Sync public subset from Flux
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@@ -11,30 +11,47 @@
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#include "./numerics/matdiv.h"
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namespace neural_networks{
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template <typename T>
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struct Activation_Softmax{
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utils::Matrix<T> exp_values;
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utils::Matrix<T> probabilities;
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//utils::Matrix<T> exp_values;
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//utils::Matrix<T> probabilities;
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utils::Matrix<T> outputs;
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utils::Matrix<T> dinputs;
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void forward(const utils::Matrix<T>& inputs){
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// Get unnormalized probabilities
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exp_values = numerics::matexp(numerics::matsubtract(inputs, numerics::matmax(inputs, "rows"), "col"));
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utils::Matrix<T> exp_values = numerics::matexp(numerics::matsubtract(inputs, numerics::matmax(inputs, "rows"), "col"));
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// Normalize them for each sample
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probabilities = numerics::matdiv(exp_values, numerics::matsum(exp_values, "col"), "col");
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utils::Matrix<T> probabilities = numerics::matdiv(exp_values, numerics::matsum(exp_values, "col"), "col");
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outputs = probabilities;
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}
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void backward(const utils::Matrix<T>& dvalues){
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const uint64_t rows = dvalues.rows();
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const uint64_t cols = dvalues.cols();
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if ((dinputs.rows() != rows) || dinputs.cols() != cols){
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dinputs.resize(rows, cols);
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}
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for (uint64_t i = 0; i < rows; ++i){
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T dot = T{0};
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for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
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dot += outputs(i,j) * dvalues(i,j);
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}
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for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
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dinputs(i,j) = outputs(i,j) * (dvalues(i,j) - dot);
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}
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}
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}
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};
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} // end namespace neural_networks
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@@ -0,0 +1,68 @@
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#pragma once
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#include "./core/omp_config.h"
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#include "./utils/vector.h"
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#include "./utils/matrix.h"
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#include "./numerics/matmax.h"
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#include "./numerics/matsubtract.h"
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#include "./numerics/matexp.h"
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#include "./numerics/matdiv.h"
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#include "./modules/neural_networks/activation_functions/Activation_Softmax.h"
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#include "./modules/neural_networks/loss/Loss_CategoricalCrossentrophy.h"
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namespace neural_networks{
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template <typename Td, typename Ti>
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struct Activation_Softmax_Loss_CategoricalCrossentropy{
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neural_networks::Activation_Softmax<Td> activation;
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neural_networks::Loss_CategoricalCrossentrophy<Td, Ti> loss;
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//utils::Matrix<T> exp_values;
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//utils::Matrix<T> probabilities;
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utils::Matrix<Td> outputs;
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utils::Matrix<Td> dinputs;
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utils::Vector<Td> forward(const utils::Matrix<Td>& inputs, const utils::Matrix<Ti>& y_true){
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// Output layer's activation function
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activation.forward(inputs);
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// Set the output
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outputs = activation.outputs;
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// Calculate and return loss value
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Td data_loss = loss.calculate(inputs, y_true);
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return data_loss;
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}
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void backward(const utils::Matrix<Td>& dvalues, const utils::Matrix<Ti>& y_true){
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// Number of samples
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const uint64_t samples = y_true.rows();
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// If the labels are one-hot encoded,
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// turn them into discrete values
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const uint64_t rows = dvalues.rows();
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const uint64_t cols = dvalues.cols();
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if ((dinputs.rows() != rows) || dinputs.cols() != cols){
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dinputs.resize(rows, cols);
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}
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for (uint64_t i = 0; i < rows; ++i){
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Td dot = Td{0};
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||||
for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
|
||||
dot += outputs(i,j) * dvalues(i,j);
|
||||
}
|
||||
for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
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||||
dinputs(i,j) = outputs(i,j) * (dvalues(i,j) - dot);
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}
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}
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}
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};
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} // end namespace neural_networks
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@@ -13,9 +13,11 @@ namespace neural_networks{
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struct Loss{
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utils::Vector<Td> sample_losses;
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utils::Matrix<Td> dinputs;
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Td data_loss;
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virtual utils::Vector<Td> forward(const utils::Matrix<Td>& output, const utils::Matrix<Ti>& y) = 0;
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virtual void backward(const utils::Matrix<Td>& dvalues, const utils::Matrix<Ti>& y) = 0;
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||||
Td calculate(const utils::Matrix<Td>& output, const utils::Matrix<Ti>& y){
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@@ -17,6 +17,9 @@ namespace neural_networks{
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template <typename Td, typename Ti>
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struct Loss_CategoricalCrossentrophy : Loss<Td, Ti> {
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utils::Matrix<Td> dinputs;
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utils::Vector<Td> forward(const utils::Matrix<Td>& y_pred, const utils::Matrix<Ti>& y_true) override{
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utils::Vector<Td> correct_confidences(y_true.rows(), Td{0});
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@@ -48,6 +51,32 @@ namespace neural_networks{
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return negative_log_likelihoods;
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}
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void backward(const utils::Matrix<Td>& dvalues, const utils::Matrix<Ti>& y_true) override{
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// Number of samples
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const Td samples = static_cast<Td> (y_true.rows());
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// Number of labels in every sample
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// We'll use the first samle to count them
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const Ti labels = dvalues.cols();
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utils::Matrix<Ti> y_temp;
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if (y_true.cols() == 1){
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y_temp = utils::eye(labels, y_true.get_col(0));
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}else{
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y_temp = y_true;
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}
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// Calculate the gradient
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numerics::inplace_matscalar(y_temp,Ti{-1});
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dinputs = numerics::matdiv(utils::matcast<Td, Ti>(y_temp), dvalues);
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numerics::inplace_matdiv(dinputs, samples);
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}
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};
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@@ -9,6 +9,7 @@
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#include "activation_functions/Activation_ReLU.h"
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#include "activation_functions/Activation_Softmax.h"
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#include "activation_functions/Activation_Softmax_Loss_CategoricalCrossentropy.h"
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#include "loss/Loss.h" // Base
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#include "loss/Loss_CategoricalCrossentrophy.h"
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@@ -8,7 +8,6 @@
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namespace numerics{
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// ---------------- Serial baseline ----------------
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template <typename T>
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utils::Matrix<T> matdiv(const utils::Matrix<T>& A, const utils::Vector<T>& b, std::string method){
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@@ -33,6 +32,60 @@ namespace numerics{
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}
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template <typename T>
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void inplace_matdiv(utils::Matrix<T>& A, const utils::Matrix<T>& B){
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const uint64_t rows = A.rows();
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||||
const uint64_t cols = A.cols();
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if ((rows != B.rows()) || (cols != B.cols())){
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throw std::runtime_error("inplace_matdiv: rows and cols are not the same'");
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}
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||||
for (uint64_t i = 0; i < rows; ++i){
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||||
for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
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A(i,j) /= B(i,j);
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}
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}
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}
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template <typename T>
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utils::Matrix<T> matdiv(const utils::Matrix<T>& A, const utils::Matrix<T>& B){
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||||
const uint64_t rows = A.rows();
|
||||
const uint64_t cols = A.cols();
|
||||
|
||||
if ((rows != B.rows()) || (cols != B.cols())){
|
||||
throw std::runtime_error("matdiv: choose div by: 'row' or 'col'");
|
||||
}
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utils::Matrix<T> C = A;
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inplace_matdiv(C, B);
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return C;
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}
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template <typename T>
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void inplace_matdiv(utils::Matrix<T>& A, const T b){
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const uint64_t rows = A.rows();
|
||||
const uint64_t cols = A.cols();
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for (uint64_t i = 0; i < rows; ++i){
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||||
for (uint64_t j = 0; j < cols; ++j){
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A(i,j) /= b;
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}
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}
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}
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} // namespace numerics
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#endif // _matdiv_n_
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@@ -2,3 +2,4 @@
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#pragma once
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#include "./utils/generators/linspace.h"
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#include "./utils/generators/eye.h"
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24
include/utils/generators/eye.h
Normal file
24
include/utils/generators/eye.h
Normal file
@@ -0,0 +1,24 @@
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#pragma once
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#include "utils/vector.h"
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#include "utils/matrix.h"
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namespace utils{
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template <typename T>
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utils::Matrix<T> eye(const T a, const utils::Vector<T>& b){
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const uint64_t N = b.size();
|
||||
utils::Matrix<T> C(N, a, T{0});
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for (uint64_t i = 0; i < N; ++i){
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C(i, b[i]) = T{1};
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}
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return C;
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}
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} // end namespace utils
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