de.thkwalter.et.ortskurve.Jakobimatrix.java Source code

Introduction

Here is the source code for de.thkwalter.et.ortskurve.Jakobimatrix.java

Source

/**
 *  Copyright 2013 Th. K. Walter, Nrnberg.
 *
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 */
package de.thkwalter.et.ortskurve;

import java.util.logging.Logger;

import org.apache.commons.math3.analysis.MultivariateMatrixFunction;
import org.apache.commons.math3.geometry.euclidean.twod.Vector2D;

import de.thkwalter.jsf.ApplicationRuntimeException;

/**
 * Diese Klasse reprsentiert die Jakobi-Matrix der Modellgleichungen (der Kreisgleichungen).
 * 
 * @author Th. K. Walter
 */
public class Jakobimatrix implements MultivariateMatrixFunction {
    /**
     * Dieses Feld enthlt die Messpunkte.
     */
    private Vector2D[] messpunkte;

    /**
     * Der Logger dieser Klasse.
     */
    private static Logger logger = Logger.getLogger(Jakobimatrix.class.getName());

    // =====================================================================================================================
    // =====================================================================================================================

    /**
     * Dieser Konstruktor initialisiert das Feld der Messpunkte.
     * 
     * @param messpunkte Das Feld der Messpunkte.
     */
    public Jakobimatrix(Vector2D[] messpunkte) {
        this.messpunkte = messpunkte;
    }

    // =====================================================================================================================
    // =====================================================================================================================

    /**
     * Dieses Feld berechnet die Jakobi-Matrix der Modellgleichungen (der Kreisgleichungen).
     * 
     * @param kreisparameter Die Parameterwerte der Kreisgleichungen. Das 0-te Element ist die x-Koordinate des
     *        Kreismittelpunkts, das 1-te Element ist die y-Koordinate des Kreismittelpunkts, das 2-te Element ist der
     *        Radius des Kreises.
     * 
     * @return Die Jakobi-Matrix der Modellgleichungen. Der erste Index des Feldes luft ber die Gleichungen, der zweite
     *         Index ber die Kreisparameter.
     * 
     * @see org.apache.commons.math3.analysis.MultivariateMatrixFunction#value(double[])
     */
    @Override
    public double[][] value(double[] kreisparameter) {
        // Der Vektor fr den Mittelpunkt der Ortskurve wird erzeugt.
        Vector2D mittelpunkt = new Vector2D(kreisparameter[0], kreisparameter[1]);

        // Das Feld fr die Jakobi-Matrix wird deklariert.
        double[][] jakobiMatrix = new double[this.messpunkte.length][3];

        // In dieser Schleife wird die Jakobi-Matrix initialisiert.
        double abstandMesspunktMittelpunkt = Double.NaN;
        for (int i = 0; i < this.messpunkte.length; i++) {
            // Der Abstand des Messpunktes vom Mittelpunkt wird berechnet.
            abstandMesspunktMittelpunkt = this.messpunkte[i].distance(mittelpunkt);

            // Falls der Messpunkt mit dem Mittelpunkt identisch ist wird eine JSFAusnahme geworfen, da sonst das Inverse
            // des Abstands unendlich gro wird. Da der Vergleich zweier double-Wert jedoch sinnlos ist, wird der Abstand mit 
            // einem Prozent des aktuell vermuteten Radius verglichen.
            if (abstandMesspunktMittelpunkt < 0.01 * kreisparameter[2]) {
                // Die Fehlermeldung fr den Entwickler wird erzeugt und protokolliert.
                String fehlermeldung = "Der Punkt " + this.messpunkte[i].toString() + " ist fast identisch mit dem "
                        + " Mittelpunkt " + mittelpunkt.toString() + "!";
                Jakobimatrix.logger.severe(fehlermeldung);

                // Die Ausnahme wird erzeugt und mit der Fehlermeldung fr den Benutzer initialisiert.
                String jsfMeldung = "Der Punkt " + this.messpunkte[i].toString()
                        + " scheint in der Nhe des Kreismittelpunktes zu liegen! berprfen Sie bitte diesen Punkt.";
                ApplicationRuntimeException applicationRuntimeException = new ApplicationRuntimeException(
                        jsfMeldung);

                throw applicationRuntimeException;
            }

            // Das Inverse des Abstands des Messpunkts vom Mittelpunkt wird berechnet.
            double inverserAbstandMesspunktMittelpunkt = 1.0 / abstandMesspunktMittelpunkt;

            // Die Elemente der Jakobi-Matrix werden initialisiert.
            jakobiMatrix[i][0] = inverserAbstandMesspunktMittelpunkt
                    * (mittelpunkt.getX() - this.messpunkte[i].getX());
            jakobiMatrix[i][1] = inverserAbstandMesspunktMittelpunkt
                    * (mittelpunkt.getY() - this.messpunkte[i].getY());
            jakobiMatrix[i][2] = -1.0;
        }

        return jakobiMatrix;
    }
}