| 1 | /*! | 
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| 2 |   \file | 
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| 3 |   \brief Robust Bayesian auto-regression model | 
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| 4 |   \author Jan Sindelar. | 
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| 5 | */ | 
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| 6 |  | 
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| 7 | #ifndef ROBUST_H | 
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| 8 | #define ROBUST_H | 
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| 9 |  | 
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| 10 | #include <stat/exp_family.h> | 
|---|
| 11 | #include <limits> | 
|---|
| 12 | #include <vector> | 
|---|
| 13 | #include <algorithm> | 
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| 14 |          | 
|---|
| 15 | using namespace bdm; | 
|---|
| 16 | using namespace std; | 
|---|
| 17 | using namespace itpp; | 
|---|
| 18 |  | 
|---|
| 19 | const double max_range = numeric_limits<double>::max()/10e-5; | 
|---|
| 20 |  | 
|---|
| 21 | enum actions {MERGE, SPLIT}; | 
|---|
| 22 |  | 
|---|
| 23 | class polyhedron; | 
|---|
| 24 | class vertex; | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | /// A class describing a single polyhedron of the split complex. From a collection of such classes a Hasse diagram | 
|---|
| 27 | /// of the structure in the exponent of a Laplace-Inverse-Gamma density will be created. | 
|---|
| 28 | class polyhedron | 
|---|
| 29 | { | 
|---|
| 30 |         /// A property having a value of 1 usually, with higher value only if the polyhedron arises as a coincidence of | 
|---|
| 31 |         /// more than just the necessary number of conditions. For example if a newly created line passes through an already | 
|---|
| 32 |         /// existing point, the points multiplicity will rise by 1. | 
|---|
| 33 |         int multiplicity;        | 
|---|
| 34 |  | 
|---|
| 35 |         int split_state; | 
|---|
| 36 |  | 
|---|
| 37 |         int merge_state; | 
|---|
| 38 |  | 
|---|
| 39 |          | 
|---|
| 40 |  | 
|---|
| 41 | public: | 
|---|
| 42 |         /// A list of polyhedrons parents within the Hasse diagram. | 
|---|
| 43 |         vector<polyhedron*> parents; | 
|---|
| 44 |  | 
|---|
| 45 |         /// A list of polyhedrons children withing the Hasse diagram. | 
|---|
| 46 |         vector<polyhedron*> children; | 
|---|
| 47 |  | 
|---|
| 48 |         /// All the vertices of the given polyhedron | 
|---|
| 49 |         vector<vertex*> vertices; | 
|---|
| 50 |  | 
|---|
| 51 |         /// A list used for storing children that lie in the positive region related to a certain condition | 
|---|
| 52 |         vector<polyhedron*> positivechildren; | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 |         /// A list used for storing children that lie in the negative region related to a certain condition | 
|---|
| 55 |         vector<polyhedron*> negativechildren; | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 |         /// Children intersecting the condition | 
|---|
| 58 |         vector<polyhedron*> neutralchildren; | 
|---|
| 59 |  | 
|---|
| 60 |         bool totally_neutral; | 
|---|
| 61 |  | 
|---|
| 62 |         vector<polyhedron*> mergechildren; | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 |         polyhedron* positiveparent; | 
|---|
| 65 |  | 
|---|
| 66 |         polyhedron* negativeparent; | 
|---|
| 67 |  | 
|---|
| 68 |         int message_counter; | 
|---|
| 69 |  | 
|---|
| 70 |         /// List of triangulation polyhedrons of the polyhedron given by their relative vertices.  | 
|---|
| 71 |         vector<vector<vertex*>> triangulations; | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |         /// A list of relative addresses serving for Hasse diagram construction. | 
|---|
| 74 |         vector<int> kids_rel_addresses; | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 |         /// Default constructor | 
|---|
| 77 |         polyhedron() | 
|---|
| 78 |         { | 
|---|
| 79 |                 multiplicity = 1; | 
|---|
| 80 |  | 
|---|
| 81 |                 message_counter = 0; | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 |                 totally_neutral = NULL; | 
|---|
| 84 |         } | 
|---|
| 85 |          | 
|---|
| 86 |         /// Setter for raising multiplicity | 
|---|
| 87 |         void raise_multiplicity() | 
|---|
| 88 |         { | 
|---|
| 89 |                 multiplicity++; | 
|---|
| 90 |         } | 
|---|
| 91 |  | 
|---|
| 92 |         /// Setter for lowering multiplicity | 
|---|
| 93 |         void lower_multiplicity() | 
|---|
| 94 |         { | 
|---|
| 95 |                 multiplicity--; | 
|---|
| 96 |         } | 
|---|
| 97 |          | 
|---|
| 98 |         /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector | 
|---|
| 99 |         int operator==(polyhedron polyhedron2) | 
|---|
| 100 |         { | 
|---|
| 101 |                 return true; | 
|---|
| 102 |         } | 
|---|
| 103 |  | 
|---|
| 104 |         /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector | 
|---|
| 105 |         int operator<(polyhedron polyhedron2) | 
|---|
| 106 |         { | 
|---|
| 107 |                 return false; | 
|---|
| 108 |         } | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 |          | 
|---|
| 111 |  | 
|---|
| 112 |         void set_state(double state_indicator, actions action) | 
|---|
| 113 |         { | 
|---|
| 114 |                 switch(action) | 
|---|
| 115 |                 { | 
|---|
| 116 |                         case MERGE: | 
|---|
| 117 |                                 merge_state = (int)sign(state_indicator);                        | 
|---|
| 118 |                         break; | 
|---|
| 119 |                         case SPLIT: | 
|---|
| 120 |                                 split_state = (int)sign(state_indicator); | 
|---|
| 121 |                         break; | 
|---|
| 122 |                 } | 
|---|
| 123 |         } | 
|---|
| 124 |  | 
|---|
| 125 |         int get_state(actions action) | 
|---|
| 126 |         { | 
|---|
| 127 |                 switch(action) | 
|---|
| 128 |                 { | 
|---|
| 129 |                         case MERGE: | 
|---|
| 130 |                                 return merge_state;                      | 
|---|
| 131 |                         break; | 
|---|
| 132 |                         case SPLIT: | 
|---|
| 133 |                                 return split_state; | 
|---|
| 134 |                         break; | 
|---|
| 135 |                 } | 
|---|
| 136 |         } | 
|---|
| 137 |  | 
|---|
| 138 |         int number_of_children() | 
|---|
| 139 |         { | 
|---|
| 140 |                 return children.size(); | 
|---|
| 141 |         } | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 |          | 
|---|
| 144 | }; | 
|---|
| 145 |  | 
|---|
| 146 | /// A class for representing 0-dimensional polyhedron - a vertex. It will be located in the bottom row of the Hasse | 
|---|
| 147 | /// diagram representing a complex of polyhedrons. It has its coordinates in the parameter space. | 
|---|
| 148 | class vertex : public polyhedron | 
|---|
| 149 | { | 
|---|
| 150 |         /// A dynamic array representing coordinates of the vertex | 
|---|
| 151 |         vec coordinates;         | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 |          | 
|---|
| 154 |  | 
|---|
| 155 | public: | 
|---|
| 156 |  | 
|---|
| 157 |  | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |         /// Default constructor | 
|---|
| 160 |         vertex(); | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 |         /// Constructor of a vertex from a set of coordinates | 
|---|
| 163 |         vertex(vec coordinates) | 
|---|
| 164 |         { | 
|---|
| 165 |                 this->coordinates = coordinates; | 
|---|
| 166 |         } | 
|---|
| 167 |  | 
|---|
| 168 |         /// A method that widens the set of coordinates of given vertex. It is used when a complex in a parameter | 
|---|
| 169 |         /// space of certain dimension is established, but the dimension is not known when the vertex is created. | 
|---|
| 170 |         void push_coordinate(double coordinate) | 
|---|
| 171 |         { | 
|---|
| 172 |                 coordinates = concat(coordinates,coordinate); | 
|---|
| 173 |         } | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |         /// A method obtaining the set of coordinates of a vertex. These coordinates are not obtained as a pointer  | 
|---|
| 176 |         /// (not given by reference), but a new copy is created (they are given by value). | 
|---|
| 177 |         vec get_coordinates() | 
|---|
| 178 |         {                | 
|---|
| 179 |                 return coordinates; | 
|---|
| 180 |         } | 
|---|
| 181 |  | 
|---|
| 182 |                  | 
|---|
| 183 | }; | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 | /// A class representing a polyhedron in a top row of the complex. Such polyhedron has a condition that differitiates | 
|---|
| 186 | /// it from polyhedrons in other rows.  | 
|---|
| 187 | class toprow : public polyhedron | 
|---|
| 188 | { | 
|---|
| 189 |          | 
|---|
| 190 | public: | 
|---|
| 191 |         /// A condition used for determining the function of a Laplace-Inverse-Gamma density resulting from Bayesian estimation | 
|---|
| 192 |         vec condition; | 
|---|
| 193 |  | 
|---|
| 194 |         /// Default constructor | 
|---|
| 195 |         toprow(); | 
|---|
| 196 |  | 
|---|
| 197 |         /// Constructor creating a toprow from the condition | 
|---|
| 198 |         toprow(vec condition) | 
|---|
| 199 |         { | 
|---|
| 200 |                 this->condition = condition; | 
|---|
| 201 |         } | 
|---|
| 202 |  | 
|---|
| 203 | }; | 
|---|
| 204 |  | 
|---|
| 205 | class condition | 
|---|
| 206 | {        | 
|---|
| 207 | public: | 
|---|
| 208 |         vec value;       | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 |         int multiplicity; | 
|---|
| 211 |  | 
|---|
| 212 |         condition(vec value) | 
|---|
| 213 |         { | 
|---|
| 214 |                 this->value = value; | 
|---|
| 215 |                 multiplicity = 1; | 
|---|
| 216 |         } | 
|---|
| 217 | }; | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 | //! Conditional(e) Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma distribution density | 
|---|
| 221 | class emlig // : eEF | 
|---|
| 222 | { | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 |         /// A statistic in a form of a Hasse diagram representing a complex of convex polyhedrons obtained as a result | 
|---|
| 225 |         /// of data update from Bayesian estimation or set by the user if this emlig is a prior density | 
|---|
| 226 |         vector<vector<polyhedron*>> statistic; | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 |         vector<vector<polyhedron*>> for_splitting; | 
|---|
| 229 |                  | 
|---|
| 230 |         vector<vector<polyhedron*>> for_merging; | 
|---|
| 231 |  | 
|---|
| 232 |         vector<condition*> conditions; | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 |         double normalization_factor; | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 |         void alter_toprow_conditions(vec condition, bool should_be_added) | 
|---|
| 237 |         { | 
|---|
| 238 |                 for(vector<polyhedron*>::iterator horiz_ref = statistic[statistic.size()-1].begin();horiz_ref<statistic[statistic.size()-1].end();horiz_ref++) | 
|---|
| 239 |                 { | 
|---|
| 240 |                         double product = 0; | 
|---|
| 241 |  | 
|---|
| 242 |                         vector<vertex*>::iterator vertex_ref = (*horiz_ref)->vertices.begin(); | 
|---|
| 243 |  | 
|---|
| 244 |                         do | 
|---|
| 245 |                         { | 
|---|
| 246 |                                 product = (*vertex_ref)->get_coordinates()*condition; | 
|---|
| 247 |                         } | 
|---|
| 248 |                         while(product == 0); | 
|---|
| 249 |  | 
|---|
| 250 |                         if((product>0 && should_be_added)||(product<0 && !should_be_added)) | 
|---|
| 251 |                         { | 
|---|
| 252 |                                 ((toprow*) (*horiz_ref))->condition += condition; | 
|---|
| 253 |                         } | 
|---|
| 254 |                         else | 
|---|
| 255 |                         { | 
|---|
| 256 |                                 ((toprow*) (*horiz_ref))->condition -= condition; | 
|---|
| 257 |                         }                                                        | 
|---|
| 258 |                 } | 
|---|
| 259 |         } | 
|---|
| 260 |  | 
|---|
| 261 |  | 
|---|
| 262 |         void send_state_message(polyhedron* sender, bool shouldsplit, bool shouldmerge, int level) | 
|---|
| 263 |         { | 
|---|
| 264 |                 if(shouldsplit||shouldmerge) | 
|---|
| 265 |                 { | 
|---|
| 266 |                         for(vector<polyhedron*>::iterator parent_iterator = sender->parents.begin();parent_iterator<sender->parents.end();parent_iterator++) | 
|---|
| 267 |                         { | 
|---|
| 268 |                                 polyhedron* current_parent = *parent_iterator; | 
|---|
| 269 |  | 
|---|
| 270 |                                 current_parent->message_counter++; | 
|---|
| 271 |  | 
|---|
| 272 |                                 bool is_last = (current_parent->message_counter == current_parent->number_of_children()); | 
|---|
| 273 |  | 
|---|
| 274 |                                 if(shouldmerge) | 
|---|
| 275 |                                 { | 
|---|
| 276 |                                         int child_state  = sender->get_state(MERGE); | 
|---|
| 277 |                                         int parent_state = current_parent->get_state(MERGE); | 
|---|
| 278 |  | 
|---|
| 279 |                                         if(parent_state == 0) | 
|---|
| 280 |                                         { | 
|---|
| 281 |                                                 current_parent->set_state(child_state, MERGE); | 
|---|
| 282 |  | 
|---|
| 283 |                                                 if(child_state == 0) | 
|---|
| 284 |                                                 { | 
|---|
| 285 |                                                         current_parent->mergechildren.push_back(sender); | 
|---|
| 286 |                                                 } | 
|---|
| 287 |                                         } | 
|---|
| 288 |                                         else | 
|---|
| 289 |                                         { | 
|---|
| 290 |                                                 if(child_state == 0) | 
|---|
| 291 |                                                 { | 
|---|
| 292 |                                                         if(parent_state > 0) | 
|---|
| 293 |                                                         { | 
|---|
| 294 |                                                                 sender->positiveparent = current_parent; | 
|---|
| 295 |                                                         } | 
|---|
| 296 |                                                         else | 
|---|
| 297 |                                                         { | 
|---|
| 298 |                                                                 sender->negativeparent = current_parent; | 
|---|
| 299 |                                                         } | 
|---|
| 300 |                                                 } | 
|---|
| 301 |                                         } | 
|---|
| 302 |  | 
|---|
| 303 |                                         if(is_last) | 
|---|
| 304 |                                         { | 
|---|
| 305 |                                                 if(parent_state > 0) | 
|---|
| 306 |                                                 { | 
|---|
| 307 |                                                         for(vector<polyhedron*>::iterator merge_child = current_parent->mergechildren.begin(); merge_child < current_parent->mergechildren.end();merge_child++) | 
|---|
| 308 |                                                         { | 
|---|
| 309 |                                                                 (*merge_child)->positiveparent = current_parent; | 
|---|
| 310 |                                                         } | 
|---|
| 311 |                                                 } | 
|---|
| 312 |  | 
|---|
| 313 |                                                 if(parent_state < 0) | 
|---|
| 314 |                                                 { | 
|---|
| 315 |                                                         for(vector<polyhedron*>::iterator merge_child = current_parent->mergechildren.begin(); merge_child < current_parent->mergechildren.end();merge_child++) | 
|---|
| 316 |                                                         { | 
|---|
| 317 |                                                                 (*merge_child)->negativeparent = current_parent; | 
|---|
| 318 |                                                         } | 
|---|
| 319 |                                                 } | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 |                                                 if(parent_state == 0) | 
|---|
| 322 |                                                 { | 
|---|
| 323 |                                                         for_merging[level+1].push_back(current_parent); | 
|---|
| 324 |                                                 } | 
|---|
| 325 |  | 
|---|
| 326 |                                                 current_parent->mergechildren.clear(); | 
|---|
| 327 |                                         } | 
|---|
| 328 |  | 
|---|
| 329 |                                          | 
|---|
| 330 |                                 } | 
|---|
| 331 |  | 
|---|
| 332 |                                 if(shouldsplit) | 
|---|
| 333 |                                         { | 
|---|
| 334 |                                                 switch(sender->get_state(SPLIT)) | 
|---|
| 335 |                                                 { | 
|---|
| 336 |                                                 case 1: | 
|---|
| 337 |                                                         current_parent->positivechildren.push_back(sender);      | 
|---|
| 338 |                                                 break; | 
|---|
| 339 |                                                 case 0: | 
|---|
| 340 |                                                         current_parent->neutralchildren.push_back(sender); | 
|---|
| 341 |  | 
|---|
| 342 |                                                         if(current_parent->totally_neutral == NULL) | 
|---|
| 343 |                                                         { | 
|---|
| 344 |                                                                 current_parent->totally_neutral = sender->totally_neutral; | 
|---|
| 345 |                                                         } | 
|---|
| 346 |                                                         else | 
|---|
| 347 |                                                         { | 
|---|
| 348 |                                                                 current_parent->totally_neutral = current_parent->totally_neutral && sender->totally_neutral; | 
|---|
| 349 |                                                         } | 
|---|
| 350 |                                                          | 
|---|
| 351 |                                                 break; | 
|---|
| 352 |                                                 case -1: | 
|---|
| 353 |                                                         current_parent->negativechildren.push_back(sender); | 
|---|
| 354 |                                                 break; | 
|---|
| 355 |                                                 } | 
|---|
| 356 |  | 
|---|
| 357 |                                                 if(is_last) | 
|---|
| 358 |                                                 { | 
|---|
| 359 |                                                         if((current_parent->negativechildren.size()>0&¤t_parent->positivechildren.size()>0)|| | 
|---|
| 360 |                                                                                                                 (current_parent->neutralchildren.size()>0&¤t_parent->totally_neutral==false)) | 
|---|
| 361 |                                                         {                                                                | 
|---|
| 362 |                                                                  | 
|---|
| 363 |                                                                         for_splitting[level+1].push_back(current_parent); | 
|---|
| 364 |                                                                  | 
|---|
| 365 |                                                                         current_parent->set_state(0, SPLIT); | 
|---|
| 366 |                                                         } | 
|---|
| 367 |                                                         else if(current_parent->negativechildren.size()>0) | 
|---|
| 368 |                                                         { | 
|---|
| 369 |                                                                 current_parent->set_state(-1, SPLIT); | 
|---|
| 370 |  | 
|---|
| 371 |                                                                 current_parent->negativechildren.clear(); | 
|---|
| 372 |                                                                 current_parent->neutralchildren.clear(); | 
|---|
| 373 |                                                                  | 
|---|
| 374 |                                                         } | 
|---|
| 375 |                                                         else if(current_parent->positivechildren.size()>0) | 
|---|
| 376 |                                                         { | 
|---|
| 377 |                                                                 current_parent->set_state(1, SPLIT); | 
|---|
| 378 |  | 
|---|
| 379 |                                                                 current_parent->positivechildren.clear(); | 
|---|
| 380 |                                                                 current_parent->neutralchildren.clear(); | 
|---|
| 381 |                                                         } | 
|---|
| 382 |                                                         else | 
|---|
| 383 |                                                         { | 
|---|
| 384 |                                                                 current_parent->raise_multiplicity(); | 
|---|
| 385 |  | 
|---|
| 386 |                                                                 current_parent->neutralchildren.clear(); | 
|---|
| 387 |                                                         } | 
|---|
| 388 |                                                 } | 
|---|
| 389 |                                         } | 
|---|
| 390 |  | 
|---|
| 391 |                                         if(is_last) | 
|---|
| 392 |                                         { | 
|---|
| 393 |                                                 send_state_message(current_parent,shouldsplit,shouldmerge,level+1); | 
|---|
| 394 |                                         } | 
|---|
| 395 |                          | 
|---|
| 396 |                         } | 
|---|
| 397 |                          | 
|---|
| 398 |                 }                | 
|---|
| 399 |         } | 
|---|
| 400 |          | 
|---|
| 401 | public:  | 
|---|
| 402 |  | 
|---|
| 403 |         /// A default constructor creates an emlig with predefined statistic representing only the range of the given | 
|---|
| 404 |         /// parametric space, where the number of parameters of the needed model is given as a parameter to the constructor. | 
|---|
| 405 |         emlig(int number_of_parameters) | 
|---|
| 406 |         { | 
|---|
| 407 |                 create_statistic(number_of_parameters); | 
|---|
| 408 |  | 
|---|
| 409 |                 for(int i = 0;i<statistic.size();i++) | 
|---|
| 410 |                 { | 
|---|
| 411 |                         vector<polyhedron*> empty_split; | 
|---|
| 412 |                         vector<polyhedron*> empty_merge; | 
|---|
| 413 |  | 
|---|
| 414 |                         for_splitting.push_back(empty_split); | 
|---|
| 415 |                         for_merging.push_back(empty_merge); | 
|---|
| 416 |                 } | 
|---|
| 417 |         } | 
|---|
| 418 |  | 
|---|
| 419 |         /// A constructor for creating an emlig when the user wants to create the statistic by himself. The creation of a | 
|---|
| 420 |         /// statistic is needed outside the constructor. Used for a user defined prior distribution on the parameters. | 
|---|
| 421 |         emlig(vector<vector<polyhedron*>> statistic) | 
|---|
| 422 |         { | 
|---|
| 423 |                 this->statistic = statistic; | 
|---|
| 424 |         } | 
|---|
| 425 |  | 
|---|
| 426 |         void add_condition(vec toadd) | 
|---|
| 427 |         { | 
|---|
| 428 |                 vec null_vector = ""; | 
|---|
| 429 |  | 
|---|
| 430 |                 add_and_remove_condition(toadd, null_vector); | 
|---|
| 431 |         } | 
|---|
| 432 |  | 
|---|
| 433 |         void remove_condition(vec toremove) | 
|---|
| 434 |         { | 
|---|
| 435 |                 vec null_vector = ""; | 
|---|
| 436 |  | 
|---|
| 437 |                 add_and_remove_condition(null_vector, toremove); | 
|---|
| 438 |          | 
|---|
| 439 |         } | 
|---|
| 440 |  | 
|---|
| 441 |         void add_and_remove_condition(vec toadd, vec toremove) | 
|---|
| 442 |         { | 
|---|
| 443 |                 bool should_remove = (toremove.size() != 0); | 
|---|
| 444 |                 bool should_add    = (toadd.size() != 0); | 
|---|
| 445 |  | 
|---|
| 446 |                 vector<condition*>::iterator toremove_ref = conditions.end(); | 
|---|
| 447 |                 bool condition_should_be_added = false; | 
|---|
| 448 |  | 
|---|
| 449 |                 for(vector<condition*>::iterator ref = conditions.begin();ref<conditions.end();ref++) | 
|---|
| 450 |                 { | 
|---|
| 451 |                         if(should_remove) | 
|---|
| 452 |                         { | 
|---|
| 453 |                                 if((*ref)->value == toremove) | 
|---|
| 454 |                                 { | 
|---|
| 455 |                                         if((*ref)->multiplicity>1) | 
|---|
| 456 |                                         { | 
|---|
| 457 |                                                 (*ref)->multiplicity--; | 
|---|
| 458 |  | 
|---|
| 459 |                                                 alter_toprow_conditions(toremove,false); | 
|---|
| 460 |  | 
|---|
| 461 |                                                 should_remove = false; | 
|---|
| 462 |                                         } | 
|---|
| 463 |                                         else | 
|---|
| 464 |                                         { | 
|---|
| 465 |                                                 toremove_ref = ref;                                                      | 
|---|
| 466 |                                         } | 
|---|
| 467 |                                 } | 
|---|
| 468 |                         } | 
|---|
| 469 |  | 
|---|
| 470 |                         if(should_add) | 
|---|
| 471 |                         { | 
|---|
| 472 |                                 if((*ref)->value == toadd) | 
|---|
| 473 |                                 { | 
|---|
| 474 |                                         (*ref)->multiplicity++; | 
|---|
| 475 |  | 
|---|
| 476 |                                         alter_toprow_conditions(toadd,true); | 
|---|
| 477 |  | 
|---|
| 478 |                                         should_add = false; | 
|---|
| 479 |                                 } | 
|---|
| 480 |                                 else | 
|---|
| 481 |                                 { | 
|---|
| 482 |                                         condition_should_be_added = true; | 
|---|
| 483 |                                 } | 
|---|
| 484 |                         } | 
|---|
| 485 |                 } | 
|---|
| 486 |  | 
|---|
| 487 |                 if(toremove_ref!=conditions.end()) | 
|---|
| 488 |                 { | 
|---|
| 489 |                         conditions.erase(toremove_ref); | 
|---|
| 490 |                 } | 
|---|
| 491 |  | 
|---|
| 492 |                 if(condition_should_be_added) | 
|---|
| 493 |                 { | 
|---|
| 494 |                         conditions.push_back(new condition(toadd)); | 
|---|
| 495 |                 } | 
|---|
| 496 |  | 
|---|
| 497 |                  | 
|---|
| 498 |  | 
|---|
| 499 |                 for(vector<polyhedron*>::iterator horizontal_position = statistic[0].begin();horizontal_position<statistic[0].end();horizontal_position++) | 
|---|
| 500 |                 {                | 
|---|
| 501 |                         vertex* current_vertex = (vertex*)(*horizontal_position); | 
|---|
| 502 |                          | 
|---|
| 503 |                         if(should_add||should_remove) | 
|---|
| 504 |                         { | 
|---|
| 505 |                                 vec appended_vec = current_vertex->get_coordinates(); | 
|---|
| 506 |                                 appended_vec.ins(0,1.0); | 
|---|
| 507 |  | 
|---|
| 508 |                                 if(should_add) | 
|---|
| 509 |                                 { | 
|---|
| 510 |                                         current_vertex->set_state(toadd*appended_vec,SPLIT); | 
|---|
| 511 |                                 } | 
|---|
| 512 |                          | 
|---|
| 513 |                                 if(should_remove) | 
|---|
| 514 |                                 { | 
|---|
| 515 |                                         current_vertex->set_state(toremove*current_vertex->get_coordinates(),MERGE); | 
|---|
| 516 |                                 } | 
|---|
| 517 |  | 
|---|
| 518 |                                 if(current_vertex->get_state(MERGE) == 0) | 
|---|
| 519 |                                 { | 
|---|
| 520 |                                         for_merging[0].push_back(current_vertex); | 
|---|
| 521 |                                 } | 
|---|
| 522 |                         } | 
|---|
| 523 |  | 
|---|
| 524 |                         send_state_message(current_vertex, should_add, should_remove, 0);                        | 
|---|
| 525 |                 } | 
|---|
| 526 |  | 
|---|
| 527 |                 for(vector<vector<polyhedron*>>::iterator vert_ref = for_splitting.begin();vert_ref<for_splitting.end();vert_ref++) | 
|---|
| 528 |                 { | 
|---|
| 529 |                         int original_size = (*vert_ref).size(); | 
|---|
| 530 |  | 
|---|
| 531 |                         for(int split_counter = 0;split_counter<original_size;split_counter++) | 
|---|
| 532 |                         { | 
|---|
| 533 |                                 polyhedron* current_polyhedron = (*vert_ref)[original_size-1-split_counter]; | 
|---|
| 534 |  | 
|---|
| 535 |  | 
|---|
| 536 |                         } | 
|---|
| 537 |                 } | 
|---|
| 538 |  | 
|---|
| 539 |  | 
|---|
| 540 |         } | 
|---|
| 541 |  | 
|---|
| 542 | protected: | 
|---|
| 543 |  | 
|---|
| 544 |         /// A method for creating plain default statistic representing only the range of the parameter space. | 
|---|
| 545 |     void create_statistic(int number_of_parameters) | 
|---|
| 546 |         { | 
|---|
| 547 |                 // An empty vector of coordinates. | 
|---|
| 548 |                 vec origin_coord;        | 
|---|
| 549 |  | 
|---|
| 550 |                 // We create an origin - this point will have all the coordinates zero, but now it has an empty vector of coords. | 
|---|
| 551 |                 vertex *origin = new vertex(origin_coord); | 
|---|
| 552 |  | 
|---|
| 553 |                 // It has itself as a vertex. There will be a nice use for this when the vertices of its parents are searched in | 
|---|
| 554 |                 // the recursive creation procedure below. | 
|---|
| 555 |                 origin->vertices.push_back(origin); | 
|---|
| 556 |  | 
|---|
| 557 |                 // As a statistic, we have to create a vector of vectors of polyhedron pointers. It will then represent the Hasse | 
|---|
| 558 |                 // diagram. First we create a vector of polyhedrons.. | 
|---|
| 559 |                 vector<polyhedron*> origin_vec; | 
|---|
| 560 |  | 
|---|
| 561 |                 // ..we fill it with the origin.. | 
|---|
| 562 |                 origin_vec.push_back(origin); | 
|---|
| 563 |  | 
|---|
| 564 |                 // ..and we fill the statistic with the created vector. | 
|---|
| 565 |                 statistic.push_back(origin_vec); | 
|---|
| 566 |  | 
|---|
| 567 |                 // Now we have a statistic for a zero dimensional space. Regarding to how many dimensional space we need to  | 
|---|
| 568 |                 // describe, we have to widen the descriptional default statistic. We use an iterative procedure as follows: | 
|---|
| 569 |                 for(int i=0;i<number_of_parameters;i++) | 
|---|
| 570 |                 { | 
|---|
| 571 |                         // We first will create two new vertices. These will be the borders of the parameter space in the dimension | 
|---|
| 572 |                         // of newly added parameter. Therefore they will have all coordinates except the last one zero. We get the  | 
|---|
| 573 |                         // right amount of zero cooridnates by reading them from the origin | 
|---|
| 574 |                         vec origin_coord = origin->get_coordinates();                                            | 
|---|
| 575 |  | 
|---|
| 576 |                         // And we incorporate the nonzero coordinates into the new cooordinate vectors | 
|---|
| 577 |                         vec origin_coord1 = concat(origin_coord,max_range); | 
|---|
| 578 |                         vec origin_coord2 = concat(origin_coord,-max_range); | 
|---|
| 579 |  | 
|---|
| 580 |                         // Now we create the points | 
|---|
| 581 |                         vertex *new_point1 = new vertex(origin_coord1); | 
|---|
| 582 |                         vertex *new_point2 = new vertex(origin_coord2); | 
|---|
| 583 |                          | 
|---|
| 584 |                         //********************************************************************************************************* | 
|---|
| 585 |                         // The algorithm for recursive build of a new Hasse diagram representing the space structure from the old | 
|---|
| 586 |                         // diagram works so that you create two copies of the old Hasse diagram, you shift them up one level (points | 
|---|
| 587 |                         // will be segments, segments will be areas etc.) and you connect each one of the original copied polyhedrons | 
|---|
| 588 |                         // with its offspring by a parent-child relation. Also each of the segments in the first (second) copy is | 
|---|
| 589 |                         // connected to the first (second) newly created vertex by a parent-child relation. | 
|---|
| 590 |                         //********************************************************************************************************* | 
|---|
| 591 |  | 
|---|
| 592 |  | 
|---|
| 593 |                         // Create the vectors of vectors of pointers to polyhedrons to hold the copies of the old Hasse diagram | 
|---|
| 594 |                         vector<vector<polyhedron*>> new_statistic1; | 
|---|
| 595 |                         vector<vector<polyhedron*>> new_statistic2; | 
|---|
| 596 |  | 
|---|
| 597 |                         // Copy the statistic by rows | 
|---|
| 598 |                         for(int j=0;j<statistic.size();j++) | 
|---|
| 599 |                         { | 
|---|
| 600 |                                 // an element counter | 
|---|
| 601 |                                 int element_number = 0; | 
|---|
| 602 |  | 
|---|
| 603 |                                 vector<polyhedron*> supportnew_1; | 
|---|
| 604 |                                 vector<polyhedron*> supportnew_2; | 
|---|
| 605 |  | 
|---|
| 606 |                                 new_statistic1.push_back(supportnew_1); | 
|---|
| 607 |                                 new_statistic2.push_back(supportnew_2); | 
|---|
| 608 |  | 
|---|
| 609 |                                 // for each polyhedron in the given row | 
|---|
| 610 |                                 for(vector<polyhedron*>::iterator horiz_ref = statistic[j].begin();horiz_ref<statistic[j].end();horiz_ref++) | 
|---|
| 611 |                                 {        | 
|---|
| 612 |                                         // Append an extra zero coordinate to each of the vertices for the new dimension | 
|---|
| 613 |                                         // If j==0 => we loop through vertices | 
|---|
| 614 |                                         if(j == 0) | 
|---|
| 615 |                                         { | 
|---|
| 616 |                                                 // cast the polyhedron pointer to a vertex pointer and push a zero to its vector of coordinates | 
|---|
| 617 |                                                 ((vertex*) (*horiz_ref))->push_coordinate(0); | 
|---|
| 618 |                                         } | 
|---|
| 619 |  | 
|---|
| 620 |                                         // if it has parents | 
|---|
| 621 |                                         if(!(*horiz_ref)->parents.empty()) | 
|---|
| 622 |                                         { | 
|---|
| 623 |                                                 // save the relative address of this child in a vector kids_rel_addresses of all its parents. | 
|---|
| 624 |                                                 // This information will later be used for copying the whole Hasse diagram with each of the | 
|---|
| 625 |                                                 // relations contained within. | 
|---|
| 626 |                                                 for(vector<polyhedron*>::iterator parent_ref = (*horiz_ref)->parents.begin();parent_ref < (*horiz_ref)->parents.end();parent_ref++) | 
|---|
| 627 |                                                 { | 
|---|
| 628 |                                                         (*parent_ref)->kids_rel_addresses.push_back(element_number);                                                     | 
|---|
| 629 |                                                 }                                                | 
|---|
| 630 |                                         } | 
|---|
| 631 |  | 
|---|
| 632 |                                         // ************************************************************************************************** | 
|---|
| 633 |                                         // Here we begin creating a new polyhedron, which will be a copy of the old one. Each such polyhedron | 
|---|
| 634 |                                         // will be created as a toprow, but this information will be later forgotten and only the polyhedrons | 
|---|
| 635 |                                         // in the top row of the Hasse diagram will be considered toprow for later use. | 
|---|
| 636 |                                         // ************************************************************************************************** | 
|---|
| 637 |  | 
|---|
| 638 |                                         // First we create vectors specifying a toprow condition. In the case of a preconstructed statistic | 
|---|
| 639 |                                         // this condition will be a vector of zeros. There are two vectors, because we need two copies of  | 
|---|
| 640 |                                         // the original Hasse diagram. | 
|---|
| 641 |                                         vec vec1(i+2); | 
|---|
| 642 |                                         vec1.zeros(); | 
|---|
| 643 |  | 
|---|
| 644 |                                         vec vec2(i+2); | 
|---|
| 645 |                                         vec2.zeros(); | 
|---|
| 646 |  | 
|---|
| 647 |                                         // We create a new toprow with the previously specified condition. | 
|---|
| 648 |                                         toprow *current_copy1 = new toprow(vec1); | 
|---|
| 649 |                                         toprow *current_copy2 = new toprow(vec2);                                        | 
|---|
| 650 |  | 
|---|
| 651 |                                         // The vertices of the copies will be inherited, because there will be a parent/child relation | 
|---|
| 652 |                                         // between each polyhedron and its offspring (comming from the copy) and a parent has all the | 
|---|
| 653 |                                         // vertices of its child plus more. | 
|---|
| 654 |                                         for(vector<vertex*>::iterator vert_ref = (*horiz_ref)->vertices.begin();vert_ref<(*horiz_ref)->vertices.end();vert_ref++) | 
|---|
| 655 |                                         { | 
|---|
| 656 |                                                 current_copy1->vertices.push_back(*vert_ref); | 
|---|
| 657 |                                                 current_copy2->vertices.push_back(*vert_ref);                                            | 
|---|
| 658 |                                         } | 
|---|
| 659 |                                          | 
|---|
| 660 |                                         // The only new vertex of the offspring should be the newly created point. | 
|---|
| 661 |                                         current_copy1->vertices.push_back(new_point1); | 
|---|
| 662 |                                         current_copy2->vertices.push_back(new_point2); | 
|---|
| 663 |                                          | 
|---|
| 664 |                                         // This method guarantees that each polyhedron is already triangulated, therefore its triangulation | 
|---|
| 665 |                                         // is only one set of vertices and it is the set of all its vertices. | 
|---|
| 666 |                                         current_copy1->triangulations.push_back(current_copy1->vertices); | 
|---|
| 667 |                                         current_copy2->triangulations.push_back(current_copy2->vertices); | 
|---|
| 668 |                                          | 
|---|
| 669 |                                         // Now we have copied the polyhedron and we have to copy all of its relations. Because we are copying | 
|---|
| 670 |                                         // in the Hasse diagram from bottom up, we always have to copy the parent/child relations to all the | 
|---|
| 671 |                                         // kids and when we do that and know the child, in the child we will remember the parent we came from. | 
|---|
| 672 |                                         // This way all the parents/children relations are saved in both the parent and the child. | 
|---|
| 673 |                                         if(!(*horiz_ref)->kids_rel_addresses.empty()) | 
|---|
| 674 |                                         { | 
|---|
| 675 |                                                 for(vector<int>::iterator kid_ref = (*horiz_ref)->kids_rel_addresses.begin();kid_ref<(*horiz_ref)->kids_rel_addresses.end();kid_ref++) | 
|---|
| 676 |                                                 {        | 
|---|
| 677 |                                                         // find the child and save the relation to the parent | 
|---|
| 678 |                                                         current_copy1->children.push_back(new_statistic1[j-1][(*kid_ref)]); | 
|---|
| 679 |                                                         current_copy2->children.push_back(new_statistic2[j-1][(*kid_ref)]); | 
|---|
| 680 |  | 
|---|
| 681 |                                                         // in the child save the parents' address | 
|---|
| 682 |                                                         new_statistic1[j-1][(*kid_ref)]->parents.push_back(current_copy1); | 
|---|
| 683 |                                                         new_statistic2[j-1][(*kid_ref)]->parents.push_back(current_copy2); | 
|---|
| 684 |                                                 }                                                | 
|---|
| 685 |  | 
|---|
| 686 |                                                 // Here we clear the parents kids_rel_addresses vector for later use (when we need to widen the | 
|---|
| 687 |                                                 // Hasse diagram again) | 
|---|
| 688 |                                                 (*horiz_ref)->kids_rel_addresses.clear(); | 
|---|
| 689 |                                         } | 
|---|
| 690 |                                         // If there were no children previously, we are copying a polyhedron that has been a vertex before. | 
|---|
| 691 |                                         // In this case it is a segment now and it will have a relation to its mother (copywise) and to the | 
|---|
| 692 |                                         // newly created point. Here we create the connection to the new point, again from both sides. | 
|---|
| 693 |                                         else | 
|---|
| 694 |                                         { | 
|---|
| 695 |                                                 // Add the address of the new point in the former vertex | 
|---|
| 696 |                                                 current_copy1->children.push_back(new_point1); | 
|---|
| 697 |                                                 current_copy2->children.push_back(new_point2); | 
|---|
| 698 |  | 
|---|
| 699 |                                                 // Add the address of the former vertex in the new point | 
|---|
| 700 |                                                 new_point1->parents.push_back(current_copy1); | 
|---|
| 701 |                                                 new_point2->parents.push_back(current_copy2); | 
|---|
| 702 |                                         } | 
|---|
| 703 |  | 
|---|
| 704 |                                         // Save the mother in its offspring | 
|---|
| 705 |                                         current_copy1->children.push_back(*horiz_ref); | 
|---|
| 706 |                                         current_copy2->children.push_back(*horiz_ref); | 
|---|
| 707 |  | 
|---|
| 708 |                                         // Save the offspring in its mother | 
|---|
| 709 |                                         (*horiz_ref)->parents.push_back(current_copy1); | 
|---|
| 710 |                                         (*horiz_ref)->parents.push_back(current_copy2);  | 
|---|
| 711 |                                                                  | 
|---|
| 712 |                                          | 
|---|
| 713 |                                         // Add the copies into the relevant statistic. The statistic will later be appended to the previous | 
|---|
| 714 |                                         // Hasse diagram | 
|---|
| 715 |                                         new_statistic1[j].push_back(current_copy1); | 
|---|
| 716 |                                         new_statistic2[j].push_back(current_copy2); | 
|---|
| 717 |                                          | 
|---|
| 718 |                                         // Raise the count in the vector of polyhedrons | 
|---|
| 719 |                                         element_number++; | 
|---|
| 720 |                                          | 
|---|
| 721 |                                 }                                | 
|---|
| 722 |                         } | 
|---|
| 723 |  | 
|---|
| 724 |                         statistic[0].push_back(new_point1); | 
|---|
| 725 |                         statistic[0].push_back(new_point2); | 
|---|
| 726 |  | 
|---|
| 727 |                         // Merge the new statistics into the old one. This will either be the final statistic or we will | 
|---|
| 728 |                         // reenter the widening loop.  | 
|---|
| 729 |                         for(int j=0;j<new_statistic1.size();j++) | 
|---|
| 730 |                         { | 
|---|
| 731 |                                 if(j+1==statistic.size()) | 
|---|
| 732 |                                 { | 
|---|
| 733 |                                         vector<polyhedron*> support; | 
|---|
| 734 |                                         statistic.push_back(support); | 
|---|
| 735 |                                 } | 
|---|
| 736 |                                  | 
|---|
| 737 |                                 statistic[j+1].insert(statistic[j+1].end(),new_statistic1[j].begin(),new_statistic1[j].end()); | 
|---|
| 738 |                                 statistic[j+1].insert(statistic[j+1].end(),new_statistic2[j].begin(),new_statistic2[j].end()); | 
|---|
| 739 |                         } | 
|---|
| 740 |                 } | 
|---|
| 741 |         } | 
|---|
| 742 |  | 
|---|
| 743 |  | 
|---|
| 744 |          | 
|---|
| 745 |          | 
|---|
| 746 | }; | 
|---|
| 747 |  | 
|---|
| 748 | /* | 
|---|
| 749 |  | 
|---|
| 750 | //! Robust Bayesian AR model for Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma density | 
|---|
| 751 | class RARX : public BM | 
|---|
| 752 | { | 
|---|
| 753 | private: | 
|---|
| 754 |  | 
|---|
| 755 |         emlig posterior; | 
|---|
| 756 |  | 
|---|
| 757 | public: | 
|---|
| 758 |         RARX():BM() | 
|---|
| 759 |         { | 
|---|
| 760 |         }; | 
|---|
| 761 |  | 
|---|
| 762 |         void bayes(const itpp::vec &yt, const itpp::vec &cond = empty_vec) | 
|---|
| 763 |         { | 
|---|
| 764 |                  | 
|---|
| 765 |         } | 
|---|
| 766 |  | 
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| 767 | };*/ | 
|---|
| 768 |  | 
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| 769 |  | 
|---|
| 770 |  | 
|---|
| 771 | #endif //TRAGE_H | 
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