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matrix_inverse算子的golden代码 #830
dx创建于 7月7日
matrix_inverse算子的golden代码 #830
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| 2 | - * Copyright (c) 2025 Huawei Technologies Co., Ltd. | 2 | + * Copyright (c) 2025-2026 Huawei Technologies Co., Ltd. |
| 3 | * This program is free software, you can redistribute it and/or modify it under the terms and conditions of | 3 | * This program is free software, you can redistribute it and/or modify it under the terms and conditions of |
S | |||
| 4 | * CANN Open Software License Agreement Version 2.0 (the "License"). | 4 | * CANN Open Software License Agreement Version 2.0 (the "License"). |
| 5 | * Please refer to the License for details. You may not use this file except in compliance with the License. | 5 | * Please refer to the License for details. You may not use this file except in compliance with the License. |
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| 2 | + * Copyright (c) 2026 Huawei Technologies Co., Ltd. | ||||||||||||
| 3 | + * This program is free software, you can redistribute it and/or modify it under the terms and conditions of | ||||||||||||
| 4 | + * CANN Open Software License Agreement Version 2.0 (the "License"). | ||||||||||||
| 5 | + * Please refer to the License for details. You may not use this file except in compliance with the License. | ||||||||||||
| 6 | + * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ON AN "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OF ANY KIND, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, | ||||||||||||
| 7 | + * INCLUDING BUT NOT LIMITED TO NON-INFRINGEMENT, MERCHANTABILITY, OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. | ||||||||||||
| 8 | + * See LICENSE in the root of the software repository for the full text of the License. | ||||||||||||
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🟠 High Priority 变更行:第 25、77、157 行使用了 失败模式:编译错误 —— 建议:在现有头文件包含之后添加 改动建议
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| 18 | + | ||||||||||||
| 19 | + | ||||||||||||
| 20 | +namespace Catlass::golden { | ||||||||||||
| 21 | + | ||||||||||||
| 22 | +// Row-major LU decomposition with partial pivoting (analogous to LAPACK sgetrf). | ||||||||||||
| 23 | +// A is N x N in row-major; ipiv receives pivot indices (0-based). | ||||||||||||
| 24 | +// Returns 0 on success, or the row index (+1) where a zero pivot was encountered. | ||||||||||||
| 25 | +template <class Element> | ||||||||||||
| 26 | +int SgetrfRowMajor(int N, std::vector<Element>& A, std::vector<int32_t>& ipiv) | ||||||||||||
| 27 | +{ | ||||||||||||
| 28 | + ipiv.resize(N); | ||||||||||||
| 29 | + | ||||||||||||
| 30 | + // Pivot magnitude below this threshold is treated as zero (numerically singular). | ||||||||||||
| 31 | + constexpr Element kPivotThreshold = Element(64) * std::numeric_limits<Element>::epsilon(); | ||||||||||||
| 32 | + | ||||||||||||
| 33 | + for (int k = 0; k < N; ++k) { | ||||||||||||
| 34 | + // Find pivot | ||||||||||||
| 35 | + Element maxVal = std::fabs(A[k * N + k]); | ||||||||||||
| 36 | + int maxRow = k; | ||||||||||||
| 37 | + for (int i = k + 1; i < N; ++i) { | ||||||||||||
| 38 | + Element absVal = std::fabs(A[i * N + k]); | ||||||||||||
| 39 | + if (absVal > maxVal) { | ||||||||||||
| 40 | + maxVal = absVal; | ||||||||||||
| 41 | + maxRow = i; | ||||||||||||
| 42 | + } | ||||||||||||
| 43 | + } | ||||||||||||
| 44 | + ipiv[k] = maxRow; | ||||||||||||
| 45 | + | ||||||||||||
| 46 | + if (maxVal <= kPivotThreshold) { | ||||||||||||
| 47 | + // Numerically singular matrix | ||||||||||||
| 48 | + return k + 1; // 1-based info | ||||||||||||
| 49 | + } | ||||||||||||
| 50 | + | ||||||||||||
| 51 | + // Swap rows k and maxRow | ||||||||||||
| 52 | + if (maxRow != k) { | ||||||||||||
| 53 | + for (int j = 0; j < N; ++j) { | ||||||||||||
| 54 | + std::swap(A[k * N + j], A[maxRow * N + j]); | ||||||||||||
| 55 | + } | ||||||||||||
| 56 | + } | ||||||||||||
| 57 | + | ||||||||||||
| 58 | + // Compute multipliers and update trailing submatrix | ||||||||||||
| 59 | + Element invPivot = Element(1) / A[k * N + k]; | ||||||||||||
| 60 | + for (int i = k + 1; i < N; ++i) { | ||||||||||||
| 61 | + A[i * N + k] *= invPivot; // store L factor | ||||||||||||
| 62 | + Element factor = A[i * N + k]; | ||||||||||||
| 63 | + for (int j = k + 1; j < N; ++j) { | ||||||||||||
| 64 | + A[i * N + j] -= factor * A[k * N + j]; | ||||||||||||
| 65 | + } | ||||||||||||
| 66 | + } | ||||||||||||
| 67 | + } | ||||||||||||
| 68 | + | ||||||||||||
| 69 | + return 0; | ||||||||||||
| 70 | +} | ||||||||||||
| 71 | + | ||||||||||||
| 72 | +// Solve A * X = B using LU factors and pivot info from SgetrfRowMajor. | ||||||||||||
| 73 | +// A contains LU factors (unit lower L, upper U) in row-major. | ||||||||||||
| 74 | +// B is N x nrhs in row-major; result overwrites B. | ||||||||||||
| 75 | +// Returns 0 on success, or -1 if `trans` is a null pointer (invalid argument). | ||||||||||||
| 76 | +template <class Element> | ||||||||||||
| 77 | +int SgetrsRowMajor( | ||||||||||||
| 78 | + const char* trans, int N, int nrhs, const std::vector<Element>& A, const std::vector<int32_t>& ipiv, | ||||||||||||
| 79 | + std::vector<Element>& B) | ||||||||||||
| 80 | +{ | ||||||||||||
| 81 | + // Runtime error handling: a null `trans` is an invalid argument and must be | ||||||||||||
| 82 | + // rejected explicitly (not via assert, which is stripped in release builds). | ||||||||||||
| 83 | + if (trans == nullptr) { | ||||||||||||
| 84 | + return -1; | ||||||||||||
| 85 | + } | ||||||||||||
| 86 | + bool notrans = (trans[0] == 'N' || trans[0] == 'n'); | ||||||||||||
| 87 | + | ||||||||||||
| 88 | + if (notrans) { | ||||||||||||
| 89 | + // Solve A * X = B | ||||||||||||
| 90 | + // Step 1: Apply pivots to B (P * B) | ||||||||||||
| 91 | + for (int k = 0; k < N; ++k) { | ||||||||||||
| 92 | + int pivRow = ipiv[k]; | ||||||||||||
| 93 | + if (pivRow != k) { | ||||||||||||
| 94 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 95 | + std::swap(B[k * nrhs + j], B[pivRow * nrhs + j]); | ||||||||||||
| 96 | + } | ||||||||||||
| 97 | + } | ||||||||||||
| 98 | + } | ||||||||||||
| 99 | + | ||||||||||||
| 100 | + // Step 2: Forward substitution L * Y = B (L is unit lower triangular) | ||||||||||||
| 101 | + for (int k = 0; k < N; ++k) { | ||||||||||||
| 102 | + for (int i = k + 1; i < N; ++i) { | ||||||||||||
| 103 | + Element factor = A[i * N + k]; | ||||||||||||
| 104 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 105 | + B[i * nrhs + j] -= factor * B[k * nrhs + j]; | ||||||||||||
| 106 | + } | ||||||||||||
| 107 | + } | ||||||||||||
| 108 | + } | ||||||||||||
| 109 | + | ||||||||||||
| 110 | + // Step 3: Back substitution U * X = Y | ||||||||||||
| 111 | + for (int k = N - 1; k >= 0; --k) { | ||||||||||||
| 112 | + Element invDiag = Element(1) / A[k * N + k]; | ||||||||||||
| 113 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 114 | + B[k * nrhs + j] *= invDiag; | ||||||||||||
| 115 | + } | ||||||||||||
| 116 | + for (int i = 0; i < k; ++i) { | ||||||||||||
| 117 | + Element factor = A[i * N + k]; | ||||||||||||
| 118 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 119 | + B[i * nrhs + j] -= factor * B[k * nrhs + j]; | ||||||||||||
| 120 | + } | ||||||||||||
| 121 | + } | ||||||||||||
| 122 | + } | ||||||||||||
| 123 | + } else { | ||||||||||||
| 124 | + // Solve A^T * X = B (unused for inverse, but included for completeness) | ||||||||||||
| 125 | + // Step 1: Forward with U^T | ||||||||||||
| 126 | + for (int k = 0; k < N; ++k) { | ||||||||||||
| 127 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 128 | + for (int i = 0; i < k; ++i) { | ||||||||||||
| 129 | + B[k * nrhs + j] -= A[i * N + k] * B[i * nrhs + j]; | ||||||||||||
| 130 | + } | ||||||||||||
| 131 | + B[k * nrhs + j] /= A[k * N + k]; | ||||||||||||
| 132 | + } | ||||||||||||
| 133 | + } | ||||||||||||
| 134 | + | ||||||||||||
| 135 | + // Step 2: Backward with L^T | ||||||||||||
| 136 | + for (int k = N - 1; k >= 0; --k) { | ||||||||||||
| 137 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 138 | + for (int i = k + 1; i < N; ++i) { | ||||||||||||
| 139 | + B[k * nrhs + j] -= A[i * N + k] * B[i * nrhs + j]; | ||||||||||||
| 140 | + } | ||||||||||||
| 141 | + } | ||||||||||||
| 142 | + } | ||||||||||||
| 143 | + | ||||||||||||
| 144 | + // Step 3: Apply inverse pivots | ||||||||||||
| 145 | + for (int k = N - 1; k >= 0; --k) { | ||||||||||||
| 146 | + int pivRow = ipiv[k]; | ||||||||||||
| 147 | + if (pivRow != k) { | ||||||||||||
| 148 | + for (int j = 0; j < nrhs; ++j) { | ||||||||||||
| 149 | + std::swap(B[k * nrhs + j], B[pivRow * nrhs + j]); | ||||||||||||
| 150 | + } | ||||||||||||
| 151 | + } | ||||||||||||
| 152 | + } | ||||||||||||
| 153 | + } | ||||||||||||
| 154 | + return 0; | ||||||||||||
| 155 | +} | ||||||||||||
| 156 | + | ||||||||||||
| 157 | +// Compute the inverse of an N x N matrix in row-major layout. | ||||||||||||
| 158 | +// The input matrix is overwritten with its inverse. | ||||||||||||
| 159 | +// Returns 0 on success, or a positive value if the matrix is singular. | ||||||||||||
| 160 | +template <class Element> | ||||||||||||
| 161 | +int ComputeInverseInplace(int N, std::vector<Element>& A) | ||||||||||||
| 162 | +{ | ||||||||||||
| 163 | + // Step 1: LU decomposition with partial pivoting | ||||||||||||
| 164 | + std::vector<int32_t> ipiv; | ||||||||||||
| 165 | + int info = SgetrfRowMajor(N, A, ipiv); | ||||||||||||
| 166 | + if (info != 0) { | ||||||||||||
| 167 | + return info; | ||||||||||||
| 168 | + } | ||||||||||||
| 169 | + | ||||||||||||
| 170 | + // Step 2: Form the N x N identity matrix in a work buffer | ||||||||||||
| 171 | + std::vector<Element> work(N * N, Element(0)); | ||||||||||||
| 172 | + for (int i = 0; i < N; ++i) { | ||||||||||||
| 173 | + work[i * N + i] = Element(1); | ||||||||||||
| 174 | + } | ||||||||||||
| 175 | + | ||||||||||||
| 176 | + // Step 3: Solve A * X = I => X = A^{-1} | ||||||||||||
| 177 | + int solveInfo = SgetrsRowMajor("N", N, N, A, ipiv, work); | ||||||||||||
| 178 | + if (solveInfo != 0) { | ||||||||||||
| 179 | + return solveInfo; | ||||||||||||
| 180 | + } | ||||||||||||
| 181 | + | ||||||||||||
| 182 | + // Step 4: Copy result back to A | ||||||||||||
| 183 | + A = std::move(work); | ||||||||||||
| 184 | + | ||||||||||||
| 185 | + return 0; | ||||||||||||
| 186 | +} | ||||||||||||
| 187 | + | ||||||||||||
| 188 | +} // namespace Catlass::golden | ||||||||||||
| 189 | + | ||||||||||||
| 190 | + | ||||||||||||


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