root/applications/robust/robustlib.h @ 1280

Revision 1280, 40.5 kB (checked in by sindj, 13 years ago)

Oprava chyb pri vypoctech integralu - nedokonceno, ale blizim se. JS

Line 
1/*!
2  \file
3  \brief Robust Bayesian auto-regression model
4  \author Jan Sindelar.
5*/
6
7#ifndef ROBUST_H
8#define ROBUST_H
9
10//#include <stat/exp_family.h>
11#include <itpp/itbase.h>
12#include <map>
13#include <limits>
14#include <vector>
15#include <list>
16#include <set>
17#include <algorithm>
18       
19//using namespace bdm;
20using namespace std;
21using namespace itpp;
22
23const double max_range = 10.0;//numeric_limits<double>::max()/10e-10;
24
25enum actions {MERGE, SPLIT};
26
27class polyhedron;
28class vertex;
29
30/*
31class t_simplex
32{
33public:
34        set<vertex*> minima;
35
36        set<vertex*> simplex;
37
38        t_simplex(vertex* origin_vertex)
39        {
40                simplex.insert(origin_vertex);
41                minima.insert(origin_vertex);
42        }
43};*/
44
45class emlig;
46
47
48/// A class describing a single polyhedron of the split complex. From a collection of such classes a Hasse diagram
49/// of the structure in the exponent of a Laplace-Inverse-Gamma density will be created.
50class polyhedron
51{
52        /// A property having a value of 1 usually, with higher value only if the polyhedron arises as a coincidence of
53        /// more than just the necessary number of conditions. For example if a newly created line passes through an already
54        /// existing point, the points multiplicity will rise by 1.
55        int multiplicity;       
56
57        int split_state;
58
59        int merge_state;
60
61       
62
63public:
64        emlig* my_emlig;
65
66        /// A list of polyhedrons parents within the Hasse diagram.
67        list<polyhedron*> parents;
68
69        /// A list of polyhedrons children withing the Hasse diagram.
70        list<polyhedron*> children;
71
72        /// All the vertices of the given polyhedron
73        set<vertex*> vertices;
74
75        /// A list used for storing children that lie in the positive region related to a certain condition
76        list<polyhedron*> positivechildren;
77
78        /// A list used for storing children that lie in the negative region related to a certain condition
79        list<polyhedron*> negativechildren;
80
81        /// Children intersecting the condition
82        list<polyhedron*> neutralchildren;
83
84        list<polyhedron*> totallyneutralgrandchildren;
85
86        list<polyhedron*> totallyneutralchildren;
87
88        set<vertex*> positiveneutralvertices;
89
90        set<vertex*> negativeneutralvertices;
91
92        bool totally_neutral;
93
94        list<polyhedron*> mergechildren;
95
96        polyhedron* positiveparent;
97
98        polyhedron* negativeparent;
99
100        polyhedron* next_poly;
101
102        polyhedron* prev_poly;
103
104        int message_counter;
105
106        /// List of triangulation polyhedrons of the polyhedron given by their relative vertices.
107        list<set<vertex*>> triangulation;
108
109        /// A list of relative addresses serving for Hasse diagram construction.
110        list<int> kids_rel_addresses;
111
112        /// Default constructor
113        polyhedron()
114        {
115                multiplicity = 1;
116
117                message_counter = 0;
118
119                totally_neutral = NULL;
120        }
121       
122        /// Setter for raising multiplicity
123        void raise_multiplicity()
124        {
125                multiplicity++;
126        }
127
128        /// Setter for lowering multiplicity
129        void lower_multiplicity()
130        {
131                multiplicity--;
132        }
133       
134        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
135        int operator==(polyhedron polyhedron2)
136        {
137                return true;
138        }
139
140        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
141        int operator<(polyhedron polyhedron2)
142        {
143                return false;
144        }
145
146       
147
148        void set_state(double state_indicator, actions action)
149        {
150                switch(action)
151                {
152                        case MERGE:
153                                merge_state = (int)sign(state_indicator);                       
154                        break;
155                        case SPLIT:
156                                split_state = (int)sign(state_indicator);
157                        break;
158                }
159        }
160
161        int get_state(actions action)
162        {
163                switch(action)
164                {
165                        case MERGE:
166                                return merge_state;                     
167                        break;
168                        case SPLIT:
169                                return split_state;
170                        break;
171                }
172        }
173
174        int number_of_children()
175        {
176                return children.size();
177        }
178
179       
180        void triangulate(bool should_integrate);       
181};
182
183
184/// A class for representing 0-dimensional polyhedron - a vertex. It will be located in the bottom row of the Hasse
185/// diagram representing a complex of polyhedrons. It has its coordinates in the parameter space.
186class vertex : public polyhedron
187{
188        /// A dynamic array representing coordinates of the vertex
189        vec coordinates;       
190
191       
192
193public:
194
195
196
197        /// Default constructor
198        vertex();
199
200        /// Constructor of a vertex from a set of coordinates
201        vertex(vec coordinates)
202        {
203                this->coordinates = coordinates;
204
205                vertices.insert(this);
206
207                set<vertex*> vert_simplex;
208
209                vert_simplex.insert(this);
210
211                triangulation.push_back(vert_simplex);
212        }
213
214        /// A method that widens the set of coordinates of given vertex. It is used when a complex in a parameter
215        /// space of certain dimension is established, but the dimension is not known when the vertex is created.
216        void push_coordinate(double coordinate)
217        {
218                coordinates = concat(coordinates,coordinate);
219        }
220
221        /// A method obtaining the set of coordinates of a vertex. These coordinates are not obtained as a pointer
222        /// (not given by reference), but a new copy is created (they are given by value).
223        vec get_coordinates()
224        {               
225                return coordinates;
226        }
227
228               
229};
230
231
232/// A class representing a polyhedron in a top row of the complex. Such polyhedron has a condition that differitiates
233/// it from polyhedrons in other rows.
234class toprow : public polyhedron
235{
236       
237public:
238        double probability;
239
240        /// A condition used for determining the function of a Laplace-Inverse-Gamma density resulting from Bayesian estimation
241        vec condition;
242
243        int condition_order;
244
245        /// Default constructor
246        toprow(){};
247
248        /// Constructor creating a toprow from the condition
249        toprow(vec condition, int condition_order)
250        {
251                this->condition = condition;
252                this->condition_order = condition_order;
253        }
254
255        double integrate_simplex(set<vertex*> simplex, char c);
256
257};
258
259
260class condition
261{       
262public:
263        vec value;     
264
265        int multiplicity;
266
267        condition(vec value)
268        {
269                this->value = value;
270                multiplicity = 1;
271        }
272};
273
274
275
276
277class c_statistic
278{
279
280public:
281        polyhedron* end_poly;
282        polyhedron* start_poly;
283
284        vector<polyhedron*> rows;
285
286        vector<polyhedron*> row_ends;
287
288        c_statistic()
289        {
290                end_poly   = new polyhedron();
291                start_poly = new polyhedron();
292        };
293
294        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_start, polyhedron* appended_end)
295        {
296                if(row>((int)rows.size())-1)
297                {
298                        if(row>rows.size())
299                        {
300                                throw new exception("You are trying to append a polyhedron whose children are not in the statistic yet!");
301                                return;
302                        }
303
304                        rows.push_back(end_poly);
305                        row_ends.push_back(end_poly);
306                }
307
308                // POSSIBLE FAILURE: the function is not checking if start and end are connected
309
310                if(rows[row] != end_poly)
311                {
312                        appended_start->prev_poly = row_ends[row];
313                        row_ends[row]->next_poly = appended_start;                     
314                                               
315                }
316                else if((row>0 && rows[row-1]!=end_poly)||row==0)
317                {
318                        appended_start->prev_poly = start_poly;
319                        rows[row]= appended_start;                     
320                }
321                else
322                {
323                        throw new exception("Wrong polyhedron insertion into statistic: missing intermediary polyhedron!");
324                }
325
326                appended_end->next_poly = end_poly;
327                row_ends[row] = appended_end;
328        }
329
330        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_poly)
331        {
332                append_polyhedron(row,appended_poly,appended_poly);
333        }
334
335        void insert_polyhedron(int row, polyhedron* inserted_poly, polyhedron* following_poly)
336        {               
337                if(following_poly != end_poly)
338                {
339                        inserted_poly->next_poly = following_poly;
340                        inserted_poly->prev_poly = following_poly->prev_poly;
341
342                        if(following_poly->prev_poly == start_poly)
343                        {
344                                rows[row] = inserted_poly;
345                        }
346                        else
347                        {                               
348                                inserted_poly->prev_poly->next_poly = inserted_poly;                                                           
349                        }
350
351                        following_poly->prev_poly = inserted_poly;
352                }
353                else
354                {
355                        this->append_polyhedron(row, inserted_poly);
356                }               
357       
358        }
359
360
361       
362
363        void delete_polyhedron(int row, polyhedron* deleted_poly)
364        {
365                if(deleted_poly->prev_poly != start_poly)
366                {
367                        deleted_poly->prev_poly->next_poly = deleted_poly->next_poly;
368                }
369                else
370                {
371                        rows[row] = deleted_poly->next_poly;
372                }
373
374                if(deleted_poly->next_poly!=end_poly)
375                {
376                        deleted_poly->next_poly->prev_poly = deleted_poly->prev_poly;
377                }
378                else
379                {
380                        row_ends[row] = deleted_poly->prev_poly;
381                }
382
383               
384
385                deleted_poly->next_poly = NULL;
386                deleted_poly->prev_poly = NULL;                                 
387        }
388
389        int size()
390        {
391                return rows.size();
392        }
393
394        polyhedron* get_end()
395        {
396                return end_poly;
397        }
398
399        polyhedron* get_start()
400        {
401                return start_poly;
402        }
403
404        int row_size(int row)
405        {
406                if(this->size()>row && row>=0)
407                {
408                        int row_size = 0;
409                       
410                        for(polyhedron* row_poly = rows[row]; row_poly!=end_poly; row_poly=row_poly->next_poly)
411                        {
412                                row_size++;
413                        }
414
415                        return row_size;
416                }
417                else
418                {
419                        throw new exception("There is no row to obtain size from!");
420                }
421        }
422};
423
424
425class my_ivec : public ivec
426{
427public:
428        my_ivec():ivec(){};
429
430        my_ivec(ivec origin):ivec()
431        {
432                this->ins(0,origin);
433        }
434
435        bool operator>(const my_ivec &second) const
436        {
437                return max(*this)>max(second);
438               
439                /*
440                int size1 = this->size();
441                int size2 = second.size();             
442                 
443                int counter1 = 0;
444                while(0==0)
445                {
446                        if((*this)[counter1]==0)
447                        {
448                                size1--;
449                        }
450                       
451                        if((*this)[counter1]!=0)
452                                break;
453
454                        counter1++;
455                }
456
457                int counter2 = 0;
458                while(0==0)
459                {
460                        if(second[counter2]==0)
461                        {
462                                size2--;
463                        }
464                       
465                        if(second[counter2]!=0)
466                                break;
467
468                        counter2++;
469                }
470
471                if(size1!=size2)
472                {
473                        return size1>size2;
474                }
475                else
476                {
477                        for(int i = 0;i<size1;i++)
478                        {
479                                if((*this)[counter1+i]!=second[counter2+i])
480                                {
481                                        return (*this)[counter1+i]>second[counter2+i];
482                                }
483                        }
484
485                        return false;
486                }*/
487        }
488
489       
490        bool operator==(const my_ivec &second) const
491        {
492                return max(*this)==max(second);
493               
494                /*
495                int size1 = this->size();
496                int size2 = second.size();             
497                 
498                int counter = 0;
499                while(0==0)
500                {
501                        if((*this)[counter]==0)
502                {
503                        size1--;
504                }
505                       
506                if((*this)[counter]!=0)
507                        break;
508
509                counter++;
510                }
511
512                counter = 0;
513                while(0==0)
514                {
515                        if(second[counter]==0)
516                        {
517                                size2--;
518                        }
519                       
520                        if(second[counter]!=0)
521                                break;
522
523                        counter++;
524                }
525
526                if(size1!=size2)
527                {
528                        return false;
529                }
530                else
531                {
532                        for(int i=0;i<size1;i++)
533                        {
534                                if((*this)[size()-1-i]!=second[second.size()-1-i])
535                                {
536                                        return false;
537                                }
538                        }
539
540                        return true;
541                }*/
542        }
543
544        bool operator<(const my_ivec &second) const
545        {
546                return !(((*this)>second)||((*this)==second));
547        }
548
549        bool operator!=(const my_ivec &second) const
550        {
551                return !((*this)==second);
552        }
553
554        bool operator<=(const my_ivec &second) const
555        {
556                return !((*this)>second);
557        }
558
559        bool operator>=(const my_ivec &second) const
560        {
561                return !((*this)<second);
562        }
563
564        my_ivec right(my_ivec original)
565        {
566               
567        }
568};
569
570
571
572
573
574
575
576//! Conditional(e) Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma distribution density
577class emlig // : eEF
578{
579
580        /// A statistic in a form of a Hasse diagram representing a complex of convex polyhedrons obtained as a result
581        /// of data update from Bayesian estimation or set by the user if this emlig is a prior density
582       
583
584        vector<list<polyhedron*>> for_splitting;
585               
586        vector<list<polyhedron*>> for_merging;
587
588        list<condition*> conditions;
589
590        double normalization_factor;
591
592        void alter_toprow_conditions(vec condition, bool should_be_added)
593        {
594                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
595                {
596                        double product = 0;
597
598                        set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();
599
600                        do
601                        {
602                                product = (*vertex_ref)->get_coordinates()*condition;
603                        }
604                        while(product == 0);
605
606                        if((product>0 && should_be_added)||(product<0 && !should_be_added))
607                        {
608                                ((toprow*) horiz_ref)->condition += condition;
609                        }
610                        else
611                        {
612                                ((toprow*) horiz_ref)->condition -= condition;
613                        }                               
614                }
615        }
616
617
618
619        void send_state_message(polyhedron* sender, vec toadd, vec toremove, int level)
620        {                       
621
622                bool shouldmerge = (toremove.size() != 0);
623                bool shouldsplit    = (toadd.size() != 0);
624               
625                if(shouldsplit||shouldmerge)
626                {
627                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_iterator = sender->parents.begin();parent_iterator!=sender->parents.end();parent_iterator++)
628                        {
629                                polyhedron* current_parent = *parent_iterator;
630
631                                current_parent->message_counter++;
632
633                                bool is_last = (current_parent->message_counter == current_parent->number_of_children());
634
635                                if(shouldmerge)
636                                {
637                                        int child_state  = sender->get_state(MERGE);
638                                        int parent_state = current_parent->get_state(MERGE);
639
640                                        if(parent_state == 0)
641                                        {
642                                                current_parent->set_state(child_state, MERGE);
643
644                                                if(child_state == 0)
645                                                {
646                                                        current_parent->mergechildren.push_back(sender);
647                                                }
648                                        }
649                                        else
650                                        {
651                                                if(child_state == 0)
652                                                {
653                                                        if(parent_state > 0)
654                                                        {
655                                                                sender->positiveparent = current_parent;
656                                                        }
657                                                        else
658                                                        {
659                                                                sender->negativeparent = current_parent;
660                                                        }
661                                                }
662                                        }
663
664                                        if(is_last)
665                                        {
666                                                if(parent_state > 0)
667                                                {
668                                                        for(list<polyhedron*>::iterator merge_child = current_parent->mergechildren.begin(); merge_child != current_parent->mergechildren.end();merge_child++)
669                                                        {
670                                                                (*merge_child)->positiveparent = current_parent;
671                                                        }
672                                                }
673
674                                                if(parent_state < 0)
675                                                {
676                                                        for(list<polyhedron*>::iterator merge_child = current_parent->mergechildren.begin(); merge_child != current_parent->mergechildren.end();merge_child++)
677                                                        {
678                                                                (*merge_child)->negativeparent = current_parent;
679                                                        }
680                                                }
681
682                                                if(parent_state == 0)
683                                                {
684                                                        for_merging[level+1].push_back(current_parent);
685                                                }
686
687                                                current_parent->mergechildren.clear();
688                                        }
689
690                                       
691                                }
692
693                                if(shouldsplit)
694                                        {
695                                                current_parent->totallyneutralgrandchildren.insert(current_parent->totallyneutralgrandchildren.end(),sender->totallyneutralchildren.begin(),sender->totallyneutralchildren.end());
696
697                                                switch(sender->get_state(SPLIT))
698                                                {
699                                                case 1:
700                                                        current_parent->positivechildren.push_back(sender);
701                                                        current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
702                                                break;
703                                                case 0:
704                                                        current_parent->neutralchildren.push_back(sender);
705                                                        current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->positiveneutralvertices.begin(),sender->positiveneutralvertices.end());
706                                                        current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->negativeneutralvertices.begin(),sender->negativeneutralvertices.end());
707
708                                                        if(current_parent->totally_neutral == NULL)
709                                                        {
710                                                                current_parent->totally_neutral = sender->totally_neutral;
711                                                        }
712                                                        else
713                                                        {
714                                                                current_parent->totally_neutral = current_parent->totally_neutral && sender->totally_neutral;
715                                                        }
716
717                                                        if(sender->totally_neutral)
718                                                        {
719                                                                current_parent->totallyneutralchildren.push_back(sender);
720                                                        }
721                                                       
722                                                break;
723                                                case -1:
724                                                        current_parent->negativechildren.push_back(sender);
725                                                        current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
726                                                break;
727                                                }
728
729                                                if(is_last)
730                                                {
731                                                        unique(current_parent->totallyneutralgrandchildren.begin(),current_parent->totallyneutralgrandchildren.end());
732
733                                                        if((current_parent->negativechildren.size()>0&&current_parent->positivechildren.size()>0)||
734                                                                                                                (current_parent->neutralchildren.size()>0&&current_parent->totally_neutral==false))
735                                                        {                                                               
736                                                               
737                                                                        for_splitting[level+1].push_back(current_parent);
738                                                               
739                                                                        current_parent->set_state(0, SPLIT);
740                                                        }
741                                                        else
742                                                        {
743                                                               
744
745                                                                if(current_parent->negativechildren.size()>0)
746                                                                {
747                                                                        current_parent->set_state(-1, SPLIT);
748
749                                                                        ((toprow*)current_parent)->condition-=toadd;
750
751                                                                       
752                                                                }
753                                                                else if(current_parent->positivechildren.size()>0)
754                                                                {
755                                                                        current_parent->set_state(1, SPLIT);
756
757                                                                        ((toprow*)current_parent)->condition+=toadd;                                                                   
758                                                                }
759                                                                else
760                                                                {
761                                                                        current_parent->raise_multiplicity();                                                           
762                                                                }
763
764                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_order++;
765
766                                                                if(level == number_of_parameters - 1)
767                                                                {
768                                                                        toprow* cur_par_toprow = ((toprow*)current_parent);
769                                                                        cur_par_toprow->probability = 0.0;
770                                                                       
771                                                                        for(list<set<vertex*>>::iterator t_ref = current_parent->triangulation.begin();t_ref!=current_parent->triangulation.end();t_ref++)
772                                                                        {
773                                                                                cur_par_toprow->probability += cur_par_toprow->integrate_simplex(*t_ref,'C');
774                                                                        }                                                                       
775                                                                }
776
777                                                                current_parent->positivechildren.clear();
778                                                                current_parent->negativechildren.clear();
779                                                                current_parent->neutralchildren.clear();
780                                                                current_parent->totallyneutralchildren.clear();
781                                                                current_parent->totallyneutralgrandchildren.clear();
782                                                                current_parent->positiveneutralvertices.clear();
783                                                                current_parent->negativeneutralvertices.clear();
784                                                                current_parent->totally_neutral = NULL;
785                                                                current_parent->kids_rel_addresses.clear();
786                                                                current_parent->message_counter = 0;
787                                                        }
788                                                }
789                                        }
790
791                                        if(is_last)
792                                        {
793                                                send_state_message(current_parent,toadd,toremove,level+1);
794                                        }
795                       
796                        }
797                       
798                }               
799        }
800       
801public: 
802        c_statistic statistic;
803
804        vector<multiset<my_ivec>> correction_factors;
805
806        int number_of_parameters;
807
808        /// A default constructor creates an emlig with predefined statistic representing only the range of the given
809        /// parametric space, where the number of parameters of the needed model is given as a parameter to the constructor.
810        emlig(int number_of_parameters)
811        {       
812                this->number_of_parameters = number_of_parameters;
813
814                create_statistic(number_of_parameters);         
815        }
816
817        /// A constructor for creating an emlig when the user wants to create the statistic by himself. The creation of a
818        /// statistic is needed outside the constructor. Used for a user defined prior distribution on the parameters.
819        emlig(c_statistic statistic)
820        {
821                this->statistic = statistic;           
822        }
823
824        void step_me(int marker)
825        {
826                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
827                {
828                        for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[i];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
829                        {
830                                if(i==statistic.size()-1)
831                                {
832                                        cout << ((toprow*)horiz_ref)->condition << "   " << ((toprow*)horiz_ref)->probability << endl;
833                                        cout << "Order:" << ((toprow*)horiz_ref)->condition_order << endl;
834                                }
835                                char* string = "Checkpoint";
836                        }
837                }
838        }
839
840        int statistic_rowsize(int row)
841        {
842                return statistic.row_size(row);
843        }
844
845        void add_condition(vec toadd)
846        {
847                vec null_vector = "";
848
849                add_and_remove_condition(toadd, null_vector);
850        }
851
852
853        void remove_condition(vec toremove)
854        {               
855                vec null_vector = "";
856
857                add_and_remove_condition(null_vector, toremove);
858       
859        }
860
861
862        void add_and_remove_condition(vec toadd, vec toremove)
863        {
864                bool should_remove = (toremove.size() != 0);
865                bool should_add    = (toadd.size() != 0);
866
867                for_splitting.clear();
868                for_merging.clear();
869
870                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
871                {
872                        list<polyhedron*> empty_split;
873                        list<polyhedron*> empty_merge;
874
875                        for_splitting.push_back(empty_split);
876                        for_merging.push_back(empty_merge);
877                }
878
879                list<condition*>::iterator toremove_ref = conditions.end();
880                bool condition_should_be_added = false;
881
882                for(list<condition*>::iterator ref = conditions.begin();ref!=conditions.end();ref++)
883                {
884                        if(should_remove)
885                        {
886                                if((*ref)->value == toremove)
887                                {
888                                        if((*ref)->multiplicity>1)
889                                        {
890                                                (*ref)->multiplicity--;
891
892                                                alter_toprow_conditions(toremove,false);
893
894                                                should_remove = false;
895                                        }
896                                        else
897                                        {
898                                                toremove_ref = ref;                                                     
899                                        }
900                                }
901                        }
902
903                        if(should_add)
904                        {
905                                if((*ref)->value == toadd)
906                                {
907                                        (*ref)->multiplicity++;
908
909                                        alter_toprow_conditions(toadd,true);
910
911                                        should_add = false;
912                                }
913                                else
914                                {
915                                        condition_should_be_added = true;
916                                }
917                        }
918                }
919
920                if(toremove_ref!=conditions.end())
921                {
922                        conditions.erase(toremove_ref);
923                }
924
925                if(condition_should_be_added)
926                {
927                        conditions.push_back(new condition(toadd));
928                }
929
930               
931               
932                for(polyhedron* horizontal_position = statistic.rows[0];horizontal_position!=statistic.get_end();horizontal_position=horizontal_position->next_poly)
933                {               
934                        vertex* current_vertex = (vertex*)horizontal_position;
935                       
936                        if(should_add||should_remove)
937                        {
938                                vec appended_vec = current_vertex->get_coordinates();
939                                appended_vec.ins(0,-1.0);
940
941                                if(should_add)
942                                {
943                                        double local_condition = toadd*appended_vec;
944
945                                        current_vertex->set_state(local_condition,SPLIT);
946
947                                        if(local_condition == 0)
948                                        {
949                                                current_vertex->totally_neutral = true;
950
951                                                current_vertex->raise_multiplicity();
952
953                                                current_vertex->negativeneutralvertices.insert(current_vertex);
954                                                current_vertex->positiveneutralvertices.insert(current_vertex);
955                                        }                                       
956                                }
957                       
958                                if(should_remove)
959                                {
960                                        double local_condition = toremove*appended_vec;
961
962                                        current_vertex->set_state(local_condition,MERGE);
963
964                                        if(local_condition == 0)
965                                        {
966                                                for_merging[0].push_back(current_vertex);
967                                        }
968                                }                               
969                        }
970
971                        send_state_message(current_vertex, toadd, toremove, 0);         
972                       
973                }
974
975                if(should_add)
976                {
977                        int k = 1;
978
979                        vector<list<polyhedron*>>::iterator beginning_ref = ++for_splitting.begin();
980
981                        for(vector<list<polyhedron*>>::iterator vert_ref = beginning_ref;vert_ref<for_splitting.end();vert_ref++)
982                        {                       
983
984                                for(list<polyhedron*>::reverse_iterator split_ref = vert_ref->rbegin();split_ref != vert_ref->rend();split_ref++)
985                                {
986                                        polyhedron* new_totally_neutral_child;
987
988                                        polyhedron* current_polyhedron = (*split_ref);
989                                       
990                                        if(vert_ref == beginning_ref)
991                                        {
992                                                vec coordinates1 = ((vertex*)(*(current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();                                             
993                                                vec coordinates2 = ((vertex*)(*(++current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();
994                                               
995                                                vec extended_coord2 = coordinates2;
996                                                extended_coord2.ins(0,-1.0);
997
998                                                double t = (-toadd*extended_coord2)/((toadd(1,toadd.size()-1)*(coordinates1-coordinates2)));
999
1000                                                vec new_coordinates = coordinates2+t*(coordinates1-coordinates2);                                       
1001
1002                                                // cout << "c1:" << coordinates1 << endl << "c2:" << coordinates2 << endl << "nc:" << new_coordinates << endl;
1003
1004                                                vertex* neutral_vertex = new vertex(new_coordinates);                                           
1005
1006                                                new_totally_neutral_child = neutral_vertex;
1007                                        }
1008                                        else
1009                                        {
1010                                                toprow* neutral_toprow = new toprow();
1011
1012                                                neutral_toprow->condition       = zeros(number_of_parameters+1);
1013                                                neutral_toprow->condition_order = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1;
1014
1015                                                new_totally_neutral_child = neutral_toprow;
1016                                        }
1017
1018                                        new_totally_neutral_child->my_emlig = this;
1019                                       
1020                                        new_totally_neutral_child->children.insert(new_totally_neutral_child->children.end(),
1021                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(),
1022                                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end());
1023
1024                                        for(list<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(); grand_ref != current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end();grand_ref++)
1025                                        {
1026                                                (*grand_ref)->parents.push_back(new_totally_neutral_child);
1027
1028                                                new_totally_neutral_child->vertices.insert((*grand_ref)->vertices.begin(),(*grand_ref)->vertices.end());
1029                                        }
1030
1031                                        // cout << ((toprow*)current_polyhedron)->condition << endl << toadd << endl;
1032
1033                                        toprow* positive_poly = new toprow(((toprow*)current_polyhedron)->condition+toadd, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1034                                        toprow* negative_poly = new toprow(((toprow*)current_polyhedron)->condition-toadd, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1035
1036                                        positive_poly->my_emlig = this;
1037                                        negative_poly->my_emlig = this;
1038
1039                                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_polyhedron->parents.begin();parent_ref!=current_polyhedron->parents.end();parent_ref++)
1040                                        {
1041                                                (*parent_ref)->totallyneutralgrandchildren.push_back(new_totally_neutral_child);
1042
1043                                                (*parent_ref)->neutralchildren.remove(current_polyhedron);
1044                                                (*parent_ref)->children.remove(current_polyhedron);
1045
1046                                                (*parent_ref)->children.push_back(positive_poly);
1047                                                (*parent_ref)->children.push_back(negative_poly);
1048                                                (*parent_ref)->positivechildren.push_back(positive_poly);
1049                                                (*parent_ref)->negativechildren.push_back(negative_poly);
1050                                        }
1051
1052                                        positive_poly->parents.insert(positive_poly->parents.end(),
1053                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
1054                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());
1055
1056                                        negative_poly->parents.insert(negative_poly->parents.end(),
1057                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
1058                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());
1059
1060                                        positive_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1061                                        negative_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1062
1063                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(positive_poly);
1064                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(negative_poly);
1065
1066                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->positivechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->positivechildren.end();child_ref++)
1067                                        {
1068                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
1069                                                (*child_ref)->parents.push_back(positive_poly);                                         
1070                                        }                                       
1071
1072                                        positive_poly->children.insert(positive_poly->children.end(),
1073                                                                                                current_polyhedron->positivechildren.begin(),
1074                                                                                                                        current_polyhedron->positivechildren.end());
1075
1076                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->negativechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->negativechildren.end();child_ref++)
1077                                        {
1078                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
1079                                                (*child_ref)->parents.push_back(negative_poly);
1080                                        }
1081
1082                                        negative_poly->children.insert(negative_poly->children.end(),
1083                                                                                                current_polyhedron->negativechildren.begin(),
1084                                                                                                                        current_polyhedron->negativechildren.end());
1085
1086                                        positive_poly->vertices.insert(current_polyhedron->positiveneutralvertices.begin(),current_polyhedron->positiveneutralvertices.end());
1087                                        positive_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
1088
1089                                        negative_poly->vertices.insert(current_polyhedron->negativeneutralvertices.begin(),current_polyhedron->negativeneutralvertices.end());
1090                                        negative_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
1091                                                               
1092                                        new_totally_neutral_child->triangulate(false);
1093
1094                                        positive_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
1095                                        negative_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
1096                                       
1097                                        statistic.append_polyhedron(k-1, new_totally_neutral_child);                                   
1098                                       
1099                                        statistic.insert_polyhedron(k, positive_poly, current_polyhedron);
1100                                        statistic.insert_polyhedron(k, negative_poly, current_polyhedron);                                     
1101
1102                                        statistic.delete_polyhedron(k, current_polyhedron);
1103
1104                                        delete current_polyhedron;
1105                                }
1106
1107                                k++;
1108                        }
1109                }
1110
1111               
1112                vector<int> sizevector;
1113                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
1114                {
1115                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
1116                }
1117
1118                /*
1119                for(polyhedron* topr_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];topr_ref!=statistic.row_ends[statistic.size()-1]->next_poly;topr_ref=topr_ref->next_poly)
1120                {
1121                        cout << ((toprow*)topr_ref)->condition << endl;
1122                }
1123                */
1124
1125        }
1126
1127        void set_correction_factors(int order)
1128                {
1129                        for(int remaining_order = correction_factors.size();remaining_order<order;remaining_order++)
1130                        {
1131                                multiset<my_ivec> factor_templates;
1132                                multiset<my_ivec> final_factors;                               
1133
1134                                my_ivec orig_template = my_ivec();                             
1135
1136                                for(int i = 1;i<number_of_parameters-remaining_order+1;i++)
1137                                {                                       
1138                                        bool in_cycle = false;
1139                                        for(int j = 0;j<=remaining_order;j++)                                   {
1140                                               
1141                                                multiset<my_ivec>::iterator fac_ref = factor_templates.begin();
1142
1143                                                do
1144                                                {
1145                                                        my_ivec current_template;
1146                                                        if(!in_cycle)
1147                                                        {
1148                                                                current_template = orig_template;
1149                                                                in_cycle = true;
1150                                                        }
1151                                                        else
1152                                                        {
1153                                                                current_template = (*fac_ref);
1154                                                                fac_ref++;
1155                                                        }                                                       
1156                                                       
1157                                                        current_template.ins(current_template.size(),i);
1158
1159                                                        cout << "template:" << current_template << endl;
1160                                                       
1161                                                        if(current_template.size()==remaining_order+1)
1162                                                        {
1163                                                                final_factors.insert(current_template);
1164                                                        }
1165                                                        else
1166                                                        {
1167                                                                factor_templates.insert(current_template);
1168                                                        }
1169                                                }
1170                                                while(fac_ref!=factor_templates.end());
1171                                        }
1172                                }       
1173
1174                                correction_factors.push_back(final_factors);                   
1175
1176                        }
1177                }
1178
1179protected:
1180
1181        /// A method for creating plain default statistic representing only the range of the parameter space.
1182    void create_statistic(int number_of_parameters)
1183        {
1184                for(int i = 0;i<number_of_parameters;i++)
1185                {
1186                        vec condition_vec = zeros(number_of_parameters+1);
1187                        condition_vec[i+1]  = 1;
1188
1189                        condition* new_condition = new condition(condition_vec);
1190                       
1191                        conditions.push_back(new_condition);
1192                }
1193
1194                // An empty vector of coordinates.
1195                vec origin_coord;       
1196
1197                // We create an origin - this point will have all the coordinates zero, but now it has an empty vector of coords.
1198                vertex *origin = new vertex(origin_coord);
1199
1200                origin->my_emlig = this;
1201               
1202                /*
1203                // As a statistic, we have to create a vector of vectors of polyhedron pointers. It will then represent the Hasse
1204                // diagram. First we create a vector of polyhedrons..
1205                list<polyhedron*> origin_vec;
1206
1207                // ..we fill it with the origin..
1208                origin_vec.push_back(origin);
1209
1210                // ..and we fill the statistic with the created vector.
1211                statistic.push_back(origin_vec);
1212                */
1213
1214                statistic = *(new c_statistic());               
1215               
1216                statistic.append_polyhedron(0, origin);
1217
1218                // Now we have a statistic for a zero dimensional space. Regarding to how many dimensional space we need to
1219                // describe, we have to widen the descriptional default statistic. We use an iterative procedure as follows:
1220                for(int i=0;i<number_of_parameters;i++)
1221                {
1222                        // We first will create two new vertices. These will be the borders of the parameter space in the dimension
1223                        // of newly added parameter. Therefore they will have all coordinates except the last one zero. We get the
1224                        // right amount of zero cooridnates by reading them from the origin
1225                        vec origin_coord = origin->get_coordinates();                                           
1226
1227                        // And we incorporate the nonzero coordinates into the new cooordinate vectors
1228                        vec origin_coord1 = concat(origin_coord,-max_range); 
1229                        vec origin_coord2 = concat(origin_coord,max_range);                             
1230                                       
1231
1232                        // Now we create the points
1233                        vertex* new_point1 = new vertex(origin_coord1);
1234                        vertex* new_point2 = new vertex(origin_coord2);
1235
1236                        new_point1->my_emlig = this;
1237                        new_point2->my_emlig = this;
1238                       
1239                        //*********************************************************************************************************
1240                        // The algorithm for recursive build of a new Hasse diagram representing the space structure from the old
1241                        // diagram works so that you create two copies of the old Hasse diagram, you shift them up one level (points
1242                        // will be segments, segments will be areas etc.) and you connect each one of the original copied polyhedrons
1243                        // with its offspring by a parent-child relation. Also each of the segments in the first (second) copy is
1244                        // connected to the first (second) newly created vertex by a parent-child relation.
1245                        //*********************************************************************************************************
1246
1247
1248                        /*
1249                        // Create the vectors of vectors of pointers to polyhedrons to hold the copies of the old Hasse diagram
1250                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic1;
1251                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic2;
1252                        */
1253
1254                        c_statistic* new_statistic1 = new c_statistic();
1255                        c_statistic* new_statistic2 = new c_statistic();
1256
1257                       
1258                        // Copy the statistic by rows                   
1259                        for(int j=0;j<statistic.size();j++)
1260                        {
1261                               
1262
1263                                // an element counter
1264                                int element_number = 0;
1265
1266                                /*
1267                                vector<polyhedron*> supportnew_1;
1268                                vector<polyhedron*> supportnew_2;
1269
1270                                new_statistic1.push_back(supportnew_1);
1271                                new_statistic2.push_back(supportnew_2);
1272                                */
1273
1274                                // for each polyhedron in the given row
1275                                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[j];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
1276                                {       
1277                                        // Append an extra zero coordinate to each of the vertices for the new dimension
1278                                        // If vert_ref is at the first index => we loop through vertices
1279                                        if(j == 0)
1280                                        {
1281                                                // cast the polyhedron pointer to a vertex pointer and push a zero to its vector of coordinates
1282                                                ((vertex*) horiz_ref)->push_coordinate(0);
1283                                        }
1284                                        /*
1285                                        else
1286                                        {
1287                                                ((toprow*) (*horiz_ref))->condition.ins(0,0);
1288                                        }*/
1289
1290                                        // if it has parents
1291                                        if(!horiz_ref->parents.empty())
1292                                        {
1293                                                // save the relative address of this child in a vector kids_rel_addresses of all its parents.
1294                                                // This information will later be used for copying the whole Hasse diagram with each of the
1295                                                // relations contained within.
1296                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = horiz_ref->parents.begin();parent_ref != horiz_ref->parents.end();parent_ref++)
1297                                                {
1298                                                        (*parent_ref)->kids_rel_addresses.push_back(element_number);                                                   
1299                                                }                                               
1300                                        }
1301
1302                                        // **************************************************************************************************
1303                                        // Here we begin creating a new polyhedron, which will be a copy of the old one. Each such polyhedron
1304                                        // will be created as a toprow, but this information will be later forgotten and only the polyhedrons
1305                                        // in the top row of the Hasse diagram will be considered toprow for later use.
1306                                        // **************************************************************************************************
1307
1308                                        // First we create vectors specifying a toprow condition. In the case of a preconstructed statistic
1309                                        // this condition will be a vector of zeros. There are two vectors, because we need two copies of
1310                                        // the original Hasse diagram.
1311                                        vec vec1(number_of_parameters+1);
1312                                        vec1.zeros();
1313
1314                                        vec vec2(number_of_parameters+1);
1315                                        vec2.zeros();
1316
1317                                        // We create a new toprow with the previously specified condition.
1318                                        toprow* current_copy1 = new toprow(vec1, 0);
1319                                        toprow* current_copy2 = new toprow(vec2, 0);
1320
1321                                        current_copy1->my_emlig = this;
1322                                        current_copy2->my_emlig = this;
1323
1324                                        // The vertices of the copies will be inherited, because there will be a parent/child relation
1325                                        // between each polyhedron and its offspring (comming from the copy) and a parent has all the
1326                                        // vertices of its child plus more.
1327                                        for(set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();vertex_ref!=horiz_ref->vertices.end();vertex_ref++)
1328                                        {
1329                                                current_copy1->vertices.insert(*vertex_ref);
1330                                                current_copy2->vertices.insert(*vertex_ref);                                           
1331                                        }
1332                                       
1333                                        // The only new vertex of the offspring should be the newly created point.
1334                                        current_copy1->vertices.insert(new_point1);
1335                                        current_copy2->vertices.insert(new_point2);                                     
1336                                       
1337                                        // This method guarantees that each polyhedron is already triangulated, therefore its triangulation
1338                                        // is only one set of vertices and it is the set of all its vertices.
1339                                        set<vertex*> t_simplex1;
1340                                        set<vertex*> t_simplex2;
1341
1342                                        t_simplex1.insert(current_copy1->vertices.begin(),current_copy1->vertices.end());
1343                                        t_simplex2.insert(current_copy2->vertices.begin(),current_copy2->vertices.end());
1344                                       
1345                                        current_copy1->triangulation.push_back(t_simplex1);
1346                                        current_copy2->triangulation.push_back(t_simplex2);                                     
1347                                       
1348                                        // Now we have copied the polyhedron and we have to copy all of its relations. Because we are copying
1349                                        // in the Hasse diagram from bottom up, we always have to copy the parent/child relations to all the
1350                                        // kids and when we do that and know the child, in the child we will remember the parent we came from.
1351                                        // This way all the parents/children relations are saved in both the parent and the child.
1352                                        if(!horiz_ref->kids_rel_addresses.empty())
1353                                        {
1354                                                for(list<int>::iterator kid_ref = horiz_ref->kids_rel_addresses.begin();kid_ref!=horiz_ref->kids_rel_addresses.end();kid_ref++)
1355                                                {       
1356                                                        polyhedron* new_kid1 = new_statistic1->rows[j-1];
1357                                                        polyhedron* new_kid2 = new_statistic2->rows[j-1];
1358
1359                                                        // THIS IS NOT EFFECTIVE: It could be improved by having the list indexed for new_statistic, but
1360                                                        // not indexed for statistic. Hopefully this will not cause a big slowdown - happens only offline.
1361                                                        if(*kid_ref)
1362                                                        {
1363                                                                for(int k = 1;k<=(*kid_ref);k++)
1364                                                                {
1365                                                                        new_kid1=new_kid1->next_poly;
1366                                                                        new_kid2=new_kid2->next_poly;
1367                                                                }
1368                                                        }
1369                                                       
1370                                                        // find the child and save the relation to the parent
1371                                                        current_copy1->children.push_back(new_kid1);
1372                                                        current_copy2->children.push_back(new_kid2);
1373
1374                                                        // in the child save the parents' address
1375                                                        new_kid1->parents.push_back(current_copy1);
1376                                                        new_kid2->parents.push_back(current_copy2);
1377                                                }                                               
1378
1379                                                // Here we clear the parents kids_rel_addresses vector for later use (when we need to widen the
1380                                                // Hasse diagram again)
1381                                                horiz_ref->kids_rel_addresses.clear();
1382                                        }
1383                                        // If there were no children previously, we are copying a polyhedron that has been a vertex before.
1384                                        // In this case it is a segment now and it will have a relation to its mother (copywise) and to the
1385                                        // newly created point. Here we create the connection to the new point, again from both sides.
1386                                        else
1387                                        {
1388                                                // Add the address of the new point in the former vertex
1389                                                current_copy1->children.push_back(new_point1);
1390                                                current_copy2->children.push_back(new_point2);
1391
1392                                                // Add the address of the former vertex in the new point
1393                                                new_point1->parents.push_back(current_copy1);
1394                                                new_point2->parents.push_back(current_copy2);
1395                                        }
1396
1397                                        // Save the mother in its offspring
1398                                        current_copy1->children.push_back(horiz_ref);
1399                                        current_copy2->children.push_back(horiz_ref);
1400
1401                                        // Save the offspring in its mother
1402                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy1);
1403                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy2);   
1404                                                               
1405                                       
1406                                        // Add the copies into the relevant statistic. The statistic will later be appended to the previous
1407                                        // Hasse diagram
1408                                        new_statistic1->append_polyhedron(j,current_copy1);
1409                                        new_statistic2->append_polyhedron(j,current_copy2);
1410                                       
1411                                        // Raise the count in the vector of polyhedrons
1412                                        element_number++;                       
1413                                       
1414                                }
1415                               
1416                        }
1417
1418                        /*
1419                        statistic.begin()->push_back(new_point1);
1420                        statistic.begin()->push_back(new_point2);
1421                        */
1422
1423                        statistic.append_polyhedron(0, new_point1);
1424                        statistic.append_polyhedron(0, new_point2);
1425
1426                        // Merge the new statistics into the old one. This will either be the final statistic or we will
1427                        // reenter the widening loop.
1428                        for(int j=0;j<new_statistic1->size();j++)
1429                        {
1430                                /*
1431                                if(j+1==statistic.size())
1432                                {
1433                                        list<polyhedron*> support;
1434                                        statistic.push_back(support);
1435                                }
1436                               
1437                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic1[j].begin(),new_statistic1[j].end());
1438                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic2[j].begin(),new_statistic2[j].end());
1439                                */
1440                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic1->rows[j],new_statistic1->row_ends[j]);
1441                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic2->rows[j],new_statistic2->row_ends[j]);
1442                        }                       
1443                }
1444
1445                /*
1446                vector<list<toprow*>> toprow_statistic;
1447                int line_count = 0;
1448
1449                for(vector<list<polyhedron*>>::iterator polyhedron_ref = ++statistic.begin(); polyhedron_ref!=statistic.end();polyhedron_ref++)
1450                {
1451                        list<toprow*> support_list;
1452                        toprow_statistic.push_back(support_list);                                               
1453
1454                        for(list<polyhedron*>::iterator polyhedron_ref2 = polyhedron_ref->begin(); polyhedron_ref2 != polyhedron_ref->end(); polyhedron_ref2++)
1455                        {
1456                                toprow* support_top = (toprow*)(*polyhedron_ref2);
1457
1458                                toprow_statistic[line_count].push_back(support_top);
1459                        }
1460
1461                        line_count++;
1462                }*/
1463
1464                /*
1465                vector<int> sizevector;
1466                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
1467                {
1468                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
1469                }
1470                */
1471               
1472        }
1473
1474
1475       
1476       
1477};
1478
1479/*
1480
1481//! Robust Bayesian AR model for Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma density
1482class RARX : public BM
1483{
1484private:
1485
1486        emlig posterior;
1487
1488public:
1489        RARX():BM()
1490        {
1491        };
1492
1493        void bayes(const itpp::vec &yt, const itpp::vec &cond = empty_vec)
1494        {
1495               
1496        }
1497
1498};*/
1499
1500
1501
1502#endif //TRAGE_H
Note: See TracBrowser for help on using the browser.