root/applications/robust/robustlib.h @ 1305

Revision 1301, 58.4 kB (checked in by sindj, 13 years ago)

Dokoncovani mergovani polyhedronu a oprava chyb. Mergovani je skoro dokonceno, ale je tam nekde skryta chybka. 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 = 100;//numeric_limits<double>::max()/10e-10;
24
25/// An enumeration of possible actions performed on the polyhedrons. We can merge them or split them.
26enum actions {MERGE, SPLIT};
27
28// Forward declaration of polyhedron, vertex and emlig
29class polyhedron;
30class vertex;
31class emlig;
32
33/*
34class t_simplex
35{
36public:
37        set<vertex*> minima;
38
39        set<vertex*> simplex;
40
41        t_simplex(vertex* origin_vertex)
42        {
43                simplex.insert(origin_vertex);
44                minima.insert(origin_vertex);
45        }
46};*/
47
48/// A class representing a single condition that can be added to the emlig. A condition represents data entries in a statistical model.
49class condition
50{       
51public:
52        /// Value of the condition representing the data
53        vec value;     
54
55        /// Mulitplicity of the given condition may represent multiple occurences of same data entry.
56        int multiplicity;
57
58        /// Default constructor of condition class takes the value of data entry and creates a condition with multiplicity 1 (first occurence of the data).
59        condition(vec value)
60        {
61                this->value = value;
62                multiplicity = 1;
63        }
64};
65
66
67/// A class describing a single polyhedron of the split complex. From a collection of such classes a Hasse diagram
68/// of the structure in the exponent of a Laplace-Inverse-Gamma density will be created.
69class polyhedron
70{
71        /// A property having a value of 1 usually, with higher value only if the polyhedron arises as a coincidence of
72        /// more than just the necessary number of conditions. For example if a newly created line passes through an already
73        /// existing point, the points multiplicity will rise by 1.
74        int multiplicity;       
75
76        /// A property representing the position of the polyhedron related to current condition with relation to which we
77        /// are splitting the parameter space (new data has arrived). This property is setup within a classification procedure and
78        /// is only valid while the new condition is being added. It has to be reset when new condition is added and new classification
79        /// has to be performed.
80        int split_state;
81
82        /// A property representing the position of the polyhedron related to current condition with relation to which we
83        /// are merging the parameter space (data is being deleted usually due to a moving window model which is more adaptive and
84        /// steps in for the forgetting in a classical Gaussian AR model). This property is setup within a classification procedure and
85        /// is only valid while the new condition is being removed. It has to be reset when new condition is removed and new classification
86        /// has to be performed.
87        int merge_state;
88
89                       
90
91public:
92        /// A pointer to the multi-Laplace inverse gamma distribution this polyhedron belongs to.
93        emlig* my_emlig;
94
95        /// A list of polyhedrons parents within the Hasse diagram.
96        list<polyhedron*> parents;
97
98        /// A list of polyhedrons children withing the Hasse diagram.
99        list<polyhedron*> children;
100
101        /// All the vertices of the given polyhedron
102        set<vertex*> vertices;
103
104        /// The conditions that gave birth to the polyhedron. If some of them is removed, the polyhedron ceases to exist.
105        set<condition*> parentconditions;
106
107        /// A list used for storing children that lie in the positive region related to a certain condition
108        list<polyhedron*> positivechildren;
109
110        /// A list used for storing children that lie in the negative region related to a certain condition
111        list<polyhedron*> negativechildren;
112
113        /// Children intersecting the condition
114        list<polyhedron*> neutralchildren;
115
116        /// A set of grandchildren of the polyhedron that when new condition is added lie exactly on the condition hyperplane. These grandchildren
117        /// behave differently from other grandchildren, when the polyhedron is split. New grandchild is not necessarily created on the crossection of
118        /// the polyhedron and new condition.
119        set<polyhedron*> totallyneutralgrandchildren;
120
121        /// A set of children of the polyhedron that when new condition is added lie exactly on the condition hyperplane. These children
122        /// behave differently from other children, when the polyhedron is split. New child is not necessarily created on the crossection of
123        /// the polyhedron and new condition.
124        set<polyhedron*> totallyneutralchildren;
125
126        /// Reverse relation to the totallyneutralgrandchildren set is needed for merging of already existing polyhedrons to keep
127        /// totallyneutralgrandchildren list up to date.
128        set<polyhedron*> grandparents;
129
130        /// Vertices of the polyhedron classified as positive related to an added condition. When the polyhderon is split by the new condition,
131        /// these vertices will belong to the positive part of the splitted polyhedron.
132        set<vertex*> positiveneutralvertices;
133
134        /// Vertices of the polyhedron classified as negative related to an added condition. When the polyhderon is split by the new condition,
135        /// these vertices will belong to the negative part of the splitted polyhedron.
136        set<vertex*> negativeneutralvertices;
137
138        /// A bool specifying if the polyhedron lies exactly on the newly added condition or not.
139        bool totally_neutral;
140
141        /// When two polyhedrons are merged, there always exists a child lying on the former border of the polyhedrons. This child manages the merge
142        /// of the two polyhedrons. This property gives us the address of the mediator child.
143        polyhedron* mergechild;
144
145        /// If the polyhedron serves as a mergechild for two of its parents, we need to have the address of the parents to access them. This
146        /// is the pointer to the positive parent being merged.
147        polyhedron* positiveparent;
148
149        /// If the polyhedron serves as a mergechild for two of its parents, we need to have the address of the parents to access them. This
150        /// is the pointer to the negative parent being merged.
151        polyhedron* negativeparent;     
152
153        /// Adressing withing the statistic. Next_poly is a pointer to the next polyhedron in the statistic on the same level (if this is a point,
154        /// next_poly will be a point etc.).
155        polyhedron* next_poly;
156
157        /// Adressing withing the statistic. Prev_poly is a pointer to the previous polyhedron in the statistic on the same level (if this is a point,
158        /// next_poly will be a point etc.).
159        polyhedron* prev_poly;
160
161        /// A property counting the number of messages obtained from children within a classification procedure of position of the polyhedron related
162        /// an added/removed condition. If the message counter reaches the number of children, we know the polyhedrons' position has been fully classified.
163        int message_counter;
164
165        /// List of triangulation polyhedrons of the polyhedron given by their relative vertices.
166        list<set<vertex*>> triangulation;
167
168        /// A list of relative addresses serving for Hasse diagram construction.
169        list<int> kids_rel_addresses;
170
171        /// Default constructor
172        polyhedron()
173        {
174                multiplicity = 1;
175
176                message_counter = 0;
177
178                totally_neutral = NULL;
179
180                mergechild = NULL;             
181        }
182       
183        /// Setter for raising multiplicity
184        void raise_multiplicity()
185        {
186                multiplicity++;
187        }
188
189        /// Setter for lowering multiplicity
190        void lower_multiplicity()
191        {
192                multiplicity--;
193        }
194
195        int get_multiplicity()
196        {
197                return multiplicity;
198        }
199       
200        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
201        int operator==(polyhedron polyhedron2)
202        {
203                return true;
204        }
205
206        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
207        int operator<(polyhedron polyhedron2)
208        {
209                return false;
210        }
211
212       
213        /// A setter of state of current polyhedron relative to the action specified in the argument. The three possible states of the
214        /// polyhedron are -1 - NEGATIVE, 0 - NEUTRAL, 1 - POSITIVE. Neutral state means that either the state has been reset or the polyhedron is
215        /// ready to be split/merged.
216        int set_state(double state_indicator, actions action)
217        {
218                switch(action)
219                {
220                        case MERGE:
221                                merge_state = (int)sign(state_indicator);
222                                return merge_state;                     
223                        case SPLIT:
224                                split_state = (int)sign(state_indicator);
225                                return split_state;             
226                }
227        }
228
229        /// A getter of state of current polyhedron relative to the action specified in the argument. The three possible states of the
230        /// polyhedron are -1 - NEGATIVE, 0 - NEUTRAL, 1 - POSITIVE. Neutral state means that either the state has been reset or the polyhedron is
231        /// ready to be split/merged.
232        int get_state(actions action)
233        {
234                switch(action)
235                {
236                        case MERGE:
237                                return merge_state;                     
238                        break;
239                        case SPLIT:
240                                return split_state;
241                        break;
242                }
243        }
244
245        /// Method for obtaining the number of children of given polyhedron.
246        int number_of_children()
247        {
248                return children.size();
249        }
250
251        /// A method for triangulation of given polyhedron.
252        void triangulate(bool should_integrate);       
253};
254
255
256/// A class for representing 0-dimensional polyhedron - a vertex. It will be located in the bottom row of the Hasse
257/// diagram representing a complex of polyhedrons. It has its coordinates in the parameter space.
258class vertex : public polyhedron
259{
260        /// A dynamic array representing coordinates of the vertex
261        vec coordinates;
262
263public:
264        /// A property specifying the value of the density (ted nevim, jestli je to jakoby log nebo ne) above the vertex.
265        double function_value;
266
267        /// Default constructor
268        vertex();
269
270        /// Constructor of a vertex from a set of coordinates
271        vertex(vec coordinates)
272        {
273                this->coordinates   = coordinates;
274
275                vertices.insert(this);
276
277                set<vertex*> vert_simplex;
278
279                vert_simplex.insert(this);
280
281                triangulation.push_back(vert_simplex);
282        }
283
284        /// A method that widens the set of coordinates of given vertex. It is used when a complex in a parameter
285        /// space of certain dimension is established, but the dimension is not known when the vertex is created.
286        void push_coordinate(double coordinate)
287        {
288                coordinates  = concat(coordinates,coordinate);         
289        }
290
291        /// A method obtaining the set of coordinates of a vertex. These coordinates are not obtained as a pointer
292        /// (not given by reference), but a new copy is created (they are given by value).
293        vec get_coordinates()
294        {
295                return coordinates;
296        }
297               
298};
299
300
301/// A class representing a polyhedron in a top row of the complex. Such polyhedron has a condition that differen   tiates
302/// it from polyhedrons in other rows.
303class toprow : public polyhedron
304{
305       
306public:
307        double probability;
308
309        vertex* minimal_vertex;
310
311        /// A condition used for determining the function of a Laplace-Inverse-Gamma density resulting from Bayesian estimation
312        vec condition_sum;
313
314        int condition_order;
315
316        /// Default constructor
317        toprow(){};
318
319        /// Constructor creating a toprow from the condition
320        toprow(condition *condition, int condition_order)
321        {
322                this->condition_sum   = condition->value;
323                this->condition_order = condition_order;
324        }
325
326        toprow(vec condition_sum, int condition_order)
327        {
328                this->condition_sum   = condition_sum;
329                this->condition_order = condition_order;
330        }
331
332        double integrate_simplex(set<vertex*> simplex, char c);
333
334};
335
336
337
338
339
340
341class c_statistic
342{
343
344public:
345        polyhedron* end_poly;
346        polyhedron* start_poly;
347
348        vector<polyhedron*> rows;
349
350        vector<polyhedron*> row_ends;
351
352        c_statistic()
353        {
354                end_poly   = new polyhedron();
355                start_poly = new polyhedron();
356        };
357
358        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_start, polyhedron* appended_end)
359        {
360                if(row>((int)rows.size())-1)
361                {
362                        if(row>rows.size())
363                        {
364                                throw new exception("You are trying to append a polyhedron whose children are not in the statistic yet!");
365                                return;
366                        }
367
368                        rows.push_back(end_poly);
369                        row_ends.push_back(end_poly);
370                }
371
372                // POSSIBLE FAILURE: the function is not checking if start and end are connected
373
374                if(rows[row] != end_poly)
375                {
376                        appended_start->prev_poly = row_ends[row];
377                        row_ends[row]->next_poly = appended_start;                     
378                                               
379                }
380                else if((row>0 && rows[row-1]!=end_poly)||row==0)
381                {
382                        appended_start->prev_poly = start_poly;
383                        rows[row]= appended_start;                     
384                }
385                else
386                {
387                        throw new exception("Wrong polyhedron insertion into statistic: missing intermediary polyhedron!");
388                }
389
390                appended_end->next_poly = end_poly;
391                row_ends[row] = appended_end;
392        }
393
394        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_poly)
395        {
396                append_polyhedron(row,appended_poly,appended_poly);
397        }
398
399        void insert_polyhedron(int row, polyhedron* inserted_poly, polyhedron* following_poly)
400        {               
401                if(following_poly != end_poly)
402                {
403                        inserted_poly->next_poly = following_poly;
404                        inserted_poly->prev_poly = following_poly->prev_poly;
405
406                        if(following_poly->prev_poly == start_poly)
407                        {
408                                rows[row] = inserted_poly;
409                        }
410                        else
411                        {                               
412                                inserted_poly->prev_poly->next_poly = inserted_poly;                                                           
413                        }
414
415                        following_poly->prev_poly = inserted_poly;
416                }
417                else
418                {
419                        this->append_polyhedron(row, inserted_poly);
420                }               
421       
422        }
423
424
425       
426
427        void delete_polyhedron(int row, polyhedron* deleted_poly)
428        {
429                if(deleted_poly->prev_poly != start_poly)
430                {
431                        deleted_poly->prev_poly->next_poly = deleted_poly->next_poly;
432                }
433                else
434                {
435                        rows[row] = deleted_poly->next_poly;
436                }
437
438                if(deleted_poly->next_poly!=end_poly)
439                {
440                        deleted_poly->next_poly->prev_poly = deleted_poly->prev_poly;
441                }
442                else
443                {
444                        row_ends[row] = deleted_poly->prev_poly;
445                }
446
447               
448
449                deleted_poly->next_poly = NULL;
450                deleted_poly->prev_poly = NULL;                                 
451        }
452
453        int size()
454        {
455                return rows.size();
456        }
457
458        polyhedron* get_end()
459        {
460                return end_poly;
461        }
462
463        polyhedron* get_start()
464        {
465                return start_poly;
466        }
467
468        int row_size(int row)
469        {
470                if(this->size()>row && row>=0)
471                {
472                        int row_size = 0;
473                       
474                        for(polyhedron* row_poly = rows[row]; row_poly!=end_poly; row_poly=row_poly->next_poly)
475                        {
476                                row_size++;
477                        }
478
479                        return row_size;
480                }
481                else
482                {
483                        throw new exception("There is no row to obtain size from!");
484                }
485        }
486};
487
488
489class my_ivec : public ivec
490{
491public:
492        my_ivec():ivec(){};
493
494        my_ivec(ivec origin):ivec()
495        {
496                this->ins(0,origin);
497        }
498
499        bool operator>(const my_ivec &second) const
500        {
501                return max(*this)>max(second);
502               
503                /*
504                int size1 = this->size();
505                int size2 = second.size();             
506                 
507                int counter1 = 0;
508                while(0==0)
509                {
510                        if((*this)[counter1]==0)
511                        {
512                                size1--;
513                        }
514                       
515                        if((*this)[counter1]!=0)
516                                break;
517
518                        counter1++;
519                }
520
521                int counter2 = 0;
522                while(0==0)
523                {
524                        if(second[counter2]==0)
525                        {
526                                size2--;
527                        }
528                       
529                        if(second[counter2]!=0)
530                                break;
531
532                        counter2++;
533                }
534
535                if(size1!=size2)
536                {
537                        return size1>size2;
538                }
539                else
540                {
541                        for(int i = 0;i<size1;i++)
542                        {
543                                if((*this)[counter1+i]!=second[counter2+i])
544                                {
545                                        return (*this)[counter1+i]>second[counter2+i];
546                                }
547                        }
548
549                        return false;
550                }*/
551        }
552
553       
554        bool operator==(const my_ivec &second) const
555        {
556                return max(*this)==max(second);
557               
558                /*
559                int size1 = this->size();
560                int size2 = second.size();             
561                 
562                int counter = 0;
563                while(0==0)
564                {
565                        if((*this)[counter]==0)
566                {
567                        size1--;
568                }
569                       
570                if((*this)[counter]!=0)
571                        break;
572
573                counter++;
574                }
575
576                counter = 0;
577                while(0==0)
578                {
579                        if(second[counter]==0)
580                        {
581                                size2--;
582                        }
583                       
584                        if(second[counter]!=0)
585                                break;
586
587                        counter++;
588                }
589
590                if(size1!=size2)
591                {
592                        return false;
593                }
594                else
595                {
596                        for(int i=0;i<size1;i++)
597                        {
598                                if((*this)[size()-1-i]!=second[second.size()-1-i])
599                                {
600                                        return false;
601                                }
602                        }
603
604                        return true;
605                }*/
606        }
607
608        bool operator<(const my_ivec &second) const
609        {
610                return !(((*this)>second)||((*this)==second));
611        }
612
613        bool operator!=(const my_ivec &second) const
614        {
615                return !((*this)==second);
616        }
617
618        bool operator<=(const my_ivec &second) const
619        {
620                return !((*this)>second);
621        }
622
623        bool operator>=(const my_ivec &second) const
624        {
625                return !((*this)<second);
626        }
627
628        my_ivec right(my_ivec original)
629        {
630               
631        }
632};
633
634
635
636
637
638
639
640//! Conditional(e) Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma distribution density
641class emlig // : eEF
642{
643
644        /// A statistic in a form of a Hasse diagram representing a complex of convex polyhedrons obtained as a result
645        /// of data update from Bayesian estimation or set by the user if this emlig is a prior density
646       
647
648        vector<list<polyhedron*>> for_splitting;
649               
650        vector<list<polyhedron*>> for_merging;
651
652        list<condition*> conditions;
653
654        double normalization_factor;
655
656       
657
658        void alter_toprow_conditions(condition *condition, bool should_be_added)
659        {
660                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
661                {
662                        set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();
663
664                        do
665                        {
666                                vertex_ref++;
667                        }
668                        while((*vertex_ref)->parentconditions.find(condition)==(*vertex_ref)->parentconditions.end());
669
670                        double product = (*vertex_ref)->get_coordinates()*condition->value;
671
672                        if(should_be_added)
673                        {
674                                ((toprow*) horiz_ref)->condition_order++;
675
676                                if(product>0)
677                                {
678                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum += condition->value;
679                                }
680                                else
681                                {
682                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum -= condition->value;
683                                }
684                        }
685                        else
686                        { 
687                                ((toprow*) horiz_ref)->condition_order--;
688
689                                if(product<0)                   
690                                {
691                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum += condition->value;
692                                }
693                                else
694                                {
695                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum -= condition->value;
696                                }
697                        }                               
698                }
699        }
700
701
702
703        void send_state_message(polyhedron* sender, condition *toadd, condition *toremove, int level)
704        {                       
705
706                bool shouldmerge    = (toremove != NULL);
707                bool shouldsplit    = (toadd != NULL);
708               
709                if(shouldsplit||shouldmerge)
710                {
711                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_iterator = sender->parents.begin();parent_iterator!=sender->parents.end();parent_iterator++)
712                        {
713                                polyhedron* current_parent = *parent_iterator;
714
715                                current_parent->message_counter++;
716
717                                bool is_last  = (current_parent->message_counter == current_parent->number_of_children());
718                                bool is_first = (current_parent->message_counter == 1);
719
720                                if(shouldmerge)
721                                {
722                                        int child_state  = sender->get_state(MERGE);
723                                        int parent_state = current_parent->get_state(MERGE);
724
725                                        if(parent_state == 0||is_first)
726                                        {
727                                                parent_state = current_parent->set_state(child_state, MERGE);                                           
728                                        }                                       
729
730                                        if(child_state == 0)
731                                        {
732                                                if(current_parent->mergechild == NULL)
733                                                {
734                                                        current_parent->mergechild = sender;
735                                                }                                                       
736                                        }                                       
737
738                                        if(is_last)
739                                        {                                               
740                                                if(current_parent->mergechild != NULL)
741                                                {
742                                                        if(current_parent->mergechild->get_multiplicity()==1)
743                                                        {
744                                                                if(parent_state > 0)
745                                                                {                                                       
746                                                                        current_parent->mergechild->positiveparent = current_parent;                                                   
747                                                                }
748
749                                                                if(parent_state < 0)
750                                                                {                                                       
751                                                                        current_parent->mergechild->negativeparent = current_parent;                                                   
752                                                                }
753                                                        }                                                       
754                                                }                                               
755                                                else
756                                                {
757                                                        if(parent_state == 1)
758                                                        {
759                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum-=toremove->value;
760                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_order--;
761                                                        }
762
763                                                        if(parent_state == -1)
764                                                        {
765                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum+=toremove->value;
766                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_order--;
767                                                        }
768
769                                                        //current_parent->set_state(0,MERGE);                                                   
770                                                }
771
772                                                if(parent_state == 0)
773                                                {
774                                                        for_merging[level+1].push_back(current_parent);
775                                                        // current_parent->parentconditions.erase(toremove);
776                                                }                                               
777
778                                                current_parent->mergechild = NULL;
779                                                current_parent->message_counter = 0;                                           
780
781                                                if(level == number_of_parameters - 1)
782                                                {
783                                                        toprow* cur_par_toprow = ((toprow*)current_parent);
784                                                        cur_par_toprow->probability = 0.0;
785                                                                       
786                                                        for(list<set<vertex*>>::iterator t_ref = current_parent->triangulation.begin();t_ref!=current_parent->triangulation.end();t_ref++)
787                                                        {
788                                                                cur_par_toprow->probability += cur_par_toprow->integrate_simplex(*t_ref,'C');
789                                                        }                                                                       
790                                                }
791                                        }                                       
792                                }
793
794                                if(shouldsplit)
795                                {
796                                        current_parent->totallyneutralgrandchildren.insert(sender->totallyneutralchildren.begin(),sender->totallyneutralchildren.end());
797
798                                        for(set<polyhedron*>::iterator tot_child_ref = sender->totallyneutralchildren.begin();tot_child_ref!=sender->totallyneutralchildren.end();tot_child_ref++)
799                                        {
800                                                (*tot_child_ref)->grandparents.insert(current_parent);
801                                        }
802
803                                        switch(sender->get_state(SPLIT))
804                                        {
805                                        case 1:
806                                                current_parent->positivechildren.push_back(sender);
807                                                current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
808                                        break;
809                                        case 0:
810                                                current_parent->neutralchildren.push_back(sender);
811                                                current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->positiveneutralvertices.begin(),sender->positiveneutralvertices.end());
812                                                current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->negativeneutralvertices.begin(),sender->negativeneutralvertices.end());
813
814                                                if(current_parent->totally_neutral == NULL)
815                                                {
816                                                        current_parent->totally_neutral = sender->totally_neutral;
817                                                }
818                                                else
819                                                {
820                                                        current_parent->totally_neutral = current_parent->totally_neutral && sender->totally_neutral;
821                                                }
822
823                                                if(sender->totally_neutral)
824                                                {
825                                                        current_parent->totallyneutralchildren.insert(sender);
826                                                }
827                                                       
828                                        break;
829                                        case -1:
830                                                current_parent->negativechildren.push_back(sender);
831                                                current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
832                                        break;
833                                        }
834
835                                        if(is_last)
836                                        {
837                                                if((current_parent->negativechildren.size()>0&&current_parent->positivechildren.size()>0)||
838                                                                                                        (current_parent->neutralchildren.size()>0&&current_parent->totally_neutral==false))
839                                                {                                                               
840                                                               
841                                                                for_splitting[level+1].push_back(current_parent);
842                                                               
843                                                                current_parent->set_state(0, SPLIT);
844                                                }
845                                                else
846                                                {
847                                                               
848
849                                                        if(current_parent->negativechildren.size()>0)
850                                                        {
851                                                                current_parent->set_state(-1, SPLIT);
852
853                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum-=toadd->value;
854
855                                                                       
856                                                        }
857                                                        else if(current_parent->positivechildren.size()>0)
858                                                        {
859                                                                current_parent->set_state(1, SPLIT);
860
861                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum+=toadd->value;                                                                 
862                                                        }
863                                                        else
864                                                        {
865                                                                current_parent->raise_multiplicity();                                                           
866                                                        }
867
868                                                        ((toprow*)current_parent)->condition_order++;
869
870                                                        if(level == number_of_parameters - 1)
871                                                        {
872                                                                toprow* cur_par_toprow = ((toprow*)current_parent);
873                                                                cur_par_toprow->probability = 0.0;
874                                                                       
875                                                                for(list<set<vertex*>>::iterator t_ref = current_parent->triangulation.begin();t_ref!=current_parent->triangulation.end();t_ref++)
876                                                                {
877                                                                        cur_par_toprow->probability += cur_par_toprow->integrate_simplex(*t_ref,'C');
878                                                                }                                                                       
879                                                        }
880
881                                                        current_parent->positivechildren.clear();
882                                                        current_parent->negativechildren.clear();
883                                                        current_parent->neutralchildren.clear();
884                                                        current_parent->totallyneutralchildren.clear();
885                                                        current_parent->totallyneutralgrandchildren.clear();
886                                                        // current_parent->grandparents.clear();
887                                                        current_parent->positiveneutralvertices.clear();
888                                                        current_parent->negativeneutralvertices.clear();
889                                                        current_parent->totally_neutral = NULL;
890                                                        current_parent->kids_rel_addresses.clear();
891                                                        current_parent->message_counter = 0;
892                                                }
893                                        }
894                                }
895
896                                if(is_last)
897                                {
898                                        send_state_message(current_parent,toadd,toremove,level+1);
899                                }
900                       
901                        }
902                       
903                }               
904        }
905       
906public: 
907        c_statistic statistic;
908
909        vertex* minimal_vertex;
910
911        double likelihood_value;
912
913        vector<multiset<my_ivec>> correction_factors;
914
915        int number_of_parameters;
916
917        /// A default constructor creates an emlig with predefined statistic representing only the range of the given
918        /// parametric space, where the number of parameters of the needed model is given as a parameter to the constructor.
919        emlig(int number_of_parameters)
920        {       
921                this->number_of_parameters = number_of_parameters;
922
923                create_statistic(number_of_parameters);
924
925                likelihood_value = numeric_limits<double>::max();
926        }
927
928        /// A constructor for creating an emlig when the user wants to create the statistic by himself. The creation of a
929        /// statistic is needed outside the constructor. Used for a user defined prior distribution on the parameters.
930        emlig(c_statistic statistic)
931        {
932                this->statistic = statistic;   
933
934                likelihood_value = numeric_limits<double>::max();
935        }
936
937        void step_me(int marker)
938        {
939               
940                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
941                {
942                        for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[i];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
943                        {
944                               
945                                if(i==statistic.size()-1)
946                                {
947                                        //cout << ((toprow*)horiz_ref)->condition_sum << "   " << ((toprow*)horiz_ref)->probability << endl;
948                                        cout << "Order:" << ((toprow*)horiz_ref)->condition_order << endl;
949                                }
950                                if(i==0)
951                                {
952                                        cout << ((vertex*)horiz_ref)->get_coordinates() << endl;
953                                }
954
955                                char* string = "Checkpoint";
956                        }
957                }
958               
959
960                /*
961                list<vec> table_entries;
962                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];horiz_ref!=statistic.row_ends[statistic.size()-1];horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
963                {
964                        toprow *current_toprow = (toprow*)(horiz_ref);
965                        for(list<set<vertex*>>::iterator tri_ref = current_toprow->triangulation.begin();tri_ref!=current_toprow->triangulation.end();tri_ref++)
966                        {
967                                for(set<vertex*>::iterator vert_ref = (*tri_ref).begin();vert_ref!=(*tri_ref).end();vert_ref++)
968                                {
969                                        vec table_entry = vec();
970                                       
971                                        table_entry.ins(0,(*vert_ref)->get_coordinates()*current_toprow->condition.get(1,current_toprow->condition.size()-1)-current_toprow->condition.get(0,0));
972                                       
973                                        table_entry.ins(0,(*vert_ref)->get_coordinates());
974
975                                        table_entries.push_back(table_entry);
976                                }
977                        }                       
978                }
979
980                unique(table_entries.begin(),table_entries.end());
981
982                               
983               
984                for(list<vec>::iterator entry_ref = table_entries.begin();entry_ref!=table_entries.end();entry_ref++)
985                {
986                        ofstream myfile;
987                        myfile.open("robust_data.txt", ios::out | ios::app);
988                        if (myfile.is_open())
989                        {
990                                for(int i = 0;i<(*entry_ref).size();i++)
991                                {
992                                        myfile << (*entry_ref)[i] << ";";
993                                }
994                                myfile << endl;
995                       
996                                myfile.close();
997                        }
998                        else
999                        {
1000                                cout << "File problem." << endl;
1001                        }
1002                }
1003                */
1004               
1005
1006                return;
1007        }
1008
1009        int statistic_rowsize(int row)
1010        {
1011                return statistic.row_size(row);
1012        }
1013
1014        void add_condition(vec toadd)
1015        {
1016                vec null_vector = "";
1017
1018                add_and_remove_condition(toadd, null_vector);
1019        }
1020
1021
1022        void remove_condition(vec toremove)
1023        {               
1024                vec null_vector = "";
1025
1026                add_and_remove_condition(null_vector, toremove);
1027       
1028        }
1029
1030        void add_and_remove_condition(vec toadd, vec toremove)
1031        {
1032                likelihood_value = numeric_limits<double>::max();
1033
1034                bool should_remove = (toremove.size() != 0);
1035                bool should_add    = (toadd.size() != 0);
1036
1037                for_splitting.clear();
1038                for_merging.clear();
1039
1040                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
1041                {
1042                        list<polyhedron*> empty_split;
1043                        list<polyhedron*> empty_merge;
1044
1045                        for_splitting.push_back(empty_split);
1046                        for_merging.push_back(empty_merge);
1047                }
1048
1049                list<condition*>::iterator toremove_ref = conditions.end();
1050                bool condition_should_be_added = should_add;
1051
1052                for(list<condition*>::iterator ref = conditions.begin();ref!=conditions.end();ref++)
1053                {
1054                        if(should_remove)
1055                        {
1056                                if((*ref)->value == toremove)
1057                                {
1058                                        if((*ref)->multiplicity>1)
1059                                        {
1060                                                (*ref)->multiplicity--;
1061
1062                                                alter_toprow_conditions(*ref,false);
1063
1064                                                should_remove = false;
1065                                        }
1066                                        else
1067                                        {
1068                                                toremove_ref = ref;                                                     
1069                                        }
1070                                }
1071                        }
1072
1073                        if(should_add)
1074                        {
1075                                if((*ref)->value == toadd)
1076                                {
1077                                        (*ref)->multiplicity++;
1078
1079                                        alter_toprow_conditions(*ref,true);
1080
1081                                        should_add = false;
1082
1083                                        condition_should_be_added = false;
1084                                }                               
1085                        }
1086                }       
1087
1088                condition* condition_to_remove = NULL;
1089
1090                if(toremove_ref!=conditions.end())
1091                {
1092                        condition_to_remove = *toremove_ref;
1093                        conditions.erase(toremove_ref);                 
1094                }
1095
1096                condition* condition_to_add = NULL;
1097
1098                if(condition_should_be_added)
1099                {
1100                        condition* new_condition = new condition(toadd);
1101                       
1102                        conditions.push_back(new_condition);
1103                        condition_to_add = new_condition;
1104                }               
1105               
1106                for(polyhedron* horizontal_position = statistic.rows[0];horizontal_position!=statistic.get_end();horizontal_position=horizontal_position->next_poly)
1107                {               
1108                        vertex* current_vertex = (vertex*)horizontal_position;
1109                       
1110                        if(should_add||should_remove)
1111                        {
1112                                vec appended_coords = current_vertex->get_coordinates();
1113                                appended_coords.ins(0,-1.0);                           
1114
1115                                if(should_add)
1116                                {
1117                                        double local_condition = 0;// = toadd*(appended_coords.first/=appended_coords.second);
1118
1119                                        local_condition = appended_coords*toadd;
1120
1121                                        current_vertex->set_state(local_condition,SPLIT);
1122
1123                                        /// \TODO There should be a rounding error tolerance used here to insure we are not having too many points because of rounding error.
1124                                        if(local_condition == 0)
1125                                        {
1126                                                current_vertex->totally_neutral = true;
1127
1128                                                current_vertex->raise_multiplicity();
1129
1130                                                current_vertex->negativeneutralvertices.insert(current_vertex);
1131                                                current_vertex->positiveneutralvertices.insert(current_vertex);
1132                                        }                                       
1133                                }
1134                       
1135                                if(should_remove)
1136                                {                                       
1137                                        set<condition*>::iterator cond_ref;
1138                                       
1139                                        for(cond_ref = current_vertex->parentconditions.begin();cond_ref!=current_vertex->parentconditions.end();cond_ref++)
1140                                        {
1141                                                if(*cond_ref == condition_to_remove)
1142                                                {
1143                                                        break;
1144                                                }
1145                                        }
1146
1147                                        if(cond_ref!=current_vertex->parentconditions.end())
1148                                        {
1149                                                current_vertex->parentconditions.erase(cond_ref);
1150                                                current_vertex->set_state(0,MERGE);
1151                                                for_merging[0].push_back(current_vertex);
1152                                        }
1153                                        else
1154                                        {
1155                                                double local_condition = toremove*appended_coords;
1156                                                current_vertex->set_state(local_condition,MERGE);
1157                                        }
1158                                }                               
1159                        }
1160
1161                        send_state_message(current_vertex, condition_to_add, condition_to_remove, 0);           
1162                       
1163                }
1164
1165               
1166               
1167                if(should_remove)
1168                {
1169                        for(int i = 0;i<for_merging.size();i++)
1170                        {
1171                                for(list<polyhedron*>::iterator merge_ref = for_merging[i].begin();merge_ref!=for_merging[i].end();merge_ref++)
1172                                {
1173                                        cout << (*merge_ref)->get_state(MERGE) << ",";
1174                                }
1175
1176                                cout << endl;
1177                        }
1178
1179                        set<vertex*> vertices_to_be_reduced;                   
1180                       
1181                        int k = 1;
1182
1183                        for(vector<list<polyhedron*>>::iterator vert_ref = for_merging.begin();vert_ref<for_merging.end();vert_ref++)
1184                        {
1185                                for(list<polyhedron*>::reverse_iterator merge_ref = vert_ref->rbegin();merge_ref!=vert_ref->rend();merge_ref++)
1186                                {
1187                                        if((*merge_ref)->get_multiplicity()>1)
1188                                        {
1189                                                if(k==1)
1190                                                {
1191                                                        vertices_to_be_reduced.insert((vertex*)(*merge_ref));
1192                                                }
1193                                                else
1194                                                {
1195                                                        (*merge_ref)->lower_multiplicity();
1196                                                }
1197                                        }
1198                                        else
1199                                        {
1200                                                toprow* current_positive = (toprow*)(*merge_ref)->positiveparent;
1201                                                toprow* current_negative = (toprow*)(*merge_ref)->negativeparent;
1202
1203                                                current_positive->condition_sum -= toremove;
1204                                                current_positive->condition_order--;
1205                                               
1206                                                current_positive->children.insert(current_positive->children.end(),current_negative->children.begin(),current_negative->children.end());
1207                                                current_positive->children.remove(*merge_ref);
1208
1209                                                for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_negative->children.begin();child_ref!=current_negative->children.end();child_ref++)
1210                                                {
1211                                                        (*child_ref)->parents.remove(current_negative);
1212                                                        (*child_ref)->parents.push_back(current_positive);                                                                                                     
1213                                                }
1214                                               
1215                                                current_positive->negativechildren.insert(current_positive->negativechildren.end(),current_negative->negativechildren.begin(),current_negative->negativechildren.end());                                               
1216                                               
1217                                                current_positive->positivechildren.insert(current_positive->positivechildren.end(),current_negative->positivechildren.begin(),current_negative->positivechildren.end());
1218                                                                                               
1219                                                current_positive->neutralchildren.insert(current_positive->neutralchildren.end(),current_negative->positivechildren.begin(),current_negative->positivechildren.end());
1220                                       
1221                                                switch((*merge_ref)->get_state(SPLIT))
1222                                                {
1223                                                case -1:
1224                                                        current_positive->negativechildren.remove(*merge_ref);
1225                                                        break;
1226                                                case 0:
1227                                                        current_positive->neutralchildren.remove(*merge_ref);
1228                                                        break;
1229                                                case 1:
1230                                                        current_positive->positivechildren.remove(*merge_ref);
1231                                                        break;
1232                                                }
1233
1234                                                current_positive->parents.insert(current_positive->parents.begin(),current_negative->parents.begin(),current_negative->parents.end());
1235                                                // unique(current_positive->parents.begin(),current_positive->parents.end());
1236
1237                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_negative->parents.begin();parent_ref!=current_negative->parents.end();parent_ref++)
1238                                                {
1239                                                        (*parent_ref)->children.remove(current_negative);
1240                                                        (*parent_ref)->children.push_back(current_positive);
1241                                                }
1242
1243                                                current_positive->totallyneutralchildren.insert(current_negative->totallyneutralchildren.begin(),current_negative->totallyneutralchildren.end());
1244                                                current_positive->totallyneutralchildren.erase(*merge_ref);
1245
1246                                                current_positive->totallyneutralgrandchildren.insert(current_negative->totallyneutralgrandchildren.begin(),current_negative->totallyneutralgrandchildren.end());
1247                                               
1248                                                current_positive->vertices.insert(current_negative->vertices.begin(),current_negative->vertices.end());
1249                                                current_positive->negativeneutralvertices.insert(current_negative->negativeneutralvertices.begin(),current_negative->negativeneutralvertices.end());
1250                                                current_positive->positiveneutralvertices.insert(current_negative->positiveneutralvertices.begin(),current_negative->positiveneutralvertices.end());
1251                                               
1252                                                for(set<vertex*>::iterator vert_ref = (*merge_ref)->vertices.begin();vert_ref!=(*merge_ref)->vertices.end();vert_ref++)
1253                                                {
1254                                                        if((*vert_ref)->get_multiplicity()==1)
1255                                                        {
1256                                                                current_positive->vertices.erase(*vert_ref);
1257                                                                current_positive->negativeneutralvertices.erase(*vert_ref);
1258                                                                current_positive->positiveneutralvertices.erase(*vert_ref);
1259                                                        }
1260                                                }
1261                                               
1262                                                if(current_negative->get_state(SPLIT)==0&&!current_negative->totally_neutral)
1263                                                {
1264                                                        for_splitting[k].remove(current_negative);
1265                                                       
1266                                                        if(current_positive->get_state(SPLIT)!=0||current_positive->totally_neutral)
1267                                                        {
1268                                                                for_splitting[k].push_back(current_positive);
1269                                                        }
1270                                                }
1271
1272                                                if(current_positive->totally_neutral)
1273                                                {
1274                                                        if(!current_negative->totally_neutral)
1275                                                        {
1276                                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_positive->grandparents.begin();grand_ref!=current_positive->grandparents.end();grand_ref++)
1277                                                                {
1278                                                                        (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(current_positive);
1279                                                                }                                                               
1280                                                        }
1281                                                        else
1282                                                        {
1283                                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_negative->grandparents.begin();grand_ref!=current_negative->grandparents.end();grand_ref++)
1284                                                                {
1285                                                                        (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(current_negative);
1286                                                                        (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.insert(current_positive);
1287                                                                }                                                               
1288                                                        }
1289                                                }
1290                                                else
1291                                                {
1292                                                        if(current_negative->totally_neutral)
1293                                                        {
1294                                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_negative->grandparents.begin();grand_ref!=current_negative->grandparents.end();grand_ref++)
1295                                                                {
1296                                                                        (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(current_negative);                                                                     
1297                                                                }
1298                                                        }                                                       
1299                                                }
1300
1301                                                current_positive->grandparents.clear();
1302
1303                                                current_positive->totally_neutral = (current_positive->totally_neutral && current_negative->totally_neutral);
1304
1305                                                current_positive->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
1306                                               
1307                                                statistic.delete_polyhedron(k,current_negative);
1308
1309                                                delete current_negative;
1310
1311                                                for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = (*merge_ref)->children.begin();child_ref!=(*merge_ref)->children.end();child_ref++)
1312                                                {
1313                                                        (*child_ref)->parents.remove(*merge_ref);
1314                                                }
1315
1316                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = (*merge_ref)->parents.begin();parent_ref!=(*merge_ref)->parents.end();parent_ref++)
1317                                                {
1318                                                        (*parent_ref)->positivechildren.remove(*merge_ref);
1319                                                        (*parent_ref)->negativechildren.remove(*merge_ref);
1320                                                        (*parent_ref)->neutralchildren.remove(*merge_ref);
1321                                                        (*parent_ref)->children.remove(*merge_ref);
1322                                                }
1323
1324                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_ch_ref = (*merge_ref)->totallyneutralgrandchildren.begin();grand_ch_ref!=(*merge_ref)->totallyneutralgrandchildren.end();grand_ch_ref++)
1325                                                {
1326                                                        (*grand_ch_ref)->grandparents.erase(*merge_ref);
1327                                                }
1328
1329                                               
1330                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_p_ref = (*merge_ref)->grandparents.begin();grand_p_ref!=(*merge_ref)->grandparents.end();grand_p_ref++)
1331                                                {
1332                                                        (*grand_p_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(*merge_ref);
1333                                                }
1334                                               
1335
1336                                                statistic.delete_polyhedron(k-1,*merge_ref);
1337
1338                                                if(k==1)
1339                                                {
1340                                                        vertices_to_be_reduced.insert((vertex*)(*merge_ref));
1341                                                }
1342                                                else
1343                                                {
1344                                                        delete *merge_ref;
1345                                                }
1346                                        }
1347                                }                       
1348                       
1349                                k++;
1350
1351                        }
1352
1353                        for(set<vertex*>::iterator vert_ref = vertices_to_be_reduced.begin();vert_ref!=vertices_to_be_reduced.end();vert_ref++)
1354                        {
1355                                if((*vert_ref)->get_multiplicity()>1)
1356                                {
1357                                        (*vert_ref)->lower_multiplicity();
1358                                }
1359                                else
1360                                {
1361                                        delete *vert_ref;
1362                                }
1363                        }                       
1364                }
1365               
1366
1367                if(should_add)
1368                {
1369                        int k = 1;
1370
1371                        vector<list<polyhedron*>>::iterator beginning_ref = ++for_splitting.begin();
1372
1373                        for(vector<list<polyhedron*>>::iterator vert_ref = beginning_ref;vert_ref<for_splitting.end();vert_ref++)
1374                        {                       
1375
1376                                for(list<polyhedron*>::reverse_iterator split_ref = vert_ref->rbegin();split_ref != vert_ref->rend();split_ref++)
1377                                {
1378                                        polyhedron* new_totally_neutral_child;
1379
1380                                        polyhedron* current_polyhedron = (*split_ref);
1381                                       
1382                                        if(vert_ref == beginning_ref)
1383                                        {
1384                                                vec coordinates1 = ((vertex*)(*(current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();                                             
1385                                                vec coordinates2 = ((vertex*)(*(++current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();
1386                                               
1387                                                vec extended_coord2 = coordinates2;
1388                                                extended_coord2.ins(0,-1.0);                                           
1389
1390                                                double t = (-toadd*extended_coord2)/(toadd(1,toadd.size()-1)*(coordinates1-coordinates2));                                             
1391
1392                                                vec new_coordinates = (1-t)*coordinates2+t*coordinates1;                                               
1393
1394                                                // cout << "c1:" << coordinates1 << endl << "c2:" << coordinates2 << endl << "nc:" << new_coordinates << endl;
1395
1396                                                vertex* neutral_vertex = new vertex(new_coordinates);                                           
1397
1398                                                new_totally_neutral_child = neutral_vertex;
1399                                        }
1400                                        else
1401                                        {
1402                                                toprow* neutral_toprow = new toprow();
1403                                               
1404                                                neutral_toprow->condition_sum   = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum; // tohle tu bylo driv: zeros(number_of_parameters+1);
1405                                                neutral_toprow->condition_order = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1;
1406
1407                                                new_totally_neutral_child = neutral_toprow;
1408                                        }
1409
1410                                        new_totally_neutral_child->parentconditions.insert(current_polyhedron->parentconditions.begin(),current_polyhedron->parentconditions.end());
1411                                        new_totally_neutral_child->parentconditions.insert(condition_to_add);
1412
1413                                        new_totally_neutral_child->my_emlig = this;
1414                                       
1415                                        new_totally_neutral_child->children.insert(new_totally_neutral_child->children.end(),
1416                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(),
1417                                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end());
1418
1419                                       
1420
1421                                        // cout << ((toprow*)current_polyhedron)->condition << endl << toadd << endl;
1422
1423                                        toprow* positive_poly = new toprow(((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum+toadd, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1424                                        toprow* negative_poly = new toprow(((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum-toadd, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1425
1426                                        positive_poly->my_emlig = this;
1427                                        negative_poly->my_emlig = this;
1428
1429                                        for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(); grand_ref != current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end();grand_ref++)
1430                                        {
1431                                                (*grand_ref)->parents.push_back(new_totally_neutral_child);
1432                                               
1433                                                // tohle tu nebylo. ma to tu byt?
1434                                                //positive_poly->totallyneutralgrandchildren.insert(*grand_ref);
1435                                                //negative_poly->totallyneutralgrandchildren.insert(*grand_ref);
1436
1437                                                //(*grand_ref)->grandparents.insert(positive_poly);
1438                                                //(*grand_ref)->grandparents.insert(negative_poly);
1439
1440                                                new_totally_neutral_child->vertices.insert((*grand_ref)->vertices.begin(),(*grand_ref)->vertices.end());
1441                                        }
1442
1443                                        positive_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1444                                        negative_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1445                                       
1446
1447                                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_polyhedron->parents.begin();parent_ref!=current_polyhedron->parents.end();parent_ref++)
1448                                        {
1449                                                (*parent_ref)->totallyneutralgrandchildren.insert(new_totally_neutral_child);
1450                                                // new_totally_neutral_child->grandparents.insert(*parent_ref);
1451
1452                                                (*parent_ref)->neutralchildren.remove(current_polyhedron);
1453                                                (*parent_ref)->children.remove(current_polyhedron);
1454
1455                                                (*parent_ref)->children.push_back(positive_poly);
1456                                                (*parent_ref)->children.push_back(negative_poly);
1457                                                (*parent_ref)->positivechildren.push_back(positive_poly);
1458                                                (*parent_ref)->negativechildren.push_back(negative_poly);
1459                                        }
1460
1461                                        positive_poly->parents.insert(positive_poly->parents.end(),
1462                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
1463                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());
1464
1465                                        negative_poly->parents.insert(negative_poly->parents.end(),
1466                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
1467                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());
1468
1469                                       
1470
1471                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(positive_poly);
1472                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(negative_poly);
1473
1474                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->positivechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->positivechildren.end();child_ref++)
1475                                        {
1476                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
1477                                                (*child_ref)->parents.push_back(positive_poly);                                         
1478                                        }                                       
1479
1480                                        positive_poly->children.insert(positive_poly->children.end(),
1481                                                                                                current_polyhedron->positivechildren.begin(),
1482                                                                                                                        current_polyhedron->positivechildren.end());
1483
1484                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->negativechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->negativechildren.end();child_ref++)
1485                                        {
1486                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
1487                                                (*child_ref)->parents.push_back(negative_poly);
1488                                        }
1489
1490                                        negative_poly->children.insert(negative_poly->children.end(),
1491                                                                                                current_polyhedron->negativechildren.begin(),
1492                                                                                                                        current_polyhedron->negativechildren.end());
1493
1494                                        positive_poly->vertices.insert(current_polyhedron->positiveneutralvertices.begin(),current_polyhedron->positiveneutralvertices.end());
1495                                        positive_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
1496
1497                                        negative_poly->vertices.insert(current_polyhedron->negativeneutralvertices.begin(),current_polyhedron->negativeneutralvertices.end());
1498                                        negative_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
1499                                                               
1500                                        new_totally_neutral_child->triangulate(false);
1501
1502                                        positive_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
1503                                        negative_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
1504                                       
1505                                        statistic.append_polyhedron(k-1, new_totally_neutral_child);                                   
1506                                       
1507                                        statistic.insert_polyhedron(k, positive_poly, current_polyhedron);
1508                                        statistic.insert_polyhedron(k, negative_poly, current_polyhedron);                                     
1509
1510                                        statistic.delete_polyhedron(k, current_polyhedron);
1511
1512                                        delete current_polyhedron;
1513                                }
1514
1515                                k++;
1516                        }
1517                }
1518
1519               
1520                vector<int> sizevector;
1521                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
1522                {
1523                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
1524                        cout << statistic.row_size(s) << ", ";
1525                }
1526
1527                cout << endl;
1528
1529                /*
1530                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)
1531                {
1532                        cout << ((toprow*)topr_ref)->condition << endl;
1533                }
1534                */
1535
1536        }
1537
1538        void set_correction_factors(int order)
1539                {
1540                        for(int remaining_order = correction_factors.size();remaining_order<order;remaining_order++)
1541                        {
1542                                multiset<my_ivec> factor_templates;
1543                                multiset<my_ivec> final_factors;                               
1544
1545                                my_ivec orig_template = my_ivec();                             
1546
1547                                for(int i = 1;i<number_of_parameters-remaining_order+1;i++)
1548                                {                                       
1549                                        bool in_cycle = false;
1550                                        for(int j = 0;j<=remaining_order;j++)                                   {
1551                                               
1552                                                multiset<my_ivec>::iterator fac_ref = factor_templates.begin();
1553
1554                                                do
1555                                                {
1556                                                        my_ivec current_template;
1557                                                        if(!in_cycle)
1558                                                        {
1559                                                                current_template = orig_template;
1560                                                                in_cycle = true;
1561                                                        }
1562                                                        else
1563                                                        {
1564                                                                current_template = (*fac_ref);
1565                                                                fac_ref++;
1566                                                        }                                                       
1567                                                       
1568                                                        current_template.ins(current_template.size(),i);
1569
1570                                                        // cout << "template:" << current_template << endl;
1571                                                       
1572                                                        if(current_template.size()==remaining_order+1)
1573                                                        {
1574                                                                final_factors.insert(current_template);
1575                                                        }
1576                                                        else
1577                                                        {
1578                                                                factor_templates.insert(current_template);
1579                                                        }
1580                                                }
1581                                                while(fac_ref!=factor_templates.end());
1582                                        }
1583                                }       
1584
1585                                correction_factors.push_back(final_factors);                   
1586
1587                        }
1588                }
1589
1590protected:
1591
1592        /// A method for creating plain default statistic representing only the range of the parameter space.
1593    void create_statistic(int number_of_parameters)
1594        {
1595                /*
1596                for(int i = 0;i<number_of_parameters;i++)
1597                {
1598                        vec condition_vec = zeros(number_of_parameters+1);
1599                        condition_vec[i+1]  = 1;
1600
1601                        condition* new_condition = new condition(condition_vec);
1602                       
1603                        conditions.push_back(new_condition);
1604                }
1605                */
1606
1607                // An empty vector of coordinates.
1608                vec origin_coord;       
1609
1610                // We create an origin - this point will have all the coordinates zero, but now it has an empty vector of coords.
1611                vertex *origin = new vertex(origin_coord);
1612
1613                origin->my_emlig = this;
1614               
1615                /*
1616                // As a statistic, we have to create a vector of vectors of polyhedron pointers. It will then represent the Hasse
1617                // diagram. First we create a vector of polyhedrons..
1618                list<polyhedron*> origin_vec;
1619
1620                // ..we fill it with the origin..
1621                origin_vec.push_back(origin);
1622
1623                // ..and we fill the statistic with the created vector.
1624                statistic.push_back(origin_vec);
1625                */
1626
1627                statistic = *(new c_statistic());               
1628               
1629                statistic.append_polyhedron(0, origin);
1630
1631                // Now we have a statistic for a zero dimensional space. Regarding to how many dimensional space we need to
1632                // describe, we have to widen the descriptional default statistic. We use an iterative procedure as follows:
1633                for(int i=0;i<number_of_parameters;i++)
1634                {
1635                        // We first will create two new vertices. These will be the borders of the parameter space in the dimension
1636                        // of newly added parameter. Therefore they will have all coordinates except the last one zero. We get the
1637                        // right amount of zero cooridnates by reading them from the origin
1638                        vec origin_coord = origin->get_coordinates();                                           
1639
1640                        // And we incorporate the nonzero coordinates into the new cooordinate vectors
1641                        vec origin_coord1 = concat(origin_coord,-max_range); 
1642                        vec origin_coord2 = concat(origin_coord,max_range);                             
1643                                       
1644
1645                        // Now we create the points
1646                        vertex* new_point1 = new vertex(origin_coord1);
1647                        vertex* new_point2 = new vertex(origin_coord2);
1648
1649                        new_point1->my_emlig = this;
1650                        new_point2->my_emlig = this;
1651                       
1652                        //*********************************************************************************************************
1653                        // The algorithm for recursive build of a new Hasse diagram representing the space structure from the old
1654                        // diagram works so that you create two copies of the old Hasse diagram, you shift them up one level (points
1655                        // will be segments, segments will be areas etc.) and you connect each one of the original copied polyhedrons
1656                        // with its offspring by a parent-child relation. Also each of the segments in the first (second) copy is
1657                        // connected to the first (second) newly created vertex by a parent-child relation.
1658                        //*********************************************************************************************************
1659
1660
1661                        /*
1662                        // Create the vectors of vectors of pointers to polyhedrons to hold the copies of the old Hasse diagram
1663                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic1;
1664                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic2;
1665                        */
1666
1667                        c_statistic* new_statistic1 = new c_statistic();
1668                        c_statistic* new_statistic2 = new c_statistic();
1669
1670                       
1671                        // Copy the statistic by rows                   
1672                        for(int j=0;j<statistic.size();j++)
1673                        {
1674                               
1675
1676                                // an element counter
1677                                int element_number = 0;
1678
1679                                /*
1680                                vector<polyhedron*> supportnew_1;
1681                                vector<polyhedron*> supportnew_2;
1682
1683                                new_statistic1.push_back(supportnew_1);
1684                                new_statistic2.push_back(supportnew_2);
1685                                */
1686
1687                                // for each polyhedron in the given row
1688                                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[j];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
1689                                {       
1690                                        // Append an extra zero coordinate to each of the vertices for the new dimension
1691                                        // If vert_ref is at the first index => we loop through vertices
1692                                        if(j == 0)
1693                                        {
1694                                                // cast the polyhedron pointer to a vertex pointer and push a zero to its vector of coordinates
1695                                                ((vertex*) horiz_ref)->push_coordinate(0);
1696                                        }
1697                                        /*
1698                                        else
1699                                        {
1700                                                ((toprow*) (*horiz_ref))->condition.ins(0,0);
1701                                        }*/
1702
1703                                        // if it has parents
1704                                        if(!horiz_ref->parents.empty())
1705                                        {
1706                                                // save the relative address of this child in a vector kids_rel_addresses of all its parents.
1707                                                // This information will later be used for copying the whole Hasse diagram with each of the
1708                                                // relations contained within.
1709                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = horiz_ref->parents.begin();parent_ref != horiz_ref->parents.end();parent_ref++)
1710                                                {
1711                                                        (*parent_ref)->kids_rel_addresses.push_back(element_number);                                                   
1712                                                }                                               
1713                                        }
1714
1715                                        // **************************************************************************************************
1716                                        // Here we begin creating a new polyhedron, which will be a copy of the old one. Each such polyhedron
1717                                        // will be created as a toprow, but this information will be later forgotten and only the polyhedrons
1718                                        // in the top row of the Hasse diagram will be considered toprow for later use.
1719                                        // **************************************************************************************************
1720
1721                                        // First we create vectors specifying a toprow condition. In the case of a preconstructed statistic
1722                                        // this condition will be a vector of zeros. There are two vectors, because we need two copies of
1723                                        // the original Hasse diagram.
1724                                        vec vec1(number_of_parameters+1);
1725                                        vec1.zeros();
1726
1727                                        vec vec2(number_of_parameters+1);
1728                                        vec2.zeros();
1729
1730                                        // We create a new toprow with the previously specified condition.
1731                                        toprow* current_copy1 = new toprow(vec1, 0);
1732                                        toprow* current_copy2 = new toprow(vec2, 0);
1733
1734                                        current_copy1->my_emlig = this;
1735                                        current_copy2->my_emlig = this;
1736
1737                                        // The vertices of the copies will be inherited, because there will be a parent/child relation
1738                                        // between each polyhedron and its offspring (comming from the copy) and a parent has all the
1739                                        // vertices of its child plus more.
1740                                        for(set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();vertex_ref!=horiz_ref->vertices.end();vertex_ref++)
1741                                        {
1742                                                current_copy1->vertices.insert(*vertex_ref);
1743                                                current_copy2->vertices.insert(*vertex_ref);                                           
1744                                        }
1745                                       
1746                                        // The only new vertex of the offspring should be the newly created point.
1747                                        current_copy1->vertices.insert(new_point1);
1748                                        current_copy2->vertices.insert(new_point2);                                     
1749                                       
1750                                        // This method guarantees that each polyhedron is already triangulated, therefore its triangulation
1751                                        // is only one set of vertices and it is the set of all its vertices.
1752                                        set<vertex*> t_simplex1;
1753                                        set<vertex*> t_simplex2;
1754
1755                                        t_simplex1.insert(current_copy1->vertices.begin(),current_copy1->vertices.end());
1756                                        t_simplex2.insert(current_copy2->vertices.begin(),current_copy2->vertices.end());
1757                                       
1758                                        current_copy1->triangulation.push_back(t_simplex1);
1759                                        current_copy2->triangulation.push_back(t_simplex2);                                     
1760                                       
1761                                        // Now we have copied the polyhedron and we have to copy all of its relations. Because we are copying
1762                                        // in the Hasse diagram from bottom up, we always have to copy the parent/child relations to all the
1763                                        // kids and when we do that and know the child, in the child we will remember the parent we came from.
1764                                        // This way all the parents/children relations are saved in both the parent and the child.
1765                                        if(!horiz_ref->kids_rel_addresses.empty())
1766                                        {
1767                                                for(list<int>::iterator kid_ref = horiz_ref->kids_rel_addresses.begin();kid_ref!=horiz_ref->kids_rel_addresses.end();kid_ref++)
1768                                                {       
1769                                                        polyhedron* new_kid1 = new_statistic1->rows[j-1];
1770                                                        polyhedron* new_kid2 = new_statistic2->rows[j-1];
1771
1772                                                        // THIS IS NOT EFFECTIVE: It could be improved by having the list indexed for new_statistic, but
1773                                                        // not indexed for statistic. Hopefully this will not cause a big slowdown - happens only offline.
1774                                                        if(*kid_ref)
1775                                                        {
1776                                                                for(int k = 1;k<=(*kid_ref);k++)
1777                                                                {
1778                                                                        new_kid1=new_kid1->next_poly;
1779                                                                        new_kid2=new_kid2->next_poly;
1780                                                                }
1781                                                        }
1782                                                       
1783                                                        // find the child and save the relation to the parent
1784                                                        current_copy1->children.push_back(new_kid1);
1785                                                        current_copy2->children.push_back(new_kid2);
1786
1787                                                        // in the child save the parents' address
1788                                                        new_kid1->parents.push_back(current_copy1);
1789                                                        new_kid2->parents.push_back(current_copy2);
1790                                                }                                               
1791
1792                                                // Here we clear the parents kids_rel_addresses vector for later use (when we need to widen the
1793                                                // Hasse diagram again)
1794                                                horiz_ref->kids_rel_addresses.clear();
1795                                        }
1796                                        // If there were no children previously, we are copying a polyhedron that has been a vertex before.
1797                                        // In this case it is a segment now and it will have a relation to its mother (copywise) and to the
1798                                        // newly created point. Here we create the connection to the new point, again from both sides.
1799                                        else
1800                                        {
1801                                                // Add the address of the new point in the former vertex
1802                                                current_copy1->children.push_back(new_point1);
1803                                                current_copy2->children.push_back(new_point2);
1804
1805                                                // Add the address of the former vertex in the new point
1806                                                new_point1->parents.push_back(current_copy1);
1807                                                new_point2->parents.push_back(current_copy2);
1808                                        }
1809
1810                                        // Save the mother in its offspring
1811                                        current_copy1->children.push_back(horiz_ref);
1812                                        current_copy2->children.push_back(horiz_ref);
1813
1814                                        // Save the offspring in its mother
1815                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy1);
1816                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy2);   
1817                                                               
1818                                       
1819                                        // Add the copies into the relevant statistic. The statistic will later be appended to the previous
1820                                        // Hasse diagram
1821                                        new_statistic1->append_polyhedron(j,current_copy1);
1822                                        new_statistic2->append_polyhedron(j,current_copy2);
1823                                       
1824                                        // Raise the count in the vector of polyhedrons
1825                                        element_number++;                       
1826                                       
1827                                }
1828                               
1829                        }
1830
1831                        /*
1832                        statistic.begin()->push_back(new_point1);
1833                        statistic.begin()->push_back(new_point2);
1834                        */
1835
1836                        statistic.append_polyhedron(0, new_point1);
1837                        statistic.append_polyhedron(0, new_point2);
1838
1839                        // Merge the new statistics into the old one. This will either be the final statistic or we will
1840                        // reenter the widening loop.
1841                        for(int j=0;j<new_statistic1->size();j++)
1842                        {
1843                                /*
1844                                if(j+1==statistic.size())
1845                                {
1846                                        list<polyhedron*> support;
1847                                        statistic.push_back(support);
1848                                }
1849                               
1850                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic1[j].begin(),new_statistic1[j].end());
1851                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic2[j].begin(),new_statistic2[j].end());
1852                                */
1853                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic1->rows[j],new_statistic1->row_ends[j]);
1854                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic2->rows[j],new_statistic2->row_ends[j]);
1855                        }                       
1856                }
1857
1858                /*
1859                vector<list<toprow*>> toprow_statistic;
1860                int line_count = 0;
1861
1862                for(vector<list<polyhedron*>>::iterator polyhedron_ref = ++statistic.begin(); polyhedron_ref!=statistic.end();polyhedron_ref++)
1863                {
1864                        list<toprow*> support_list;
1865                        toprow_statistic.push_back(support_list);                                               
1866
1867                        for(list<polyhedron*>::iterator polyhedron_ref2 = polyhedron_ref->begin(); polyhedron_ref2 != polyhedron_ref->end(); polyhedron_ref2++)
1868                        {
1869                                toprow* support_top = (toprow*)(*polyhedron_ref2);
1870
1871                                toprow_statistic[line_count].push_back(support_top);
1872                        }
1873
1874                        line_count++;
1875                }*/
1876
1877                /*
1878                vector<int> sizevector;
1879                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
1880                {
1881                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
1882                }
1883                */
1884               
1885        }
1886
1887
1888       
1889       
1890};
1891
1892
1893
1894//! Robust Bayesian AR model for Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma density
1895class RARX //: public BM
1896{
1897private:
1898
1899       
1900
1901        int window_size;       
1902
1903        list<vec> conditions;
1904
1905public:
1906        emlig* posterior;
1907
1908        RARX(int number_of_parameters, const int window_size)//:BM()
1909        {
1910                posterior = new emlig(number_of_parameters);
1911
1912                this->window_size = window_size;               
1913        };
1914
1915        void bayes(const itpp::vec &yt, const itpp::vec &cond = "")
1916        {
1917                conditions.push_back(yt);               
1918
1919                //posterior->step_me(0);
1920               
1921                if(conditions.size()>window_size && window_size!=0)
1922                {                       
1923                        posterior->add_and_remove_condition(yt,conditions.front());
1924                        conditions.pop_front();
1925
1926                        //posterior->step_me(1);
1927                }
1928                else
1929                {
1930                        posterior->add_condition(yt);
1931                }
1932                               
1933        }
1934
1935};
1936
1937
1938
1939#endif //TRAGE_H
Note: See TracBrowser for help on using the browser.