Stan Math Library  2.15.0
reverse mode automatic differentiation
trace_quad_form.hpp
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1 #ifndef STAN_MATH_REV_MAT_FUN_TRACE_QUAD_FORM_HPP
2 #define STAN_MATH_REV_MAT_FUN_TRACE_QUAD_FORM_HPP
3 
4 #include <boost/utility/enable_if.hpp>
5 #include <boost/type_traits.hpp>
6 #include <stan/math/rev/core.hpp>
15 
16 namespace stan {
17  namespace math {
18  namespace {
19  template <typename TA, int RA, int CA, typename TB, int RB, int CB>
20  class trace_quad_form_vari_alloc : public chainable_alloc {
21  public:
22  trace_quad_form_vari_alloc(const Eigen::Matrix<TA, RA, CA>& A,
23  const Eigen::Matrix<TB, RB, CB>& B)
24  : A_(A), B_(B)
25  { }
26 
27  double compute() {
28  return trace_quad_form(value_of(A_),
29  value_of(B_));
30  }
31 
32  Eigen::Matrix<TA, RA, CA> A_;
33  Eigen::Matrix<TB, RB, CB> B_;
34  };
35 
36  template <typename TA, int RA, int CA, typename TB, int RB, int CB>
37  class trace_quad_form_vari : public vari {
38  protected:
39  static inline void chainA(Eigen::Matrix<double, RA, CA>& A,
40  const Eigen::Matrix<double, RB, CB>& Bd,
41  double adjC) {}
42  static inline void chainB(Eigen::Matrix<double, RB, CB>& B,
43  const Eigen::Matrix<double, RA, CA>& Ad,
44  const Eigen::Matrix<double, RB, CB>& Bd,
45  double adjC) {}
46 
47  static inline void chainA(Eigen::Matrix<var, RA, CA>& A,
48  const Eigen::Matrix<double, RB, CB>& Bd,
49  double adjC) {
50  Eigen::Matrix<double, RA, CA> adjA(adjC*Bd*Bd.transpose());
51  for (int j = 0; j < A.cols(); j++)
52  for (int i = 0; i < A.rows(); i++)
53  A(i, j).vi_->adj_ += adjA(i, j);
54  }
55  static inline void chainB(Eigen::Matrix<var, RB, CB>& B,
56  const Eigen::Matrix<double, RA, CA>& Ad,
57  const Eigen::Matrix<double, RB, CB>& Bd,
58  double adjC) {
59  Eigen::Matrix<double, RA, CA> adjB(adjC*(Ad + Ad.transpose())*Bd);
60  for (int j = 0; j < B.cols(); j++)
61  for (int i = 0; i < B.rows(); i++)
62  B(i, j).vi_->adj_ += adjB(i, j);
63  }
64 
65  inline void chainAB(Eigen::Matrix<TA, RA, CA>& A,
66  Eigen::Matrix<TB, RB, CB>& B,
67  const Eigen::Matrix<double, RA, CA>& Ad,
68  const Eigen::Matrix<double, RB, CB>& Bd,
69  double adjC) {
70  chainA(A, Bd, adjC);
71  chainB(B, Ad, Bd, adjC);
72  }
73 
74  public:
75  explicit
76  trace_quad_form_vari
77  (trace_quad_form_vari_alloc<TA, RA, CA, TB, RB, CB> *impl)
78  : vari(impl->compute()), impl_(impl) { }
79 
80  virtual void chain() {
81  chainAB(impl_->A_, impl_->B_,
82  value_of(impl_->A_), value_of(impl_->B_),
83  adj_);
84  }
85 
86  trace_quad_form_vari_alloc<TA, RA, CA, TB, RB, CB> *impl_;
87  };
88  }
89 
90  template <typename TA, int RA, int CA, typename TB, int RB, int CB>
91  inline typename
92  boost::enable_if_c< boost::is_same<TA, var>::value ||
93  boost::is_same<TB, var>::value,
94  var >::type
95  trace_quad_form(const Eigen::Matrix<TA, RA, CA>& A,
96  const Eigen::Matrix<TB, RB, CB>& B) {
97  check_square("trace_quad_form", "A", A);
98  check_multiplicable("trace_quad_form",
99  "A", A,
100  "B", B);
101 
102  trace_quad_form_vari_alloc<TA, RA, CA, TB, RB, CB> *baseVari
103  = new trace_quad_form_vari_alloc<TA, RA, CA, TB, RB, CB>(A, B);
104 
105  return var(new trace_quad_form_vari<TA, RA, CA, TB, RB, CB>(baseVari));
106  }
107 
108  }
109 }
110 #endif
fvar< T > trace_quad_form(const Eigen::Matrix< fvar< T >, RA, CA > &A, const Eigen::Matrix< fvar< T >, RB, CB > &B)
T value_of(const fvar< T > &v)
Return the value of the specified variable.
Definition: value_of.hpp:16
Independent (input) and dependent (output) variables for gradients.
Definition: var.hpp:30
Eigen::Matrix< TA, RA, CA > A_
Eigen::Matrix< TB, RB, CB > B_
void check_multiplicable(const char *function, const char *name1, const T1 &y1, const char *name2, const T2 &y2)
Check if the matrices can be multiplied.
void check_square(const char *function, const char *name, const Eigen::Matrix< T_y, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic > &y)
Check if the specified matrix is square.
trace_quad_form_vari_alloc< TA, RA, CA, TB, RB, CB > * impl_

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