  563. /* Bindings for SparseMatrix<int> */
  564. bind_eigen_sparse_2< Eigen::SparseMatrix<int> > (me, "SparseMatrixi");
  565. /* Bindings for DiagonalMatrix<double> */
  566. bind_eigen_diagonal_2< Eigen::DiagonalMatrix<double,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> > (me, "DiagonalMatrixd");
  567. /* Bindings for DiagonalMatrix<int> */
  568. bind_eigen_diagonal_2< Eigen::DiagonalMatrix<int,Eigen::Dynamic,Eigen::Dynamic> > (me, "DiagonalMatrixi");
  569. /* Bindings for SimplicialLLT*/
  570. py::class_<Eigen::SimplicialLLT<Eigen::SparseMatrix<double > >> simpliciallltsparse(me, "SimplicialLLTsparse");
  571. simpliciallltsparse
  572. .def(py::init<>())
  573. .def(py::init<Eigen::SparseMatrix<double>>())
  574. .def("info",[](const Eigen::SimplicialLLT<Eigen::SparseMatrix<double > >& s)
  575. {
  576. if (s.info() == Eigen::Success)
  577. return "Success";
  578. else
  579. return "Numerical Issue";
  580. })
  581. .def("analyzePattern",[](Eigen::SimplicialLLT<Eigen::SparseMatrix<double > >& s, const Eigen::SparseMatrix<double>& a) { return s.analyzePattern(a); })
  582. .def("factorize",[](Eigen::SimplicialLLT<Eigen::SparseMatrix<double > >& s, const Eigen::SparseMatrix<double>& a) { return s.factorize(a); })
  583. .def("solve",[](const Eigen::SimplicialLLT<Eigen::SparseMatrix<double > >& s, const Eigen::MatrixXd& rhs) { return Eigen::MatrixXd(s.solve(rhs)); })
  584. ;
  585. /* Bindings for Quaterniond*/
  586. //py::class_<Eigen::Quaterniond > quaterniond(me, "Quaterniond");
  587. //
  588. // quaterniond
  589. // .def(py::init<>())
  590. // .def(py::init<double, double, double, double>())
  591. // ;
  592. }